[发明专利]一种非水电解液及其锂离子电池

说明书

本发明公开了一种非水电解液及其锂离子电池。本发明的非水电解液包括电解质、非水溶剂和添加剂，所述添加剂包括含烯基取代基的锂盐添加剂。本发明的非水电解液，可抑制电池产气，提高了锂离子电池的电导率，降低了电池阻抗，有效提升了电池的高低温存储性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，涉及一种非水电解液及其锂离子电池，尤其涉及一种抑制电池产气的非水电解液及其锂离子电池。

背景技术

相比于传统的铅酸电池，锂离子电池作为可充电电池，具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等优点，被广泛应用于电动汽车、智能电网和小型化电子设备等领域。目前，锂离子电池的使用安全问题依然是制约其应用发展的重要因素。

现有技术方案通过采用高含量的镍元素的正极材料和提高充电截止电压来提高锂离子电池的能量密度。

目前商品化的锂离子电池对容量要求越来越高，因此三元高镍正极材料的研究成为热点。但高镍三元层状氧化物正极材料除了具有高比容量、价格低廉和环境友好性等优点，其较差的循环稳定性、热稳定性和储存性能极大地限制了其应用，另外材料表面与空气和电解液容易发生副反应，消耗正极活性材料，被还原的过渡金属元素在高温下催化副反应，会产气膨胀，甚至发生爆炸等危险事故。此外，当充电电流较大时电池体系的温度升高，从而容易出现电池体系膨胀和产气等安全隐患。

所以，现有技术中公开的解决方法均对电解液产生了不利的影响，例如导致发生副反应、产气和界面阻抗增大等问题。

综上可知，改善电解液的稳定性是提高锂离子电池安全性的一种有效方法，例如在电解液中添加一些成膜添加剂、导电添加剂和多功能添加剂能够进一步提高电池的安全性能。

电解液添加剂的用量仅占锂离子电池中电解液的一小部分(通常低于5wt％)，但适量的添加剂能够在负极和/或正极表面形成固体电解质中间相(Solid ElectrolyteInterface，简称SEI)膜。SEI膜能够在正负极材料表面形成一层保护膜，避免其与电解液持续发生副反应。其中，环状含碳和含硫化合物是目前应用较广泛的电解液添加剂，例如碳酸亚乙烯酯和氟代碳酸乙烯酯，它们能够更好地钝化石墨负极和/或正极。然而，使用这类电解液添加剂会使SEI膜存在不均匀、在循环过程中被破坏和不稳定的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种非水电解液及其锂离子电池，本发明的非水电解液，可抑制电池产气，提高了锂离子电池的电导率，降低了电池阻抗，有效提升了电池的高低温存储性能。

本发明的目的之一在于提供一种非水电解液，为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种非水电解液，包括电解质、非水溶剂和添加剂，所述添加剂包括式(I)所示的含烯基取代基的锂盐添加剂：

其中，式(I)中，X为B、Si、N或P原子中的一种；

R为碳原子数为1～6的烷基；

当X为B原子时，m+n＝4，m、n为整数且m不为0；例如，m＝1，n＝3，说明该含B的阴离子中，氟原子取代基有三个，烯基取代基有一个。

当X为Si原子时，m+n＝5，m、n为整数且m不为0；

当X为N或P原子时，m+n＝6，m、n为整数且m不为0。

本发明的非水电解液，采用含烯基取代基的锂盐添加剂作为添加剂，由于锂离子的易解离性质，会促进锂离子的传输，提高电池的电导率，降低电芯内阻；另外，该添加剂中含有烯基取代基，在高电压、高镍含量的正极材料的催化作用下，容易发生氧化聚合，形成由sp3碳原子组成的聚合物结构，该聚合物结构为纯碳骨架构成，因此不易被电解液中的溶剂溶胀，会良好地保护正负极表面，形成稳定的SEI膜，进而优化电池的高低温存储性能。