[发明专利]非水电解液及其二次电池

说明书

本发明提供了一种非水电解液及其二次电池，其中非水电解液包括锂盐、非水有机溶剂和添加剂，添加剂包括结构式I所示的不饱和环状磺酰亚胺盐和结构式II所示的氟代醚，其中，M⁺为碱金属离子；R为H或C₁‑C₃的烷基；R₁和R₂各自独立为C₁‑C₆的氟代烃。不饱和环状磺酰亚胺盐能改善电池的循环性能和高温存储性能，但其在高电压体系中溶剂化后具有相对较高的粘度，其润湿角较大，进而使电解液在电极材料中的扩散速率较低，电极材料难以被电解液所浸润，导致电极材料的电化学性能得不到完全的发挥。而通过添加氟代醚可有效降低电解液的粘度而减少润湿角，故使得含有不饱和环状磺酰亚胺盐的电解液能有效的浸润电极材料从而发挥其电化学性能。

技术领域

本发明涉及储能器械领域，具体涉及一种非水电解液及其二次电池。

背景技术

二次电池具有比能量高、比功率大、循环寿命长、自放电小等显著优点，锂离子电池作为一种绿色环保高能电池，是目前世界上最为理想也最具有潜力的可充电电池。如今，随着纯电动汽车、混合动力汽车及便携式储能设备等对锂离子电池容量要求的不断提高，人们期待研发具有更高能量密度、功率密度的锂离子电池来实现储能及长久续航。

电解液作为锂离子电池的重要组成部分，对电池的充放电循环等性能下降有着重大的影响。除了现有材料和电池的制作工艺改进之外，高电压(4.35V-5V)正极材料是对比热门的研究方向之一，它是通过提升正极活性材料的充电深度来实现电池的高能量密度。然而三元材料电池工作电压提高后，电池的充放电循环等性能却下降。其中，电解液作为锂离子电池的重要组成部分，对电池的充放电循环等性能下降有着重大的影响，电解液对极片的浸润性直接影响电池能量密度的发挥。众多改善电池循环和存储性能的电解液添加剂大都浸润性能较差，而添加电解液浸润剂虽然会提高浸润性能但是对循环性能又产生负面性能。因此，研制出一种既能改善循环和存储性能，又能兼顾电解液浸润性的非水电解液是业界急需解决的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非水电解液及其二次电池，此非水电解液不仅可提高二次电池的高温存储性能和循环性能，且具有较佳的浸润性，可满足高电压(4.35V以上)三元锂离子电池的使用要求。

为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种非水电解液，包括锂盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括结构式I所示的不饱和环状磺酰亚胺盐和结构式II所示的氟代醚，

其中，M⁺为碱金属离子；R为H或C₁-C₃的烷基；R₁和R₂各自独立为C₁-C₆的氟代烃。

虽然具有结构式I所示的不饱和环状磺酰亚胺盐能在正负极界面聚合，形成SEI层而改善电池的循环性能和高温存储性能，但由于不饱和环状磺酰亚胺盐在高电压体系中溶剂化后具有相对较高的粘度，其润湿角较大，进而使电解液在电极材料中的扩散速率较低，电极材料难以被电解液所浸润，导致电极材料的电化学性能得不到完全的发挥。通过于添加剂中增加氟代醚，氟代醚中的-F极性较大，分子量较低，可以有效降低电解液的粘度而减少润湿角，故使得不饱和环状磺酰亚胺盐能有效的浸润在电极材料中从而有效的发挥电极材料的电化学性能。故，本申请于不饱和环状磺酰亚胺盐的基础上添加氟代醚以弥补不饱和环状磺酰亚胺盐降低电解液浸润性的问题，从而提高高电压(4.35V)三元锂离子电池的高温存储及循环等电化学性能。

较佳的，结构式I中R为甲基，更较佳的，所述不饱和环状磺酰亚胺盐于所述非水电解液中的质量百分比为0.05～3.0％，具体但不限于为0.05％、0.1％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％，不饱和环状磺酰亚胺盐选自化合物A至化合物E中的至少一种，