[发明专利]改善电池高温存储特性的电解液以及锂离子电池

说明书

本发明提供了一种锂离子电池非水电解液，所述非水电解液包括非水溶剂、锂盐和电解液添加剂；所述电解液添加剂包括如式1所示的烯烃化合物作为第一添加剂，式1中，所述X包括硫原子、磷原子、碳原子或硅原子中的任意一种，R₁为H或C1～C6的直链或支链的烷基，m为2至4。本发明通过添加含杂原子(如：硫、磷)的多烯烃化合物，可以在正极形成稳定的SEI膜，抑制高温产气，改善锂离子二次电池的高温存储稳定性，获得更理想的电池性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，涉及一种锂离子电池电解液，尤其涉及一种改善电池高温存储特性的电解液。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、工作电压高、循环寿命长、无记忆效应等优点，是目前便携式电子设备的主要能源，同时也在电动汽车、智能物联网等应用领域展现出良好表现。

为了进一步适应不断发展的应用需求，要求锂离子电池具有更高的能量密度。目前，提高锂离子电池的能量密度主要有两种方案：第一种方案是采用镍元素含量高的正极材料；第二种方案是提高锂离子电池的充电截止电压。但是，这两种方案都同时对电解液产生了不利的影响。镍元素含量过高会降低正极材料的稳定性，并且三价不稳定的镍离子会使电解液在正极发生氧化分解；另一方面，提高电池充电电压会使正极电位提升，电解液也容易发生氧化分解过程，这种情况会引发电池胀气、界面阻抗增大等一系列问题。总而言之，以上两种方案都对电解液材料提出了更加严格的要求。

鉴于此，需要发展并提供一种能够解决上述问题、能够形成稳定SEI膜抑制电解液不断和正极、负极发生反应的电解液配方，从而提高锂离子二次电池高温存储性能和安全性能。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种能够在高温状态下抑制电解液和正极发生反应，从而提高锂离子电池高温存储性能的电解液。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种锂离子电池的非水电解液，所述非水电解液包括非水溶剂、锂盐和电解液添加剂。

其中所述电解液添加剂包括如式1所示的烯烃化合物作为第一添加剂：

式1中，X包括硫原子、磷原子、碳原子或硅原子中的任意一种，R₁为H或C1～C6的直链或支链的烷基，m为2至4。

本发明中由于四种原子相对于乙烯基都可视为给电子基团，因此使得多烯烃化合物容易在正极发生氧化聚合，形成稳定的SEI膜。从官能团的角度分析，这类化合物的共性就是含有富电子的烯基取代基团。烯基的富电子性越强，则越容易在正极活性物质的催化作用下，发生氧化聚合反应。碳原子、硅原子、磷原子和硫原子的电负性强弱遵循如下规律：硫原子(2.5)≈碳原子(2.5)磷原子(2.1)硅原子(1.8)，这些原子都属于具有供电子性质的原子，因此能够促进在正极形成SEI膜；从热力学角度分析，硫原子、碳原子和磷原子的供电子性质虽然较弱，但是这种效应反而会促使烯烃更加有序地发生逐步聚合，形成更长的柔性聚合物链，从而使得聚合物SEI膜更加均匀致密，更良好地保护了电极材料。因此本发明发现，含杂原子(如：硫、磷)的多烯烃化合物均会在正极形成稳定的SEI膜，抑制高温产气，改善锂离子二次电池高温存储时的稳定性，获得更理想的电池性能。

作为本发明优选的技术方案，所述X为硫原子时，m＝2。

优选地，所述X为磷原子时，m＝3。

优选的，所述X为碳原子或硅原子时，m＝4。