CN107403950A - 电解液及锂离子电池 - Google Patents

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CN107403950A CN201610334619.5A CN201610334619A CN107403950A CN 107403950 A CN107403950 A CN 107403950A CN 201610334619 A CN201610334619 A CN 201610334619A CN 107403950 A CN107403950 A CN 107403950A
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Abstract

本发明提供一种电解液及锂离子电池。所述电解液包括：锂盐；有机溶剂；以及添加剂。所述添加剂包括：环状硫酸酯；氟碳表面活性剂；以及含有碳‑碳双键的二腈化合物。本发明的电解液应用到锂离子电池中后，能够有效改善锂离子电池的高温循环性能、高温存储性能和倍率性能。

Description

电解液及锂离子电池
技术领域
本发明涉及锂电池领域，尤其涉及一种电解液及锂离子电池。
背景技术
飞速发展的信息时代中，手机、笔记本、相机等电子产品的需求逐年增加。锂离子电池作为电子产品的工作电源，具有能量密度高、无记忆效应、工作电压高等特点，正逐步取代传统的Ni-Cd、MH-Ni电池。然而随着电子产品市场需求的扩大及动力、储能设备的发展，人们对锂离子电池的要求不断提高，开发具有高能量密度和满足快速充放电的锂离子电池成为当务之急。目前，有效的方法是提高电极材料的电压、压实密度和选择合适的电解液。
商品化锂离子电池广泛应用的电解液是以六氟磷酸锂(LiPF6)为导电锂盐，以环状碳酸酯和链状碳酸酯混合物为溶剂。但上述电解液仍存在诸多的不足，如电解液耐高压、耐高温性能差，在电极表面形成较厚的界面膜，导致电池倍率性能低。因此，发展满足电池高电压、高倍率、高稳定性需求的电解液极为重要。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种电解液及锂离子电池，所述电解液应用到锂离子电池中后，能够有效改善锂离子电池的高温循环性能、高温存储性能和倍率性能。
为了达到上述目的，在本发明的一方面，本发明提供了一种电解液，其包括：锂盐；有机溶剂；以及添加剂。所述添加剂包括：环状硫酸酯；氟碳表面活性剂；以及含有碳-碳双键的二腈化合物。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种锂离子电池，其包括根据本发明一方面所述的电解液。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明的电解液包括环状硫酸酯、氟碳表面活性剂以及含有碳-碳双键的二腈化合物，当应用到锂离子电池中后，三者能够协同作用，进而有效改善锂离子电池的高温循环性能、高温存储性能和倍率性能。
具体实施方式
下面详细说明根据本发明的电解液及锂离子电池。
首先说明根据本发明第一方面的电解液。
根据本发明第一方面的电解液包括：锂盐；有机溶剂；以及添加剂。所述添加剂包括：环状硫酸酯；氟碳表面活性剂；以及含有碳-碳双键的二腈化合物。
在根据本发明第一方面所述的电解液中，环状硫酸酯是一类性能良好的添加剂，可以在石墨、LiCoO2等电极表面形成结构稳定、致密、性能良好的界面膜，具有较好的高温稳定性。但环状硫酸酯加入电解液后，电解液的粘度升高，影响了锂离子电池的动力学性能，尤其是锂离子电池的倍率性能。氟碳表面活性剂由于能够降低电解液的表面张力，改善浸润性能，从而能够改善电池的动力学性能。腈类化合物(泛指含有-CN的化合物)可与正极络合，减小高温时界面处副反应，抑制产气，但也降低了锂离子电池的动力学性能；而且腈类化合物在负极不稳定，其较强的吸电子特性，使得容易得到电子，发生还原反应，其还原产物腈基不稳定，容易沉积到负极上，影响负极的性能。为解决因添加腈类化合物导致负极性能差的问题，本发明通过在腈类化合物中引入碳-碳双键使其形成含有碳-碳双键的二腈化合物，可以抑制常规腈类化合物在负极的分解。
