一种用于锂离子电池的电解液及锂离子电池

本发明涉及锂离子电池，尤其涉及一种用于锂离子电池的电解液及锂离子电池，所述的电解液可提升锂离子电池循环寿命，利于其在锂离子电池中的应用。

背景技术：

1、锂离子电池的组成结构主要有正极、负极，以及两电极之间的隔膜和电解质。在循环过程中，电极中活性材料的体积会随着电池电量的变化而改变，不可避免的会发生负极sei膜的破裂-修复，消耗电解液组分的同时导致sei膜增厚。电解液的消耗、sei膜的增厚均会引起电池内阻升高，极化增大，导致影响电池的循环寿命。

2、降低循环过程中sei膜破裂导致副反应增多的一个有效方法是提升sei膜质量，这就需要对电解液中的添加剂进行优化。除了导电盐，锂离子电池电解液通常包含碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯以及碳酸二乙酯等主要溶剂。目前，1,3-二氧戊烷(dol)作为添加剂，能够在负极表面还原生成聚醚类的sei膜，该sei膜具有较高的柔韧性，能够有效应对负极的体积变化。但是，其缺点主要在于sei膜阻抗较大。

技术实现思路

1、基于以上背景，本发明公开一种可提升锂离子电池循环寿命的电解液，以及其所应用的锂离子电池，旨在通过优化电解液配方来提升sei膜离子导电性等，从而改善锂离子电池的循环性能。

2、本发明提供一种用于锂离子电池的电解液，其由导电锂盐、有机非质子性溶剂、成膜添加剂、氟代碳酸乙烯酯和碳酸亚乙烯酯组成；所述成膜添加剂为硝基修饰1,3-二氧戊环类化合物。

3、在本发明的实施例中，所述硝基修饰1,3-二氧戊环类化合物的结构通式如式i所示：

4、

5、其中，n选自1～6的自然数整数。

6、在本发明的实施例中，所述导电锂盐的质量分数为11-15％，所述有机非质子性溶剂的质量分数为70-85％，所述硝基修饰1,3-二氧戊环类化合物的质量分数为3-10％，所述氟代碳酸乙烯酯的质量分数为1-5％，所述碳酸亚乙烯酯的质量分数为0.5-3％。

7、在本发明的实施例中，所述导电锂盐为六氟磷酸锂、六氟砷锂、高氯酸锂、四氟硼锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、三氟甲基磺酸锂、五氟乙基磺酸锂、双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂、双(五氟乙基磺酰)亚胺锂和双(氟磺酰)亚胺锂中的一种或多种。

8、在本发明的实施例中，所述有机非质子性溶剂为酯类溶剂、醚类溶剂、腈类溶剂、砜类溶剂、四氢呋喃和1,3-环氧戊烷中的一种或多种。

9、在本发明的实施例中，所述有机非质子性溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲脂、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、1,4-丁内酯、三甲基磷酸酯、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙腈、己二腈、丁二腈、戊二腈、二甲基砜、环丁砜、四氢呋喃和1,3-环氧戊烷中的一种或多种。

10、在本发明的实施例中，所述有机非质子性溶剂的质量分数为75-83％，所述硝基修饰1,3-二氧戊环类化合物的质量分数为3-7％。

11、本发明提供一种锂离子电池，包括正极、电解质和负极，其中所述电解质为前文所述的电解液。

12、在本发明的实施例中，所述正极含有的活性材料为钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料、磷酸铁锂和尖晶石镍锰酸锂材料中的至少一种。

13、在本发明的实施例中，所述负极含有的活性材料为石墨、焦炭、中间相碳微球、硅基化合物和金属锂中的至少一种。

14、与现有技术相比，本发明提供的电解液配方由锂盐、有机非质子溶剂、成膜添加剂硝基修饰1,3-二氧戊环类化合物、氟代碳酸乙烯酯和碳酸亚乙烯酯组成。本发明主要引入硝基修饰1,3-二氧戊环类化合物，作为电解液中的成膜添加剂，与dol相比，其不仅利于在硅基负极表面形成柔韧性高的sei膜，而且所形成的sei膜离子导电性好，可以应对负极在充放电过程中体积变化，从而有效的提升所应用的锂离子电池的循环性能。

1.一种用于锂离子电池的电解液，其特征在于，由导电锂盐、有机非质子性溶剂、成膜添加剂、氟代碳酸乙烯酯和碳酸亚乙烯酯组成；所述成膜添加剂为硝基修饰1,3-二氧戊环类化合物。

2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述硝基修饰1,3-二氧戊环类化合物的结构通式如式i所示：

3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述导电锂盐的质量分数为11-15％，所述有机非质子性溶剂的质量分数为70-85％，所述硝基修饰1,3-二氧戊环类化合物的质量分数为3-10％，所述氟代碳酸乙烯酯的质量分数为1-5％，所述碳酸亚乙烯酯的质量分数为0.5-3％。

4.根据权利要求1～3任一项所述的电解液，其特征在于，所述导电锂盐为六氟磷酸锂、六氟砷锂、高氯酸锂、四氟硼锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、三氟甲基磺酸锂、五氟乙基磺酸锂、双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂、双(五氟乙基磺酰)亚胺锂和双(氟磺酰)亚胺锂中的一种或多种。

5.根据权利要求1～3任一项所述的电解液，其特征在于，所述有机非质子性溶剂为酯类溶剂、醚类溶剂、腈类溶剂、砜类溶剂、四氢呋喃和1,3-环氧戊烷中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的电解液，其特征在于，所述有机非质子性溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲脂、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、1,4-丁内酯、三甲基磷酸酯、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙腈、己二腈、丁二腈、戊二腈、二甲基砜、环丁砜、四氢呋喃和1,3-环氧戊烷中的一种或多种。

7.根据权利要求6所述的电解液，其特征在于，所述有机非质子性溶剂的质量分数为75-83％，所述硝基修饰1,3-二氧戊环类化合物的质量分数为3-7％。

8.一种锂离子电池，包括正极、电解质和负极，其特征在于，所述电解质为权利要求1～7任一项所述的电解液。

9.根据权利要求8所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极含有的活性材料为钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料、磷酸铁锂和尖晶石镍锰酸锂材料中的至少一种。

10.根据权利要求8所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极含有的活性材料为石墨、焦炭、中间相碳微球、硅基化合物和金属锂中的至少一种。