[發明專利]鋰離子電池及其電解液

有效

• 申請號: 201410009960.4
• 申請日: 2014-01-09
• 公開（公告）號: CN103730688A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 葉士特;付成華;王阿忠;褚春波;王小梅
• 申請（專利權）人: 寧德新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 張向琨

技術領域

本發明涉及電池領域，尤其涉及一種鋰離子電池及其電解液。

背景技術

隨著筆記本電腦、手機、掌上游戲機以及平板電腦等電子移動設備的普及，人們對電子移動設備的性能要求也越來越高。然而性能越高，功能越花俏的電子產品，其耗電量就越快，因此人們迫切需要具有更高能量密度的鋰離子電池。

當提高鋰離子電池的能量密度時（如提高鋰離子電池的電壓），相當于提高電解液的電化學反應的活性，這時電解液在正負極上將發生劇烈的氧化還原反應，但同時伴隨著大量的副反應，鋰離子電池的性能將受到非常負面的影響。在實際使用中，電子產品還面臨如持續使用發熱或鋰離子電池使用環境溫度升高等，這些因素都可能使鋰離子電池處在高溫狀態，此時電解液將受到更嚴格的考驗。由于電解液的氧化分解會導致鋰離子電池在高溫條件下的循環性能下降，開發合適的添加劑使其可以在正負極上有效形成能夠降低電解液與正負極反應的保護膜成為一直受到關注的話題。

其中，控制電解液與電極的界面反應是改善鋰離子電池充放電循環性能的關鍵。在鋰離子電池中，常采用添加劑1,3-丙磺酸內酯（PS）和氟代碳酸乙烯酯（FEC）來改善循環性能，中國專利申請公布號為CN102005606A的專利公開了含有一定量PS與FEC的電解液，可以在負極表面成膜從而提高鋰離子電池的循環性能，但是當電壓提高到4.4V時，這種組合就不能滿足改善鋰離子電池的循環性能的要求。

發明內容

鑒于背景技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種在高溫高電壓下具有優良的充放電循環性能的鋰離子電池及其電解液。

為了實現上述目的，在本發明的第一方面，本發明提供了一種鋰離子電池的電解液，包括非水有機溶劑；鋰鹽，溶解在非水有機溶劑中；以及添加劑，溶解在非水有機溶劑中。所述添加劑包括：氟代碳酸乙烯酯（FEC），在電解液中的質量百分含量為1%～15%；1,3-丙磺酸內酯（PS），在電解液中的質量百分含量為0.5%～10%；以及具有式I結構的含兩個雙鍵的草酸酯，在電解液中的質量百分含量為0.01%～5%，其中，式I中n為選自0～4的整數。

在本發明的第二方面，本發明提供了一種鋰離子電池，包括：正極極片；負極極片；隔離膜，間隔于相鄰的正極極片和負極極片之間；以及電解液。所述電解液為本發明第一方面的電解液。

相對于現有技術，本發明的有益效果為：

本發明的鋰離子二次電池在高溫高電壓下具有優良的充放電循環性能。

具體實施方式

下面詳細說明根據本發明的鋰離子電池及其電解液以及對比例和實施例。

首先說明根據本發明第一方面的鋰離子電池的電解液。

根據本發明第一方面的鋰離子電池的電解液，其包括：非水有機溶劑；鋰鹽，溶解在非水有機溶劑中；以及添加劑，溶解在非水有機溶劑中。所述添加劑包括：氟代碳酸乙烯酯（FEC），在電解液中的質量百分含量為1%～15%；1,3-丙磺酸內酯（PS），在電解液中的質量百分含量為0.5%～10%；以及具有式I結構的含兩個雙鍵的草酸酯，在電解液中的質量百分含量為0.01%～5%，式I中n為選自0～4的整數。

在根據本發明第一方面的鋰離子電池的電解液中，所述添加劑氟代碳酸乙烯酯（FEC）在電解液中的質量百分含量可為1%～5%。

在根據本發明第一方面的鋰離子電池的電解液中，所述添加劑1,3-丙磺酸內酯（PS）在電解液中的質量百分含量可為1%～5%。

在根據本發明第一方面的鋰離子電池的電解液中，所述添加劑具有式I結構的含兩個雙鍵的草酸酯在電解液中的質量百分含量可為0.5%～3%。當其在電解液中的質量百分含量低于0.5%時，無法在負極上形成穩定的SEI膜，對鋰離子電池的循環性能改善不明顯；而當其在電解液中的質量百分含量高于3%時，形成的SEI膜的阻抗會急劇加大，從而惡化鋰離子電池的循環性能。

在根據本發明第一方面的鋰離子電池的電解液中，式I代表的化合物的分子結構中含有兩個雙鍵，容易在負極表面發生還原反應，在正極表面發生氧化反應，從而發生電化學聚合生成聚合物鈍化膜。從結構上分析具有式I結構的化合物，當n大于4時，具有式I結構的化合物的分子量加大，對電解液的粘度影響很大，會降低電解液的電導率。