本發(fā)明涉及鋰離子電池，尤其涉及一種非水電解液及其鋰離子電池。

背景技術(shù)：

1、近年來，鋰離子電池因具有高能量密度、高可逆容量和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于水力、火力、風(fēng)力和太陽能電站等儲(chǔ)能電源系統(tǒng)，以及電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車、電動(dòng)汽車、軍事裝備、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域。隨著市場(chǎng)對(duì)鋰離子電池性能需求的不斷升級(jí)，人們對(duì)鋰離子電池的能量密度、循環(huán)性能和安全性能提出了更高的要求，開發(fā)具有高比容量的鋰離子電池正極材料是有效辦法之一。

2、在眾多正極材料中，鎳鈷錳氧化物因其高放電比容量和低成本被認(rèn)為是高能量密度動(dòng)力電池最有前景的正極材料之一。為進(jìn)一步提高鎳鈷錳材料的能量密度，提高主體結(jié)構(gòu)中活性組成鎳的比例成為主要策略，但隨著鎳含量的增加，鎳鈷錳氧化物材料的體相結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和表面化學(xué)穩(wěn)定性逐漸降低，具體表現(xiàn)為陽離子混排、表面殘堿和過渡金屬離子溶出等。這些問題會(huì)給鋰離子電池帶來產(chǎn)氣增加、存儲(chǔ)性能和循環(huán)性能變差等不利影響。

3、因此，急需一種非水電解液及其鋰離子電池來解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種非水電解液及其鋰離子電池，該非水電解液可減少鋰離子電池循環(huán)過程中和存儲(chǔ)過程中的產(chǎn)氣程度，進(jìn)而提升鋰離子電池的存儲(chǔ)性能和循環(huán)性能，還能夠有效提升其快充性能和低溫放電性能。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面提供了一種非水電解液，包括鋰鹽、非水有機(jī)溶劑和添加劑，添加劑包括式一所示的化合物a：

3、

4、其中，r1、r2、r3各自獨(dú)立地選自氫、鹵素、氰基、烷基、烯基或炔基。

5、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的添加劑包括化合物a，該化合物a為環(huán)烯烴類結(jié)構(gòu)，且該環(huán)上含有n元素和磺?；鶊F(tuán)，本發(fā)明所示結(jié)構(gòu)的化合物a能降低電池阻抗、提升電池循環(huán)、改善電池產(chǎn)氣和存儲(chǔ)性能，可能是因?yàn)榛衔颽能在負(fù)極側(cè)發(fā)生開環(huán)反應(yīng)，形成富含硫、氮界面，該界面具有較優(yōu)的鋰離子傳輸特性，能支撐電池在低溫下的放電特性，還能提升電池在高電壓高溫下的循環(huán)性能。此外，開環(huán)后的雙鍵會(huì)在負(fù)極發(fā)生聚合反應(yīng)，形成有機(jī)聚合物，提升電池在高溫高電壓下的界面穩(wěn)定性。綜上，本發(fā)明所示結(jié)構(gòu)能顯著改善鋰離子電池的快充、循環(huán)、存儲(chǔ)及低溫放電特性。

6、進(jìn)一步地，r1、r2、r3各自獨(dú)立地選自氫或c1～c6烷基。具體地，本發(fā)明的c1～c6烷基指的是含有1到6個(gè)碳原子的烷基，烷基可以是直鏈、支鏈或者是環(huán)狀的，如烷基可以是但不限于甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、仲丁基、叔丁基、戊基和環(huán)己基等?？梢岳斫獾氖?，r1、r2、r3可以相同，也可以不同，在此不做限定。

7、進(jìn)一步地，本發(fā)明的化合物a選自化合物1～化合物8中的至少一種：

8、

9、

10、進(jìn)一步地，本發(fā)明的化合物a于所述非水電解液中的質(zhì)量百分比為0.1％～5.0％。作為示例地，本發(fā)明化合物a于所述非水電解液中的質(zhì)量百分比具體但不限于為0.1％、0.5％、0.8％、1.0％、1.2％、1.5％、1.8％、2.0％、2.2％、2.5％、2.8％、3.0％、3.2％、3.5％、3.8％、4.0％、4.3％、4.5％、5.0％。

11、進(jìn)一步地，本發(fā)明的鋰鹽選自六氟磷酸鋰(lipf6)、高氯酸鋰(liclo4)、四氟硼酸鋰(libf4)、三氟甲基磺酸鋰(licf3so3)、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰(litfsi)、雙草酸硼酸鋰(libob)、二氟磷酸鋰(lipo2f2)、氟磺酸鋰(liso2f)、二草酸硼酸鋰(libc4o8)、二氟草酸硼酸鋰(liodfb)、二氟二草酸磷酸鋰(lidodfp)和雙氟磺酰亞胺鋰(lifsi)中的至少一種。