由此在电解液中同时加入上述三种物质时，环状硫酸酯一方面在正负极成膜，抑制有机溶剂和含有碳-碳双键的二腈化合物的还原，另一方面能与氟碳表面活性剂和含有碳-碳双键的二腈化合物协同作用，使电解液的润湿性大大提高，从而电极极化减少，使得锂离子电池具有良好的倍率性能、高温循环性能和高温存储性能。
在根据本发明第一方面所述的电解液中，所述环状硫酸酯选自式Ⅰ结构的化合物中的一种或几种；R3、R4各自独立地选自H、F、Cl、Br、碳原子数为1～10的饱和烃基、碳原子数为1～10的不饱和烃基中的一种，饱和烃基、不饱和烃基中的H可部分或全部被F、Cl、Br、硝基、氰基、羧基、硫酸基中的一种或几种取代。不饱和烃基可为烯烃基、炔烃基。
在根据本发明第一方面所述的电解液中，优选地，R3、R4各自独立地选自H、F、Cl、Br、碳原子数为1～10的烷烃基、碳原子数为1～10的烯烃基、碳原子数为1～10的炔烃基中的一种，烷烃基、烯烃基、炔烃基中的H可部分或全部被F、Cl、Br、硝基、氰基、羧基、硫酸基中的一种或几种取代。
在根据本发明第一方面所述的电解液中，所述环状硫酸酯选自下述化合物中的一种或几种；
(硫酸乙烯酯)、(4-甲基硫酸乙烯酯)、
在根据本发明第一方面所述的电解液中，所述氟碳表面活性剂选自下述式Ⅱ所示的化合物中的一种或几种；
C2F5(CF2CF2)xCH2CH2O(CH2CH2O)yH 式Ⅱ
其中，x为1～30内的整数，y为1～30内的整数。
在根据本发明第一方面所述的电解液中，x为2～20内的整数。
在根据本发明第一方面所述的电解液中，y为2～20内的整数。
在根据本发明第一方面所述的电解液中，所述含有碳-碳双键的二腈化合物选自下述式Ⅲ、式Ⅳ所示的化合物中的一种或几种。R11、R12、R21、R22各自独立地选自H、碳原子数为1～20的烷烃基、碳原子数为1～20的卤代烷烃基中的一种。R23、R24各自独立地选自碳原子数为1～20的亚烷烃基、碳原子数为1～20的亚烷氧基、碳原子数为1～20的卤代亚烷烃基、碳原子数为1～20的卤代亚烷氧基中的一种。其中，卤原子选自F、Cl、Br中的一种或几种。优选地，卤原子选自F、Cl中的一种或几种。
在上述式Ⅲ、式Ⅳ中，当R11、R12、R21、R22各自独立地选自碳原子数为1～20的烷烃基时，烷烃基的具体种类并不受到具体的限制，可根据实际需求进行选择。例如链状烷烃基和环状烷烃基均可，其中链状烷烃基又包括直链烷烃基和支链烷烃基。另外，环状烷烃基上可以有取代基，也可以不含有取代基。在所述烷烃基中，碳原子数的优选的下限值可为1、3、5，烷烃基中碳原子数的优选的上限值可为3、5、6、7、8、10、12、16。
优选地，R11、R12、R21、R22各自独立地选自碳原子数为1～10的烷烃基。进一步优选地，R11、R12、R21、R22各自独立地选自碳原子数为1～6的链状烷烃基或碳原子数为3～8的环状烷烃基。更进一步优选地，R11、R12、R21、R22各自独立地选自碳原子数为1～4的链状烷烃基或碳原子数为5～7的环状烷烃基。
