[发明专利]一种电解液及使用该电解液的锂二次电池

说明书

本发明公开了一种电解液及使用该电解液的锂二次电池。所述电解液包括电解质锂盐、有机溶剂、添加剂A，所述添加剂A为马来酸酐衍生物，所述马来酸酐衍生物具下式所示的结构：其中，所述R₁和R₂独立地选自F、H和腈基中的一种，且R₁和R₂不全为H。采用该电解液用于锂二次电池，能够显著改善电池的常温性能性能、高温循环性能和高温存储性能。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，涉及一种电解液及使用该电解液的锂二次电池。

背景技术

锂离子二次电池具有长寿命、高能量密度、工作温度范围宽、自放电率低、绿色无污染的特点，已广泛应用于数码产品、储能电站、新能源汽车等领域。随着手机、平板电脑等数码产品的功能日益丰富强大，对电池高温性能和能量密度的要求也越来越高，提高电池工作电压是提高电池能量密度行之有效的方法，但需要开发合适的电解液以提高电池的高温和高电压性能。

目前商用电解液多是用碳酸酯或羧酸酯溶剂，六氟磷酸锂和添加剂组成，常规电解液在高电压电池中，由于电压较高，电解液易分解，导致高温循环或存储时产气严重。

为了解决这种情况，现有方案多是加入一些腈类等高温高电压添加剂，例如CN108054431A公开了一种适用于快充体系的电解液及包含该电解液的锂离子圆柱电池，所述电解液的添加剂包括成膜添加剂、高温添加剂和低温添加剂；其中，所述成膜添加剂包括氟代碳酸乙烯酯FEC、碳酸亚乙烯酯VC、丁二腈 SN和甲烷二磺酸亚甲酯MMDS的组合；所述高温添加剂为1,3-丙烷磺内酯PS 或丙烯基-1,3-磺酸内酯PST中的任意一种；所述低温添加剂为硫酸乙烯酯DTD。该电解液适用于快充体系的锂离子圆柱电池，能够显著提高电池高倍率下的快充循环性能，同时兼具良好的高低温性能。又如CN103208648A公开了一种软包装锂离子二次电池用电解液及包含该电解液的电池，所述电解液包括有机溶剂、锂盐和添加剂，添加剂包括添加剂A、添加剂B和添加剂C；添加剂A为叔戊基苯和/或叔丁基苯，并且添加剂A在电解液中的质量百分比为5～10％；添加剂B为丙二腈、丁二腈、戊二腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、壬二腈和癸二腈中的至少一种，并且添加剂B在电解液中的质量百分比为1～8％；添加剂C 为氟代碳酸乙烯酯，并且添加剂C在电解液中的质量百分比为2～10％。相对于现有技术，该添加剂A、B、C搭配使用在高电压设计的软包装锂离子二次电池中，即可保证电池具有良好的循环性能和高温存储性能，又能使电池具有良好的抗过充性能。

但是，添加腈类添加剂会导致电池阻抗较大，特别是一些添加剂不能兼容三元和钴酸锂体系，性能较单一，因此，需要开发性能更好的高温高电压电解液去适用不同的高电压体系。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种电解液及使用该电解液的锂二次电池。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种电解液，所述电解液包括电解质锂盐、有机溶剂、添加剂A，所述添加剂A为马来酸酐衍生物，所述马来酸酐衍生物具有式(Ⅰ) 的结构：

式(Ⅰ)中，R₁和R₂独立地选自F、H和腈基中的一种，且R₁和R₂不全为H。

本发明的电解液中，添加剂A为马来酸酐衍生物，通过使用选自F、H和腈基的基团对R₁和R₂位置进行取代，由于F元素具有较大的电负性，易吸电子还原，所成SEI膜含有F成分，阻抗较低，能显著改善循环；而腈基能络合镍钴锰等元素，可以改善电池的高温和循环性能。采用该电解液用于锂二次电池，能够显著改善电池的常温性能性能、高温循环性能和高温存储性能。