[发明专利]一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池

说明书

本发明提供一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池，该锂离子电池非水电解液，包括锂盐、非水有机溶剂和添加剂，该添加剂包括：(a)硫代尿嘧啶类化合物，如结构式1所示：其中，X选自O或S；R₁、R₂选自第一主族元素；R₃、R₄选自卤素元素、烃基或卤代烃中的任意一种；(b)不饱和磷酸酯类化合物，如结构式2所示：其中，R₅、R₆、R₇选自不饱和烃基。本发明的锂离子电池非水电解液能够使得锂离子电池具有较好地高温存储性能、高温循环性能、常温循环性能和低温放电性能。

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非水电解液及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池是一种二次电池，具有比能量高、比功率大、循环寿命长、自放电小等显著优点。随着锂离子电池应用的领域越来越广泛，对锂离子电池高电压以及高能量密度要求也越来越高。在锂离子电池中，三元正极材料(NCM或者NCA)由于能量密度高、环境友好、循环寿命长等优点，被广泛的应用于用电设备中，但是由于市场对锂离子电池的能量密度要求越来越高，使得商用的三元正极材料锂离子电池难以满足使用要求。

目前，研究表明提升三元电极材料能量密度的有效途径之一是提高三元电池的正极含镍量，这是电池发展的趋势，也是新能源汽车发展的未来要求。然而三元动力电池在正极材料镍含量提高后，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。镍含量提高之后随着高价Ni离子的溶出伴随着正极材料中氧的析出对电解液的氧化作用也越来越强，目前的电解液配方设计思路是添加进一些成膜添加剂以减缓正极材料的衰变作用，但又会造成锂离子电池正极阻抗过大，低温和倍率性能相对变差。目前很难有一款电解液能兼顾高镍三元的高低温和循环性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子电池非水电解液及含该非水电解液的锂离子电池，此电解液能够使得锂离子电池具有较好地高温存储性能、高温循环性能、常温循环性能，低温放电性能。

为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种锂离子电池非水电解液，包括锂盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括：

(a)硫代尿嘧啶类化合物，如结构式1所示：

其中，X选自O或S；R₁、R₂选自第一主族元素；R₃、R₄选自卤素元素、烃基或卤代烃中的任意一种；

(b)不饱和磷酸酯类化合物，如结构式2所示：

其中，R₅、R₆、R₇选自不饱和烃基。

与现有技术相比，本发明的锂离子电池非水电解液添加剂包括硫代尿嘧啶类化合物与不饱和磷酸酯类化合物。其中，结构式1所示的硫代尿嘧啶类化合物的添加可在正极表面形成稳定的、低阻抗的CEI膜，可有效阻止过渡金属溶出，但是由于其成膜时会形成过多的亚硫酸盐组分，这类组分虽然离子电导率极高，但在高温下容易分解，故引入结构式2所示不饱和磷酸酯类化合物来配合，结构式2所示不饱和磷酸酯类化合物在化成阶段可以聚合形成较为稳定的含磷化合物覆盖在亚硫酸盐组分上，保护SEI、CEI膜不被分解，提升锂离子电池的高温性能，因此，二者相结合可明显提升锂离子电池的高温性能、低温性能和循环性能。

优选地，R₁、R₂选自H、Li、Na、K、Cs中的任一种。

优选地，R₅、R₆、R₇选自碳原子数为1-5的不饱和烃基