具体地，碳原子数为1～20的烷烃基选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、环丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、环丁基、正戍基、异戍基、叔戍基、新戍基、环戊基、2,2-二甲基丙基、1-乙基丙基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、正己基、异己基、2-己基、3-己基、环己基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、1,1,2-三甲基丙基、3,3-二甲基丁基、正庚基、2-庚基、3-庚基、2-甲基己基、3-甲基己基、4-甲基己基、异庚基、环庚基、正辛基、环辛基、壬基、癸基、十一烷烃基、十二烷烃基、十三烷烃基、十四烷烃基、十五烷烃基、十六烷烃基、十七烷烃基、十八烷烃基、十九烷烃基、二十烷烃基中的一种。
在上述式Ⅲ、式Ⅳ中，当R11、R12、R21、R22各自独立地选自碳原子数为1～20的卤代烷烃基时，卤代烷烃基中的卤原子的取代个数及其取代位置并没有特别的限制，可根据实际需求进行选择。具体地，卤原子的个数可为1个、2个、3个或4个。当卤原子的个数为2个以上时，卤原子的种类可以相同，也可以完全不同，也可以部分相同。所述卤代烷烃基可以为链状卤代烷烃基，也可以为环状卤代烷烃基。链状卤代烷烃基又包括直链卤代烷烃基和支链卤代烷烃基。环状卤代烷烃基上可以有取代基，也可以不含有取代基。在所述卤代烷烃基中，碳原子数的优选的下限值可为1、3、4，碳原子数的优选的上限值可为3、4、6、7、8、10、12、16。
优选地，R11、R12、R21、R22各自独立地选自碳原子数为1～10的卤代烷烃基。进一步优选地，R11、R12、R21、R22各自独立地选自碳原子数为1～6的链状卤代烷烃基或碳原子数为3～8的环状卤代烷烃基。更进一步优选地，R11、R12、R21、R22各自独立地选自碳原子数为1～4的链状卤代烷烃基或碳原子数为5～7的环状卤代烷烃基。
具体地，碳原子数为1～20的卤代烷烃基选自氯甲基、二氯甲基、三氯甲基、1-氯乙基、1,2-二氯乙基、2-氯正丙基、2,2-二氯-正丙基、1-氯异丙基、一氯环丙基、1-氯正丁基、2-氯异丁基、一氯环丁基、1-氯正戍基、2-氯正戍基、1-氯异戍基、2,2-二氯甲基丙基、一氯环戊基、3-氯-2,2-二甲基丙基、1-氯-1-乙基丙基、1-氯-1-甲基丁基、2-氯-2-甲基丁基、2-氯正己基、一氯环己基、2-氯甲基戊基、3-氯-3-甲基戊基、2-氯-1,1,2-三甲基丙基、4-氯-3,3-二甲基丁基、2-氯正庚基中的一种。在上述所举出的实例中，Cl原子还可被F、Br中的一种或两种部分取代或全部取代。
在上述式Ⅲ、式Ⅳ中，当R23、R24各自独立地选自碳原子数为1～20的亚烷烃基时，亚烷烃基可为链状亚烷烃基也可为环状亚烷烃基。链状亚烷烃基又包括直链亚烷烃基和支链亚烷烃基。环状亚烷烃基上可以有取代基，也可以不含有取代基。另外，在所述亚烷烃基中，碳原子数的优选的下限值可为1、3、4，碳原子数的优选的上限值可为3、4、6、8、10、12、16。
优选地，R23、R24各自独立地选自碳原子数为1～10的亚烷烃基。进一步优选地，R23、R24各自独立地选自碳原子数为1～6的链状亚烷烃基或碳原子数为3～8的环状亚烷烃基。更进一步优选地，R23、R24各自独立地选自碳原子数为1～4的链状亚烷烃基或碳原子数为5～7的环状亚烷烃基。
具体地，碳原子数为1～20的亚烷烃基选自亚甲基、1,2-亚乙基、1,3-亚丙基、2-甲基-1,3-亚丙基、1,3-二甲基亚丙基、1-甲基-1,2-亚乙基，1,1-二甲基亚乙基、1,2-二甲基亚乙基、1,4-亚丁基、1,5-亚戊基、1,6-亚己基、1,1,4,4-四甲基亚丁基、亚环丙基、亚环丁基、亚环己基、亚环庚基、亚环辛基中的一种。
在上述式Ⅲ、式Ⅳ中，当R23、R24各自独立地选自碳原子数为1～20的亚烷氧基时，亚烷氧基可为链状亚烷氧基也可为环状亚烷氧基。链状亚烷氧基又包括直链亚烷氧基和支链亚烷氧基。环状亚烷氧基上可以有取代基，也可以不含有取代基。在亚烷氧基中含有氧原子的个数可为1个、2个、3个或4个。优选为1个或2个。另外，在所述亚烷氧基中，碳原子数的优选的下限值可为1、3、4，碳原子数的优选的上限值可为3、4、6、7、8、10、12、16。
