[发明专利]锂离子电池用电解液及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明涉及一种锂离子电池用电解液及其制备方法和锂离子电池。在锂离子电池用电解液中，包含有机溶剂、锂盐以及添加剂，所述添加剂包括吡啶环化合物和含砜基与腈基的化合物，所述吡啶环化合物选自通式(Ⅰ)所示的化合物，所述含砜基与腈基的化合物选自通式(Ⅱ)所述的化合物。通过利用吡啶环化合物和含砜基与腈基的化合物的共同作用，从而抑制电解液在正负极表面的氧化反应，稳定正负极活性材料，提高电池的循环容量保持率和循环性能，减缓高温存储时的电池膨胀。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池用电解液及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

锂离子电池广泛应用于消费类电子产品和新能源动力汽车以及储能等的领域。随着消费类电子产品尺寸的小型化以及人们对新能源汽车续航里程的需求不断提高，锂离子电池急需向高能量密度的方向发展，提高锂离子电池的上限电压和使用高理论容量的正负极材料均是提高锂离子电池能量密度的有效途径。

但如高电压钴酸锂、高镍等高理论容量的正极活性材料在循环和高温存储过程中容易出现过渡金属溶出的情况，加剧锂离子电池用电解液的副反应，导致循环和高温存储性能较差。硅基负极等高容量的负极活性材料因存在较大的体积膨胀，会导致其表面的固体电解质界面SEI膜不断破裂和生成，电解液被不断消耗，容量持续衰减。因此，需要开发出一款能够匹配高容量正负极材料的电解液，以解决电解液被不断消耗，锂离子电池容量持续衰减的问题。

中国专利申请CN110943253A公开了一种高电压锂离子电池组合式电解液添加剂、电解液及其电池，该高电压锂离子电池组合式电解液添加剂由砜类化合物和氟代碳酸酯类化合物混合而成。该专利以氟代碳酸酯作为主要添加剂，氟代碳酸酯容易分解产气，另外氟代碳酸酯的成本较高，导致电池的成本较高，限制了其应用。

中国专利申请CN111244543A公开了一种高电压锂离子电池电解液添加剂、电解液、电池及其化成方法，该高电压锂离子电池电解液添加剂为吡啶化合物，通过在高温和高电压下的化成，使吡啶类化合物添加剂得到较为充分的分解，然而该专利申请中单独使用吡啶基类化合物，在高温性能和循环性能下依旧有所不足，限制了其应用。

发明内容

针对现有技术中锂电池的电化学性能差、尤其是循环稳定性能不佳、循环容量衰减严重以及高温存储时电池膨胀严重等问题，本发明提供了一种锂离子电池用电解液及其制备方法和锂离子电池。

本发明的目的可以利用以下的技术方案而实现：

[1]一种锂离子电池用电解液，包含有机溶剂、锂盐以及添加剂，其特征在于，所述添加剂包括吡啶环化合物和含砜基与腈基的化合物；

其中，所述吡啶环化合物选自以下通式(Ⅰ)所示的化合物：

其中，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅各自独立地选自氢原子、氟原子、碳原子数为1～6的取代或未取代的烷基，取代基选自氰基或卤素；

所述含砜基与腈基的化合物选自以下通式(Ⅱ)所示的化合物：

其中，R₆选自碳原子数为1～8的取代或未取代的亚烷基，取代基选自氰基或卤素；

R₇选自碳原子数为1～8的取代或未取代的烷基、碳原子数为2～8的取代或未取代的烯基、碳原子数为2～8的取代或未取代的炔基、碳原子数为1～8的取代或未取代的烷氧基、碳原子数为6～10的取代或未取代的苯基，取代基选自氰基或卤素。

[2]根据[1]所述的锂离子电池用电解液，其特征在于，所述吡啶环化合物包含结构式Ⅰ～结构式Ⅹ所示化合物中的至少一种：