[发明专利]一种锂离子电池非水电解液及含该非水电解液的锂离子电池

说明书

本发明提供了一种锂离子电池非水电解液及含该非水电解液的锂离子电池，其中锂离子电池非水电解液，包括锂盐、非水有机溶剂和添加剂，添加剂包括胺基硫代羧酸类化合物，胺基硫代羧酸类化合物的结构式如下，其中，Rsubgt;1/subgt;、Rsubgt;2/subgt;、Rsubgt;3/subgt;、Rsubgt;4/subgt;各自独立的选自碳原子数为1‑10的烃基。胺基硫代羧酸类化合物具有硫代羰基、二硫醚结构和‑N‑结构。其中，硫代羰基和二硫醚结构参与形成CEI膜，该CEI膜因此含有大量的乙基二磺酸锂和亚硫酸锂，可以提高电池的低温性能。而‑N‑结构一方面可以参与形成CEI膜，令CEI膜含有大量的氮化锂和含氮有机锂盐，提高了CEI膜的韧性；另一方面‑N‑结构能与F‑络合，能有效避免SEI膜与CEI膜被腐蚀与再形成而消耗电解液，可以避免正极材料与电解液的反应。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子电池非水电解液及含该非水电解液的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池的能量密度大、平均输出电压高、自放电小、没有记忆效应、工作温度范围宽(为-20℃～60℃)、循环性能优越、可快速充放电、充电效率高达100％，而且输出功率大、使用寿命长并且不含有毒有害物质，因而被称为绿色电池。锂离子电池被广泛应用与3C数码、储能、电动工具和电动车领域，特别是近年来方兴未艾的电动汽车领域。随着电子产品的发展，对于高电压及高能量密度的锂电池产品的需求越来越迫切，对于高电压三元正极材料体系锂离子电池的改进迫在眉睫。

目前的观点认为，提高锂电池电池的镍含量是提高三元正极材料锂离子电池能量密度的有效途径之一，在同等截止电压下，镍含量越高的三元正极材料可以脱出更多的Li⁺，从而实现更高容量的输出，然而，大量Li⁺的脱出后的高脱离态的正极材料的结构十分不稳定，进而带来锂离子电池的循环容量衰减的问题。从这一角度讲，高镍锂离子电池的高容量与正极结构的稳定性并不能兼顾。具体来说，在高镍锂离子电池的充电过程中，当电压大于4.2V时，正极材料中的镍会出现H2至H3相的转变，并伴随晶胞沿c轴方向上的突然收缩，导致正极材料较大的体积变化并产生微应力，引起正极颗粒裂纹的产生，因此高镍体系锂离子电池的正极材料的工作电压一旦进入到这一区域内就进入了一个非稳定区域，而长期循环的过程中这个非稳定状态持续扩大，最终造成颗粒破裂，进而导致CEI膜的破裂与再形成，这样不但大量消耗了电解液，而且正极的脱锂嵌锂性能也随之下降，这便是导致高镍高电压体系锂离子电池容量衰减的最直接原因，也是高镍体系锂离子电池的电压突破不了4.2V的最直接原因。基于此，很多研究致力于抑制H3相的形成，现有方法通过正极包裹或者添加正极成膜剂的方法来实现，但是现有方法会降低电池高温储存性能、高温循环性能、低温放电性能和安全性。

发明内容

基于上述问题，本发明人提供了一种改良的锂离子电池非水电解液及含该非水电解液的锂离子电池，此电解液可提高电池的循环和低温性能，尤其适用于高镍高电压体系下的锂离子电池。

为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种锂离子电池非水电解液，包括锂盐、非水有机溶剂和添加剂，添加剂包括胺基硫代羧酸类化合物，胺基硫代羧酸类化合物的结构式如下，

其中，R₁、R₂、R₃、R₄各自独立的选自碳原子数为1-10的烃基。