优选地，R23、R24各自独立地选自碳原子数为1～10的亚烷氧基。进一步优选地，R23、R24各自独立地选自碳原子数为1～6的链状亚烷氧基或碳原子数为3～8的环状亚烷氧基。更进一步优选地，R23、R24各自独立地选自碳原子数为1～4的链状亚烷氧基或碳原子数为5～7的环状亚烷氧基。
具体地，碳原子数为1～20的亚烷氧基选自亚甲氧基、1,3-亚乙氧基、1,4亚丙氧基、2-甲基-1,3-亚乙氧基、1,5-亚丁氧基、2-甲基-1,4亚丙氧基、2,2-二甲基-1,3-亚乙氧基、1,6-亚戍氧基、4-甲基-1,5亚丁氧基、1,7-亚己氧基中的一种。
在上述式Ⅲ、式Ⅳ中，当R23、R24各自独立地选自碳原子数为1～20的卤代亚烷烃基时，卤代亚烷烃基中的卤原子的取代个数及其取代位置并没有特别的限制，可根据实际需求进行选择。具体地，卤原子的个数可为1个、2个、3个或4个。当卤原子的个数为2个以上时，卤原子的种类可以相同，也可以完全不同，也可以部分相同。卤代亚烷烃基可为链状卤代亚烷烃基也可为环状卤代亚烷烃基。链状卤代亚烷烃基又包括直链卤代亚烷烃基和支链卤代亚烷烃基。环状卤代亚烷烃基上可以有取代基，也可以不含有取代基。另外，在所述卤代亚烷烃基中，碳原子数的优选的下限值可为1、3、4，碳原子数的优选的上限值可为3、4、6、7、8、10、12、16。
优选地，R23、R24各自独立地选自碳原子数为1～10的卤代亚烷烃基。进一步优选地，R23、R24各自独立地选自碳原子数为1～6的链状卤代亚烷烃基或碳原子数为3～8的环状卤代亚烷烃基。更进一步优选地，R23、R24各自独立地选自碳原子数为1～4的链状卤代亚烷烃基或碳原子数为5～7的环状卤代亚烷烃基。
具体地，碳原子数为1～20的卤代亚烷烃基选自氯亚甲基、二氯亚甲基、氯亚乙基、1,2-二氯亚乙基、2-氯-1,3-亚丙基、2,2-二氯-1,3-亚丙基、2-氯甲基-1,3-亚丙基、1,3-二氯-1,3-二甲基亚丙基、氯甲基-1,2-亚乙基，1,1-二氯甲基亚乙基、1,2-二氯-1,2-二甲基亚乙基、1,4-二氯亚丁基、1,2-二氯亚丁基、1,3-二氯亚丁基、1,5-二氯亚戊基、1,2-二氯亚戊基、1,3-二氯亚戊基、1,4-二氯亚戊基、1,2-二氯亚己基、1,3-二氯亚己基、1,4-二氯亚己基、1,5-二氯亚己基、1,6-二氯亚己基、1,1,4,4-四氯甲基亚丁基中的一种。在上述所举出的实例中，Cl原子还可被F、Br中的一种或两种部分取代或全部取代。
在上述式Ⅲ、式Ⅳ中，当R23、R24各自独立地选自碳原子数为1～20的卤代亚烷氧基时，卤代亚烷氧基中的卤原子的取代个数及其取代位置并没有特别的限制，可根据实际需求进行选择。具体地，卤原子的个数可为1个、2个、3个或4个。当卤原子的个数为2个以上时，卤原子的种类可以相同，也可以完全不同，也可以部分相同。卤代亚烷氧基可为链状卤代亚烷氧基也可为环状卤代亚烷氧基。链状卤代亚烷氧基又包括直链卤代亚烷氧基和支链卤代亚烷氧基。环状卤代亚烷氧基上可以有取代基，也可以不含有取代基。另外，在所述卤代亚烷氧基中，碳原子数的优选的下限值可为1、3、4，碳原子数的优选的上限值可为3、4、6、7、8、10、12、16。
优选地，R23、R24各自独立地选自碳原子数为1～10的卤代亚烷氧基。进一步优选地，R23、R24各自独立地选自碳原子数为1～6的链状卤代亚烷氧基或碳原子数为3～8的环状卤代亚烷氧基。更进一步优选地，R23、R24各自独立地选自碳原子数为1～4的链状卤代亚烷氧基或碳原子数为5～7的环状卤代亚烷氧基。