12、進(jìn)一步地，本發(fā)明的鋰鹽于所述非水電解液中的質(zhì)量百分比為5％～25％。作為示例地，本發(fā)明的鋰鹽于所述非水電解液中的質(zhì)量百分比具體但不限于為5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、15％、16％、18％、20％、22％、25％。

13、進(jìn)一步地，本發(fā)明的非水有機(jī)溶劑為碳酸酯、羧酸酯和醚類化合物中的至少一種。

14、具體地，碳酸酯包括但不限于碳酸乙烯酯(ec)、碳酸亞丙酯、碳酸亞丁酯(bc)、碳酸亞戊酯、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸丙烯酯(pc)。羧酸酯包括但不限于γ-丁內(nèi)酯(gbl)、γ-戊內(nèi)酯(gvl)、δ-戊內(nèi)酯、乙酸甲酯(ma)、乙酸乙酯(ea)、丙酸乙酯(ep)、乙酸丁酯(n-ba)、丙酸丙酯(n-pp)、丙酸丁酯。醚類化合物包括但不限于1,3-二氧戊烷(dol)、1,4-二氧惡烷(dx)、冠醚、四氫呋喃(thf)、2-甲基四氫呋喃(2-ch3-thf)、2-三氟甲基四氫呋喃(2-cf3-thf)、二甲氧基甲烷、二乙氧基甲烷、乙氧基甲氧基甲烷、乙二醇二正丙基醚、乙二醇二正丁基醚(edb)、二乙二醇二甲基醚(degme)。

15、進(jìn)一步地，本發(fā)明的非水電解液還包括助劑，所述助劑選自碳酸亞乙烯酯(vc)、亞乙烯基碳酸乙烯酯(vec)、氟代碳酸乙烯酯(fec)、亞硫酸乙烯酯(es)、1,3-丙磺酸內(nèi)酯(ps)、1,3-丙烯磺酸內(nèi)酯(pst)、1,4-丁磺酸內(nèi)酯(1,4-bs)、硫酸乙烯酯(dtd)、丁二酸酐(sa)、馬來酸酐(ma)、2-甲基馬來酸酐、四乙烯硅烷(tvsi)、三烯丙基異氰脲酸酯(taic)、六亞甲基二異腈酸酯(hdi)、鄰菲羅啉、對(duì)苯二異氰酸酯(ppdi)、2,4-甲苯二異氰酸酯(2,4-tdi)、n-苯基雙(三氟甲烷磺酰)亞胺、甲磺酸苯酯(dbco)、雙硫酸乙烯酯(bidtd)、對(duì)苯二酚二氟磺酸酯(hbfs)、三烯丙基磷酸酯(tap)、三炔丙基磷酸酯(tpp)、2,4-丁烷磺內(nèi)酯(2,4-bs)、甲基丙烯酸異氰基乙酯(iem)、甲烷二磺酸亞甲酯(mmds)、三(三甲硅烷)硼酸酯(tmsb)、三(三甲硅烷)磷酸酯(tmsp)、三(乙烯基二甲硅烷)磷酸酯中的至少一種。作為示例地，助劑為氟代碳酸乙烯酯(fec)，還比如助劑為碳酸亞乙烯酯(vc)和亞硫酸乙烯酯(es)的混合物。

16、進(jìn)一步地，本發(fā)明的助劑于所述非水電解液中的質(zhì)量百分比為0.1％～5.0％。作為示例地，本發(fā)明的助劑于所述非水電解液中的質(zhì)量百分比具體但不限于為0.1％、0.5％、0.8％、1.0％、1.2％、1.5％、1.8％、2.0％、2.2％、2.5％、2.8％、3.0％、3.2％、3.5％、3.8％、4.0％、4.3％、4.5％、5.0％。

17、本發(fā)明另一方面提供了一種鋰離子電池，包括正極材料和負(fù)極材料，還包括上述的非水電解液。

18、進(jìn)一步地，本發(fā)明的正極材料選自鎳鈷錳氧化物，所述鎳鈷錳氧化物的化學(xué)式為linixcoymn(1-x-y)mzo2，其中0.6≤x<0.9，x+y<1，0≤z<0.08，m為al、mg、zr和ti中的至少一種。作為示例地，x＝0.8，y＝0.1，m為zr，z＝0.03。

19、進(jìn)一步地，本發(fā)明的負(fù)極材料選自碳基負(fù)極、硅基負(fù)極、錫基負(fù)極、鋰負(fù)極中的至少一種。其中碳基負(fù)極可包括石墨、硬碳、軟碳、石墨烯、中間相碳微球等；硅基負(fù)極可包括硅材料、硅的氧化物、硅碳復(fù)合材料以及硅合金材料等；錫基負(fù)極可包括錫、錫碳、錫氧、錫金屬化合物；鋰負(fù)極可包括金屬鋰或鋰合金。鋰合金具體可以是鋰硅合金、鋰鈉合金、鋰鉀合金、鋰鋁合金、鋰錫合金和鋰銦合金中的至少一種。