[发明专利]一种电解液及包括该电解液的锂离子电池

说明书

本发明提供了一种电解液及包括该电解液的锂离子电池。本发明采用的电解液包括非水有机溶剂、电解质锂盐以及电解液功能添加剂；所述电解液功能添加剂包括第一添加剂和第二添加剂，所述第一添加剂选自有机锗化合物中的至少一种，所述第二添加剂为锂盐化合物中的至少一种和/或铯盐化合物中的至少一种。其中，所述第一添加剂和第二添加剂作为成膜添加剂在电池循环前期通过反应形成以有机锗化合物、锂盐或铯盐等无机物主导的致密SEI膜，由这层SEI膜所带来的不仅是抑制后续电解液分解反应的效果，还进一步降低了电极/电解液的两相界面阻抗，促进锂离子在固/液两相界面上的传导。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料领域，具体涉及一种电解液及包括该电解液的锂离子电池。

背景技术

2019年诺贝尔化学奖颁给了对锂离子电池发展具有突出贡献的JohnB.Goodenough，M.Stanley Whittingham以及Akira Yoshino三人，肯定了锂离子电池对于人类社会发展的重要意义。在过去的近三十年里，锂离子电池凭借循环寿命长、能量密度大等优点在众多化学二次电源中脱颖而出，逐渐在3C电子产品、储能电网、电动汽车等领域扮演着极其重要的角色，被誉为20世纪最伟大的发明之一。

随着应用领域的进一步拓展，对锂离子电池各方面的性能需求也逐渐升高；传统锂离子电池用电解液是采用碳酸酯作为溶剂的主体，其存在熔点较高的问题，这导致电解液在低温下粘度较大而使得锂离子迁移速率变慢，影响脱嵌锂动力学过程，限制了锂离子电池在低温下的性能发挥。锂离子迁移的过程包括三个部分：①锂离子在液相中的迁移；②锂离子在电极/电解液两相界面的迁移；③锂离子在电极材料体相中的迁移，其中在电极/电解液两相界面上的迁移是极其重要的一环，往往很大程度上影响着整个迁移过程的速率。

发明内容

本发明针对锂离子电池在低温下的循环性能和放电性能较差的问题，通过引入有机锗化合物中的至少一种以及锂盐化合物中的至少一种和/或铯盐化合物中的至少一种作为电解液功能添加剂，所述电解液功能添加剂的联用能够在电极表面形成稳定且低阻抗的SEI膜，有效促进锂离子低温下跨越电极/电解液界面时的传导速率；应用该电解液体系的锂离子电池在低温环境下具有优秀的循环性能和放电性能。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

一种电解液，所述电解液包括非水有机溶剂、电解质锂盐以及电解液功能添加剂；所述电解液功能添加剂包含第一添加剂和第二添加剂；

其中，所述第一添加剂选自有机锗化合物中的至少一种，所述第二添加剂为锂盐化合物中的至少一种和/或铯盐化合物中的至少一种。

示例性地，所述第一添加剂选自有机锗化合物中的至少一种，所述第二添加剂选自锂盐化合物中的至少一种；或者，所述第一添加剂选自有机锗化合物中的至少一种，所述第二添加剂选自铯盐化合物中的至少一种；或者，所述第一添加剂选自有机锗化合物中的至少一种，所述第二添加剂为锂盐化合物中的至少一种和铯盐化合物中的至少一种。

根据本发明，所述有机锗化合物的结构通式如式I所示，