具体地，碳原子数为1～20的卤代亚烷氧基选自上述碳原子数为1～20的亚烷氧基被卤代后的化合物中的一种。具体地，碳原子数为1～20的卤代亚烷氧基选自二氟亚甲基二氧基、四氟亚乙基二氧基中的一种。在上述所举出的实例中，Cl原子还可被F、Br中的一种或两种部分取代或全部取代。
在根据本发明第一方面所述的电解液中，所述含有碳-碳双键的二腈化合物可包括丁烯二腈、甲基丁烯二腈、乙基丁烯二腈、正丙基丁烯二腈、异丙基丁烯二腈、正丁基丁烯二腈、异丁基丁烯二腈、仲丁基丁烯二腈、叔丁基丁烯二腈、正戊基丁烯二腈、异戊基丁烯二腈、环戊基丁烯二腈、1,2-二甲基丁烯二腈、1,2-二乙基丁烯二腈、1,2-二丙基丁烯二腈、1,2-二异丙基丁烯二腈、1,2-二丁基丁烯二腈、1,2-二异丁基丁烯二腈、1,2-二叔丁基丁烯二腈、3-己烯二腈、3-甲基-3-己烯二腈、3-乙基-3-己烯二腈、3-正丙基-3-己烯二腈、3,4-二甲基-3-己烯二腈、3,4-二叔丁基-3-己烯二腈、4-辛烯二腈、4-甲基-4-辛烯二腈、4-乙基-4-辛烯二腈、4-正丙基-4-辛烯二腈、4-异丙基-4-辛烯二腈、4-正丁基-4-辛烯二腈、4-叔丁基-4-辛烯二腈、4-环己基-4-辛烯二腈、4-正戊基-4-辛烯二腈中的一种或几种。
在根据本发明第一方面所述的电解液中，所述含有碳-碳双键的二腈化合物还可包括前述含有碳-碳双键的二腈化合物被F、Cl、Br中的一种或几种部分取代或全部取代的化合物中的一种或几种。具体地，丁烯二腈的卤代化合物可为1,2,3,4-四氟丁烯二腈。
在根据本发明第一方面所述的电解液中，所述环状硫酸酯的含量为所述电解液的总重量的0.5％～10％。优选地，所述环状硫酸酯的含量为所述电解液的总重量的1％～5％。
在根据本发明第一方面所述的电解液中，所述氟碳表面活性剂的含量为所述电解液的总重量的0.01％～1％。优选地，所述氟碳表面活性剂的含量为所述电解液的总重量的0.05％～0.1％。
在根据本发明第一方面所述的电解液中，所述含有碳-碳双键的二腈化合物的含量为所述电解液的总重量的0.5％～10％。优选地，所述含有碳-碳双键的二腈化合物的含量为所述电解液的总重量的1％～5％。
在根据本发明第一方面所述的电解液中，所述有机溶剂的具体种类并没有特别的限制，可根据实际需求进行选择。优选地，使用非水有机溶剂。所述非水有机溶剂可包括任意种类的碳酸酯、羧酸酯。碳酸酯可包括环状碳酸酯或者链状碳酸酯。所述非水有机溶剂还可包括碳酸酯的卤代化合物。具体地，所述有机溶剂可选自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸亚丁酯、碳酸亚戊酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二丙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丙酸异丁酯、丁酸丁酯、异丁酸丁酯、丁酸戊酯、丁酸异戊酯、丙酸戊酯、丙酸异戊酯、丙酸乙酯、异丙酸乙酯、丁酸乙酯、异丁酸乙酯、戊酸乙酯、戊酸丙酯、异戊酸丙酯、异戊酸乙酯、γ-丁内酯、四氢呋喃中的一种或几种。
在根据本发明第一方面所述的电解液中，所述锂盐选自LiPF6、LiBF4、LiTFSI、LiClO4、LiAsF6、LiBOB、LiDFOB、LiTFOP、LiN(SO2RF)2、LiN(SO2F)(SO2RF)中的一种或几种，其中取代基RF为CnF2n+1的饱和全氟烷基，n为1～10的整数，且2n+1大于零优选地，所述锂盐选自LiPF6、LiN(SO2F)2中的一种或几种。
在根据本发明第一方面所述的电解液中，所述锂盐浓度为0.5M～2M。锂盐浓度过低，电解液的电导率低，会影响整个电池体系的倍率性能和高温循环性能；锂盐浓度过高，电解液粘度过大，同样影响整个电池体系的倍率性能。优选地，锂盐浓度为0.9M～1.3M。
