[發明專利]電解液以及包括該電解液的鋰離子電池

在審

• 申請號: 201510477524.4
• 申請日: 2015-08-06
• 公開（公告）號: CN105098244A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 王可飛;韓昌隆;付成華
• 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: 北京匯思誠業知識產權代理有限公司 11444
• 代理人: 王剛;龔敏

技術領域

本申請涉及鋰離子電池領域，特別地，涉及一種電解液以及包括該電解液的鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池具有高電壓、高容量、長壽命等顯著特點，越來越多的研究正在拓展電動汽車等大容量的鋰離子電池市場。為了滿足更高要求，鋰離子電池正負極材料、電解液等諸多方面的研究也正在不斷深入，其中，以電極/電解液界面特性的研究備受關注，例如，碳負極表面的固體電解質界面(solidelectrolyteinterface，簡稱SEI)膜特性、及其膜形成機理和碳材料表面改性的研究等。

近年來的研究發現，鋰離子電池的正極材料與電解液間會發生界面反應，而該界面反應對正極材料的電化學性能、熱穩定性、電池的安全特性等性能會產生重要影響。于是，選擇優良的成膜添加劑，成為解決這一問題的關鍵。其中，又因添加劑的聯合使用既能表現出單一添加劑在某些方面的優勢，又能改善單一添加劑在某些方面的不足，使電池表現出優良的綜合性能，而成為研究重點。

文獻報道環狀含有C＝C雙鍵的碳酸酯，例如碳酸亞乙烯酯，作為添加劑時，在負極表面形成SEI膜，可以提高鋰離子電池的倍率放電性能以及循環壽命，但是卻大大降低了鋰離子電池的高溫存儲性能和低溫性能。還有文獻報道丙磺酸內酯具有良好的成膜性能，能夠提高鋰離子電池的循環性能和高溫存儲性能，但卻使得鋰離子電池的低溫放電性能變差。另外，硫酸亞乙酯雖然能夠提高電池的首次效率、容量、低溫充放電和循環性能，但是卻會使得電池的高溫存儲性能變差，特別是在高電壓體系下，會大幅降低鋰離子電池的循環性能、存儲性能。

在越來越多的現有技術中，研究者們開始關注添加劑的組合使用。例如，將丙磺酸內酯和硫酸亞乙酯的組合使用，在負極表面形成堅固的SEI膜，能夠吸附電極中的水分及溶劑分解產生的小分子，但是其安全性能得不到保證，耐過充性能較差，并且，如果將工作電壓提高到4.4V以上時，會大幅降低電池的循環性能和存儲性能。

氟代碳酸乙烯酯、乙烯基碳酸酯和環狀硫酸酯組合使用的鋰離子電池電解液，只有在4.2V以下，使用該電解液的鋰離子電池才會表現出良好的循環性能和存儲性能。

此外，還有包含有磺酸酯的組合添加劑用于鋰離子電池電解液，能夠提高鋰離子電池的耐過充性能和減少電池在充放電過程中的產氣和提高電池的低溫性能。然而，在4.4V以上的高電壓下使用這些電解液，鋰離子電池就會表現出很差的循環性能和存儲性能。

上述所提到的這些組合添加劑雖然能夠改善單一添加劑在某些方面的不足，使電池在某些方面表現出較好的性能。但是，在4.4V以上的高電壓體系下，卻仍然表現出較差的循環性能和存儲性能。

有鑒于此，現在亟需開發出一種用于鋰離子電池電解液的組合添加劑，提高鋰離子電池在高電壓體系下的首次效率、循環性能、高溫存儲性能以及低溫充放電性等綜合性能。

發明內容

為了解決上述問題，本申請人進行了銳意研究，結果發現：包括有有機溶劑、鋰鹽、碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯以及組合添加劑的電解液，其中，組合添加劑包括丙磺酸內酯、硫酸亞乙酯和己二腈，該電解液能夠提高鋰離子電池在高電壓下的首次效率、循環性能、高溫存儲性能、耐過沖性能以及安全性能，從而完成本申請。

本申請的目的在于提供一種電解液，包括有機溶劑、鋰鹽、碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯以及組合添加劑，其中，所述組合添加劑包括以下重量百分數的成份：

丙磺酸內酯電解液的總重量的0.1～7％；

硫酸亞乙酯電解液的總重量的0.1～7％；

己二腈電解液的總重量的0.1～9％。

本申請的另一目的在于提供一種鋰離子電池，包括正極片、負極片、鋰電池隔膜和本申請提供的電解液，其中，所述正極片包括正極集流體和設置于所述正極集流體上的正極活性物質層，所述正極活性物質層包括正極活性材料、粘接劑和導電劑，所述負極片包括負極集流體和設置于所述負極集流體上的負極活性物質層，所述負極活性物質層包括負極活性材料、粘接劑和導電劑。

本申請提供的電解液，應該到鋰離子電池中，能夠大幅提升鋰離子電池在4.4V以上的高電壓下的首次效率、循環性能、高溫存儲性能、耐過充性能以及安全性能。

具體實施方式

下面通過對本申請進行詳細說明，本申請的特點和優點將隨著這些說明而變得更為清楚、明確。

本申請的目的在于提供一種電解液，包括有機溶劑、鋰鹽、碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯以及組合添加劑，其中，所述組合添加劑包括以下重量百分數的成份：