[發明專利]電解液及包括該電解液的電池

有效

• 申請號: 201711293161.4
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN109904521B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 張浩;韓昌隆;張明;張翠平
• 申請（專利權）人: 寧德時代新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/42;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

本申請涉及電池領域，尤其涉及一種電解液及含有該電解液的電池。本申請的電解液包括有機溶劑、電解質和添加劑，添加劑中含有磺酰含氮雜環化合物和雙磺酰亞胺鹽；其中，磺酰含氮雜環化合物中的含氮雜環為選自含吡唑環、吡咯啉環、咪唑環、吡咯烷環、哌啶環、吡啶環中的至少一種。本申請的電解液可以改善電池正負極界面膜的性質，有效降低正極材料中的過渡金屬元素在正極的溶出和在負極的沉積，抑制電解液在正負極的分解，保證了電池在高電壓下的高溫存儲性能和高溫循環性能。

技術領域

本申請涉及電池領域，尤其涉及一種電解液及包括該電解液的電池。

背景技術

筆記本電腦、手機、掌上游戲機、平板電腦等電子移動設備能實現越來越多的功能，電動汽車、智能電網等方面的應用技術也日趨成熟。人們對作為其主要驅動能源的鋰離子電池的續航能力要求也越來越高。

鋰離子電池具有高能量密度、長循環壽命、環境友好、無記憶效應等優點，廣泛應用于數碼產品、電動汽車、航天航空等領域。隨著科技的發展和社會的進步，市場對鋰離子電池的充電截止電壓要求越來越高。

但是，在4.3V的高電壓下，常規電解液在正極界面易氧化，負極體積膨脹效應導致SEI膜不斷破裂重組，這些作用都會導致電解液在正負極界面不斷分解，電解液自身的分解同時會促使正負極活性材料的惡化，進一步影響鋰離子電池的性能。

發明內容

鑒于此，本申請的首要發明目的在于提出一種電解液，當電解液應用到電池中后，可以改善正負極界面膜的性質，提高了電池在高電壓下的循環性能和存儲性能。

本申請的第二發明目的在于提出一種采用該電解液的電池。

為了完成本申請的目的，采用的技術方案為：

一種電解液，包括有機溶劑、電解質和添加劑，添加劑中含有磺酰含氮雜環化合物和雙磺酰亞胺鹽，具體的，磺酰含氮雜環化合物中的含氮雜環可選自含吡唑環、吡咯啉環、咪唑環、吡咯烷環、哌啶環、吡啶環中的至少一種。

本申請的技術方案至少具有以下有益的效果：

當本申請電解液的磺酰含氮雜環化合物可在正極表面開環聚合形成鈍化膜，但由于磺酰含氮雜環化合物還會在負極界面形成阻抗較大的SEI膜，對于鋰離子電池來講，會阻礙鋰離子在負極的嵌入和脫出，造成活性鋰和電池容量的損失。本申請的電解液將磺酰含氮雜環化合物和雙磺酰亞胺鹽合用，可優先磺酰含氮雜環化合物在負極表面形成穩定的高離子電導率的SEI膜，抑制磺酰含氮雜環化合物對負極界面阻抗的不利影響，減小電池的極化和提高放電容量，而且可顯著改善電池的高溫存儲性能和高溫循環性能。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡述本申請。應理解，這些實施例僅用于說明本申請而不用于限制本申請的范圍。

本申請涉及一種電解液，包括有機溶劑、電解質和添加劑，添加劑中含有磺酰含氮雜環化合物和雙磺酰亞胺鹽；磺酰含氮雜環化合物中的含氮雜環為選自含吡唑環、吡咯啉環、咪唑環、吡咯烷環、哌啶環、吡啶環中的至少一種。本申請電解液的磺酰含氮雜環化合物中含孤對電子的N原子與S原子直接相連，由于砜基的吸電子作用使N原子的電子云密度降低。在電池高溫化成的過程中，磺酰含氮雜環化合物會在正極表面開環聚合形成鈍化膜。但由于磺酰含氮雜環化合物還會在負極界面形成阻抗較大的SEI膜，對于鋰離子電池來講，會阻礙鋰離子在負極的嵌入和脫出，造成活性鋰和電池容量的損失。本申請經過銳意研究，將磺酰含氮雜環化合物和雙磺酰亞胺鹽合用，雙磺酰亞胺鹽可優先磺酰含氮雜環化合物在負極表面形成穩定的高離子電導率的SEI膜，抑制磺酰含氮雜環化合物對負極界面阻抗的不利影響，從而顯著改善電池的高溫存儲性能和高溫循環性能。

作為本申請電解液的一種改進，磺酰含氮雜環化合物選自如式I至式V所示化合物中的至少一種：