在根据本发明第一方面所述的电解液中，所述电解液中还可含有其它添加剂，如SEI膜成膜添加剂、阻燃添加剂、防过充添加剂、导电添加剂等，用于进一步改善锂离子电池的性能。
在根据本发明第一方面所述的电解液中，电解液采用常规方法制备即可，例如将电解液中的各个物料混合均匀即可。
其次说明根据本发明第二方面的锂离子电池，其包括根据本发明第一方面所述的电解液。所述锂离子电池的充电截止电压可不低于4.3V。
根据本发明第二方面所述的锂离子电池包括正极片、负极片、隔离膜以及电解液。
在根据本发明第二方面所述的锂离子电池中，所述正极片包括正极集流体和位于所述正极集流体上的正极活性物质层，其中，所述正极活性物质层包括正极活性材料。其中，所述正极活性材料的具体种类均不受到具体的限制，可根据需求进行选择。所述正极活性材料可以但不限于单一过渡金属锂氧化物或多种混合过渡金属的锂氧化物。所述单一过渡金属锂氧化物选自钴酸锂(LiCoO2)、镍酸锂(LiNiO2)、橄榄石型的磷酸铁锂(LiFePO4)或尖晶石型的LiMn2O4。所述多种混合过渡金属的锂氧化物选自三元正极材料LiNixAyB(1-x-y)O2，其中A、B各自独立地选自Co、Al、Mn中的一种，且A和B不相同，0<x<1，0<y<1且x+y<1；或选自橄榄石型的LiMPO4，其中M选自Co、Ni、Fe、Mn、V中的一种或几种；或选自Li1-x’(A’y’B’z’C’1-y’-z’)O2，其中0≤x’<1，0≤y’<1，0≤z’<1且y’+z’<1，A’、B’、C’各自独立地选自Co、Ni、Fe、Mn中的一种或几种，且A’、B’、C’不相同。
在根据本发明第二方面所述的锂离子电池中，所述负极片包括负极集流体和位于所述负极集流体上的负极活性物质层。所述负极活性物质层包括负极活性材料。其中，所述负极活性材料的具体种类均不受到具体的限制，可根据需求进行选择。优选地，所述负极活性材料可以选自金属锂，所述负极活性材料也可以选自相对于Li/Li+平衡电位的电极电位＜2V时可以嵌入锂的材料。具体地，所述负极活性材料选自天然石墨、人造石墨、中间相微碳球(简称为MCMB)、硬碳、软碳、硅、硅-碳复合物、Li-Sn合金、Li-Sn-O合金、Sn、SnO、SnO2、尖晶石结构的锂化TiO2-Li4Ti5O12、Li-Al合金中的一种或几种。
在根据本发明第二方面所述的锂离子电池中，所述隔离膜可以是现有锂离子电池中使用的任何隔离膜材料，例如聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯以及它们的多层复合膜，但不仅限于这些。
在根据本发明第二方面所述的锂离子电池中，锂离子电池的结构和制造方法在本领域中是公知的，可以按现有的锂离子电池的结构和制造方法制造本发明锂离子电池。
下面结合实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。
在下述实施例中，所使用到的试剂、材料以及仪器如没有特殊的说明，均可商购获得。
为了便于说明，在下述实施例中用到的添加剂简写如下：
A1：硫酸乙烯酯
A2：4-甲基硫酸乙烯酯
B1：C2F5(CF2CF2)2CH2CH2O(CH2CH2O)2H
B2：C2F5(CF2CF2)4CH2CH2O(CH2CH2O)10H
C1：3-己烯二腈，CN-CH2-CH＝CH-CH2-CN
C2：4-叔丁基-4-辛烯二腈，CN-CH2-CH2-C(C(CH3))＝CH-CH2-CH2-CN
(1)正极片制备
将正极活性材料钴酸锂(LiCoO2)、粘结剂聚偏氟乙烯、导电剂乙炔黑按照重量比98:1:1进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)，在真空搅拌机作用下搅拌至体系成均一透明状，获得正极浆料；将正极浆料均匀涂覆于厚度为12μm的铝箔上；将铝箔在室温晾干后转移至120℃烘箱干燥1h，然后经过冷压、分切得到正极片。
