[发明专利]一种含腈类添加剂的电解液和锂离子电池

说明书

本发明公开了一种含腈类添加剂的电解液，所述电解液包括锂盐、有机溶剂和腈类添加剂，所述腈类添加剂选自丁二腈、戊二腈、己二腈、反式丁烯二腈、反式己烯二腈、1,2‑二(氰乙氧基)乙烷、1,3,6‑己烷三甲腈、1,2,3‑三(氰乙氧基)丙烷中的至少一种，且在所述含腈类添加剂电解液中烯腈类杂质含量≤100ppm。本发明具有提高电池循环性能和存储稳定性能的优点。

技术领域

本发明涉及锂离子电池电解液，特别涉及一种烯腈类杂质含量≤100ppm的含腈类添加剂的电解液和锂离子电池。

背景技术

为了提高锂离子电池能量密度，提高正极活性材料充电截止电位是一种有效的解决方案。但是，随着正极材料充电电压的不断提高，非水电解液溶剂在正极材料表面的氧化反应也不断加剧，导致电池产气、内阻增大等问题，恶化电池循环稳定性。另外，随着正极材料中过渡金属离子的溶出，在正极侧加剧溶剂氧化，在负极侧还原沉积破坏SEI，导致电池整体性能恶化。

索尼专利JP2010073367A公开了腈基化合物能有效络合过渡金属离子，提高电解液耐氧化性。LG化学专利KR1195931B1公开了一种含有醚键的多腈化合物，作为电解液添加剂，能有效提升电池的高温循环及存储性能。也就是说，本领域普遍使用腈类化合物来提高电池的高温性能。但是，本领域技术人员也深知腈类添加剂的使用同样会带来电芯内阻增大，常温低温循环恶化的问题。

针对腈类添加剂带来的常温、低温循环恶化的缺陷，行业内通常在含腈类添加剂电解液中添加二氟磷酸锂、硫酸乙烯酯等降阻抗添加剂进行电芯性能的改善。但是，二氟磷酸锂会增加电芯存储产气，硫酸乙烯酯则存在电解液存储稳定性问题。

发明内容

本发明人经研究发现，在电解液中加入不同纯度的腈类添加剂，对电芯常温性能恶化程度不一致。进一步研究发现，腈类添加剂中的烯腈类杂质是影响腈类添加剂使用性能差异的主要因素，具体表现为：烯腈类化合物结构中含有双键，在电极表面容易得到电子发生还原分解。测试表明，烯腈类化合物成膜阻抗较高，因此，当电解液中烯腈类杂质含量较高时，电极界面阻抗增加，电池内阻升高，循环衰减加剧，电池的常温性能和低温性能恶化。

在上述研究的基础上，为了解决上述技术问题，本发明提出一种限定烯腈类杂质含量≤100ppm的含腈类添加剂的电解液，使用该电解液，电池循环性能及存储稳定性能得到有效提高，且在不添加任何其他常温添加剂的基础上，高效利用腈类添加剂的高温性能，同时不会劣化电池的常温性能和低温性能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种含腈类添加剂的电解液，包括锂盐、有机溶剂和腈类添加剂，所述电解液中丙烯腈类杂质含量≤100ppm。当腈类添加剂中烯腈类杂质含量≤100ppm时，电池性能并未随着杂质含量的降低而出现明显的差异。更为优选地，所述含腈类添加剂的电解液中烯腈类杂质含量≤50ppm。

本发明中可采用的腈类添加剂选自丁二腈、戊二腈、己二腈、反式丁烯二腈、反式己烯二腈、1,2-二(氰乙氧基)乙烷、1,3,6-己烷三甲腈、1,2,3-三(氰乙氧基)丙烷中的至少一种。优选地，所述腈类添加剂选自反式丁烯二腈、反式己烯二腈、1,2-二(氰乙氧基)乙烷、1,3,6-己烷三甲腈、1,2,3-三(氰乙氧基)丙烷中的至少一种。更为优选地，所述腈类添加剂为1,3,6-己烷三甲腈和/或1,2,3-三(氰乙氧基)丙烷。

本发明使用的腈类添加剂含量占电解液总质量的0.1％～5.0％，优选1.0％～3.0％。