[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所述添加剂包括含不饱和键的含磷杂环类锂盐添加剂。本发明的非水电解液，降低了电池阻抗，具有高容量保持率和高温稳定性的优点，有效提升了电池的高温存储性能。

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，尤其涉及一种降低电池内阻的非水电解液及其锂离子电池。

背景技术

现有锂离子电池作为可充电电池，其具有能量密度高、自放电小和循环寿命长等优势，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。

锂离子电池的电解液多采用有机溶剂体系，当前广泛使用的有机溶剂包括碳酸酯类(例如碳酸乙烯酯)、醚类(例如二甲氧基乙烷，四氢呋喃)、内酯类(例如γ-丁内酯)、酰胺类(N,N-二甲基甲酰胺)和腈类(乙腈)等，这些电解液溶剂通常容易挥发且高度易燃，因此这类电解液存在高温稳定性的问题。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。

另外，为了进一步提高锂离子电池的能量密度，研究人员多采用具有高比容量和高反应电位的三元正极材料，同时也对电解液提出了更高的要求。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，降低了电池阻抗，具有高容量保持率和高温稳定性的优点，有效提升了电池的高温存储性能。

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)或式(II)所示的含不饱和键的含磷杂环类锂盐添加剂：

其中，式(I)中，R1为不饱和度为0～6、碳原子数为1～6的烷基、烯基、炔基或芳基；阳离子X⁺为碱金属离子、铵根离子或季胺离子中的一种；

式(II)中，R2为不饱和度为0～6、碳原子数为1～6的烷基、烯基、炔基或芳基；阳离子Y⁺为碱金属离子、铵根离子或季胺离子中的一种；

所述碱金属离子为锂离子、钠离子、钾离子、钙离子、镁离子中的一种；

所述季胺离子为四甲基胺、四乙基胺、四丙基胺、四丁基胺中的一种。

本发明的非水电解液，含磷杂环盐类添加剂的加入，降低了电池的内阻，含磷杂环盐类添加剂配合环状酯类添加剂使用，使得电池在高压(例如电压为5V)、高氧化性(例如正极采用高镍三元正极)的环境中具有良好的电池稳定性。

一种非水电解液，按重量百分比计，包含如下组分：

非水电解液具体的，一种非水电解液，按重量百分比计，包含如下组分：