(2)负极片制备
将负极活性材料人造石墨、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)、粘结剂丁苯橡胶按照重量比98:1:1进行混合，加入去离子水，在真空搅拌机作用下获得负极浆料；将负极浆料均匀涂覆在厚度为8μm的铜箔上；将铜箔在室温晾干后转移至120℃烘箱干燥1h，然后经过冷压、分切得到负极片。
(3)电解液制备
在含水量<10ppm的氩气气氛手套箱中，将充分干燥的锂盐LiPF6溶解于有机溶剂中，然后在有机溶剂中加入添加剂，混合均匀，获得电解液。其中，锂盐的浓度为1mol/L。电解液中有机溶剂的组成以及体积比如表1所示。电解液中所用到的添加剂的具体种类以及含量如表1所示。在表1中，添加剂的含量为基于电解液的总重量计算得到的重量百分数。
(4)隔离膜的制备
选用16μm厚的聚丙烯隔离膜(型号为A273，由Celgard公司提供)。
(5)锂离子电池的制备
将正极片、隔离膜、负极片按顺序叠好，使隔离膜处于正、负极片之间起到隔离的作用，然后卷绕得到裸电芯；将裸电芯置于外包装箔中，将上述制备好的电解液注入到干燥后的裸电芯中，经过真空封装、静置、化成、整形等工序，获得锂离子电池。
表1实施例1-13以及对比例1-8的参数
注：“-”表示未加入。
接下来说明锂离子电池的性能测试。
测试一、锂离子电池的高温循环性能测试
在45℃下，将锂离子电池以1C恒流充电至4.4V，然后恒压充电至电流为0.05C，再用1C恒流放电至3.0V，此时为首次循环，按照上述条件进行300次循环充电/放电，计算得出锂离子电池循环300次后的容量保持率。锂离子电池循环300次后的容量保持率＝(锂离子电池循环300次后的放电容量/首次循环后的放电容量)×100％。
测试二、锂离子电池的高温存储性能测试
在60℃下，将锂离子电池以0.5C恒流充电至4.4V，再恒压充电至电流为0.05C，此时测试锂离子电池的厚度并记为h0；之后将锂离子电池放入60℃的恒温箱，储存30天，第30天取出，测试此时锂离子电池的厚度并记为h1。锂离子电池存储30天后的厚度膨胀率＝[(h1-h0)/h0]×100％。
测试三、锂离子电池的倍率性能测试
在25℃下，将锂离子电池以1C(标称容量)恒流充电到4.4V，再以恒压4.4V充电至电流≤0.05C，搁置5min后，以0.2C恒流放电至截至电压3V，此时将实际放电容量记为D0，然后以1C恒流充电到4.4V，再以恒压4.4V充电至电流≤0.05C，最后以5C放电至截至电压3V，记录此时的实际放电容量为D1。锂离子电池的倍率性能＝[(D1-D0)/D0]×100％。
表2实施例1-13以及对比例1-8的性能测试结果
从表2可以看出，对比例2中单独添加1％的硫酸乙烯酯，锂离子电池池的高温循环性能得到了改善。对比例3中单独添加0.1％的氟碳表面活性剂，锂离子电池的倍率性能得到改善。对比例4中单独添加1％的3-己烯二腈，锂离子电池的高温存储产气得到改善。对比例5中添加1％的硫酸乙烯酯和0.1％的氟碳表面活性剂，锂离子电池的高温循环性能和倍率性能得到改善，但是高温存储产气得不到改善。对比例6中添加1％的硫酸乙烯酯和1％的3-己烯二腈，锂离子电池的高温循环性能和存储性能得到改善，但是倍率性能较差。对比例7中添加0.1％的氟碳表面活性剂和1％的3-己烯二腈，锂离子电池的倍率性能和存储性能得到改善，但是高温循环性能较差。
在实施例1-13中，本发明的电解液中同时加入三种物质，应用到锂离子电池中后，能够同时提高锂离子电池的在高温高压下的循环性能、高温存储性能以及高压下的倍率性能。

Claims (10)

1.一种电解液，包括：
锂盐；
有机溶剂；以及
添加剂；
其特征在于，
所述添加剂包括：
环状硫酸酯；
氟碳表面活性剂；以及
含有碳-碳双键的二腈化合物。
