[发明专利]一种锂离子电池电解液及锂离子电池

说明书

本发明公开了一种锂离子电池电解液及锂离子电池，涉及锂离子电池技术领域，包括锂盐、添加剂和有机溶剂，所述添加剂包含亚磷酸根取代磺酸酯类化合物，其结构式为：本发明包含亚磷酸根取代磺酸酯类化合物的电解液可以在正负极表面形成性能优良、稳定的CEI膜和SEI膜，电池循环过程中的电解液损耗和活性物质损耗大大降低，不仅能提高锂离子电池的低温性能，还可解决低温型锂离子电池电解液存在的高温产气问题，电池的循环性能也有所提升。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池电解液及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有电压高、无记忆效应、高容量和长寿命等优点，是比较理想的化学电源，广泛应用于消费类电子产品、动力电池及储能领域。锂离子电池电解液是锂离子电池的重要组成部分，在锂离子电池正负极间起到离子传导作用，一般由电解质锂盐、有机溶剂和添加剂在一定条件下按一定比例配制而成。

目前，锂离子电池在使用过程中仍然存在容量不足、循环寿命短、低温充电析锂、高温产气等问题。在锂离子电池电解液中添加少量功效物质作为添加剂是提高锂离子电池性能最有效的方法之一，目前常见的有成膜添加剂碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)，防产气添加剂1,3丙磺酸内酯(1,3-PS)等，均在各自作用领域取得了一定的效果。

虽然上述添加剂在提升电池某些方面的性能上有一定效果，但往往与此同时会对电池其他方面性能带来不利影响，难以获得综合性能优异的锂离子电池。比如上述氟代碳酸乙烯酯虽可使电池低温性能有所提升，但与此同时也会带来电池高温产气严重继而引发安全方面问题；1,3丙磺酸内酯虽在抑制电池产气方面起到效果，但亦会同时带来低温性能极差甚至析锂继而引发短路起火等安全问题。因此，目前的锂离子电池仍然存在低温性能与高温产气不能兼顾的问题。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种锂离子电池电解液及锂离子电池，电解液成分中的亚磷酸根取代磺酸酯类化合物可以在正负极表面形成性能优良、稳定的CEI膜和SEI膜，提高锂离子电池的低温性能，改善低温型锂离子电池电解液存在的高温产气问题。

本发明提出的一种锂离子电池电解液，包括锂盐、添加剂和有机溶剂，所述添加剂包含如式(Ⅰ)或/和式(Ⅱ)所示的亚磷酸根取代磺酸酯类化合物：

其中，R₁、R₂、R₃各自独立地选自F、C1-C5的烷基或氟代烷基、C6-C9的苯基或氟代苯基、苯酚基、C1-C5的烷氧基或氟代烷氧基，且R₁、R₂、R₃中至少有1个选自F、C1-C5的氟代烷基、C6-C9的苯基或氟代苯基、C1-C5的氟代烷氧基。

在本发明中，上述亚磷酸根取代磺酸酯类化合物中的磷氧单键的氧原子和硫氧单键的氧原子可根据需要连接其它基团进行修饰。

经研究发现，当上述亚磷酸根取代磺酸酯类化合物满足式(Ⅱ)、或式(Ⅰ)中R₁、R₂、R₃至少有1个选自F、C1-C5的氟代烷基、C6-C9的苯基或氟代苯基、C1-C5的氟代烷氧基中的一种时，对电池低温方面性能改善更明显，且由于亚磷酸根取代磺酸酯类化合物的正极CEI膜保护效果，含有上述基团不影响电池的高温性能。

优选地，所述亚磷酸根取代磺酸酯类化合物为以下化合物中的一种或一种以上：

优选地，所述亚磷酸根取代磺酸酯类化合物占电解液总质量的1～5％。