2.根据权利要求1所述电解液，其特征在于，所述环状硫酸酯选自式Ⅰ结构的化合物中的一种或几种；
R3、R4各自独立地选自H、F、Cl、Br、碳原子数为1～10的饱和烃基、碳原子数为1～10的不饱和烃基中的一种，饱和烃基、不饱和烃基中的H可部分或全部被F、Cl、Br、硝基、氰基、羧基、硫酸基中的一种或几种取代。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述环状硫酸酯选自下述化合物中的一种或几种；
4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述氟碳表面活性剂选自下述式Ⅱ所示的化合物中的一种或几种；
C2F5(CF2CF2)xCH2CH2O(CH2CH2O)yH 式Ⅱ
其中，x为1～30内的整数，y为1～30内的整数。
5.根据权利要求4所述的电解液，其特征在于，
x为2～20内的整数；
y为2～20内的整数。
6.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述含有碳-碳双键的二腈化合物选自下述式Ⅲ、式Ⅳ所示的化合物中的一种或几种；
R11、R12、R21、R22各自独立地选自H、碳原子数为1～20的烷烃基、碳原子数为1～20的卤代烷烃基中的一种；
R23、R24各自独立地选自碳原子数为1～20的亚烷烃基、碳原子数为1～20的亚烷氧基、碳原子数为1～20的卤代亚烷烃基、碳原子数为1～20的卤代亚烷氧基中的一种；
其中，卤原子选自F、Cl、Br中的一种或几种。
7.根据权利要求6所述的电解液，其特征在于，所述含有碳-碳双键的二腈化合物选自丁烯二腈、甲基丁烯二腈、乙基丁烯二腈、正丙基丁烯二腈、异丙基丁烯二腈、正丁基丁烯二腈、异丁基丁烯二腈、仲丁基丁烯二腈、叔丁基丁烯二腈、正戊基丁烯二腈、异戊基丁烯二腈、环戊基丁烯二腈、1,2-二甲基丁烯二腈、1,2-二乙基丁烯二腈、1,2-二丙基丁烯二腈、1,2-二异丙基丁烯二腈、1,2-二丁基丁烯二腈、1,2-二异丁基丁烯二腈、1,2-二叔丁基丁烯二腈、3-己烯二腈、3-甲基-3-己烯二腈、3-乙基-3-己烯二腈、3-正丙基-3-己烯二腈、3,4-二甲基-3-己烯二腈、3,4-二叔丁基-3-己烯二腈、4-辛烯二腈、4-甲基-4-辛烯二腈、4-乙基-4-辛烯二腈、4-正丙基-4-辛烯二腈、4-异丙基-4-辛烯二腈、4-正丁基-4-辛烯二腈、4-叔丁基-4-辛烯二腈、4-环己基-4-辛烯二腈、4-正戊基-4-辛烯二腈以及前述含有碳-碳双键的二腈化合物被F、Cl、Br中的一种或几种部分取代或全部取代的化合物中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，
所述环状硫酸酯的含量为所述电解液的总重量的0.5％～10％，优选为1％～5％；
所述氟碳表面活性剂的含量为所述电解液的总重量的0.01％～1％，优选为0.05％～0.1％；
所述含有碳-碳双键的二腈化合物的含量为所述电解液的总重量的0.5％～10％，优选为1％～5％。
9.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸亚丁酯、碳酸亚戊酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丙酸异丁酯、丁酸丁酯、异丁酸丁酯、丁酸戊酯、丁酸异戊酯、丙酸戊酯、丙酸异戊酯、丙酸乙酯、异丙酸乙酯、丁酸乙酯、异丁酸乙酯、戊酸乙酯、戊酸丙酯、异戊酸丙酯、异戊酸乙酯、γ-丁内酯、四氢呋喃中的一种或几种。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的电解液。
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