WO2024109446A1 - 一种锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
为克服现有锂离子电池的正极/电解质界面膜(CEI)存在稳定性不足的问题，本发明提供了一种锂离子电池，包括正极片、负极片和非水电解液，所述非水电解液包括非水有机溶剂和锂盐，所述锂盐包括二氟磷酸锂以及不同于二氟磷酸锂的主锂盐；所述正极片包括正极材料层和所述非水电解液在所述正极材料层表面形成的界面膜，所述正极片通过X-射线光电子能谱法检测，当在284.5eV处获得碳的1s峰时，在682～687eV的区域出现LiF的特征峰；所述锂离子电池满足以下条件：0.25≤1000*m/(d*t)≤150,且10≤d≤30，0.5≤t≤30，0.016≤m≤5.4。本发明提供的锂离子电池有效减少电池在高温循环时因正极材料的体积变化和高温影响下的正极/电解质界面膜的破损。
Description
本发明属于储能装置技术领域，具体涉及一种锂离子电池。
锂离子电池是指锂离子可在正负极之间可逆的嵌入脱出以实现多次循环利用的二次电池。相对于之前的二次电池如铅酸电池、镍铬电池和镍氢电池，锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、充放电性能好、自放电率小、记忆效应低和绿色环保等优点，是迄今所有商业化二次电池中综合性能最优秀的电池，近年来取得了飞速的发展。为获得适用于不同环境和具有不同特点的锂离子电池电解液，可通过调整电解液配方或使用添加剂，以充分发挥电解液某一方面的特性。使用添加剂具有用量少、效果明显等优点，因此受到广泛关注。
锂离子电池在首次充放电时不仅会在负极材料表面形成负极/电解质界面膜(SEI)以钝化负极，在正极同样会形成正极/电解质界面膜(CEI)保护正极材料。然而，锂离子电池正极材料在充放电过程中伴随着大量锂离子的嵌入与脱出，材料的体积变化极易导致正极/电解质界面膜(CEI)的破裂，这使得电解液能渗透到正极表面剧烈氧化分解，导致了高的界面阻抗与电池容量衰减，副反应过程中正极金属阳离子在电解液中溶出会催化电解液的分解并造成正极结构破坏导致正极析出氧气，氧气与易燃的电解质反应易引发热失控从而对电池的安全性也有极大的威胁，另一方面，高温下本身就较薄的正极/电解质界面膜更易破损而暴露出正极材料，加剧了副反应的发生。为抑制电池正极材料表面的副反应与稳定正极结构，需要构建一个高热稳定性的正极/电解液界面膜。
发明内容
针对现有锂离子电池的正极/电解质界面膜(CEI)存在稳定性不足的问题，本发明提供了一种锂离子电池。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
本发明提供了一种锂离子电池，包括正极片、负极片和非水电解液，所述非水电解液包括非水有机溶剂和锂盐，所述锂盐包括二氟磷酸锂以及不同于二氟磷酸锂的主锂盐；
所述正极片包括正极材料层和所述非水电解液在所述正极材料层表面形成的界面膜，所述正极片通过X-射线光电子能谱法检测，当在284.5eV处获得碳的1s峰时，在682～687eV的区域出现LiF的特征峰；
所述锂离子电池满足以下条件：
0.25≤1000*m/(d*t)≤150,且10≤d≤30，0.5≤t≤30，0.016≤m≤5.4；
其中，d为正极材料层的单面面密度，单位为mg/cm2；
t为界面膜的厚度，单位为nm；
m为正极材料层单面单位面积的含二氟磷酸锂的质量，单位为mg/cm2。
可选的，所述锂离子电池满足以下条件：
0.6≤1000*m/(d*t)≤50。
可选的，所述正极材料层的单面面密度d为15～25mg/cm2。
可选的，所述界面膜的厚度t为3～15nm。
可选的，所述正极材料层单面单位面积的含二氟磷酸锂的质量m为0.18～1.8mg/cm2。
可选的，所述主锂盐包括LiPF6、LiBOB、LiDFOB、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiC(SO2CF3)3、LiN(SO2F)2、LiClO4、LiAlCl4、LiCF3SO3、Li2B10Cl10、LiSO3F、LiTOP(三草酸磷酸锂)、LiDODFP(二氟二草酸磷酸锂)、LiOTFP(四氟草酸磷酸锂)和低级脂肪族羧酸锂盐中的一种或多种。
可选的，所述非水电解液中主锂盐的摩尔浓度为0.5-3.5mol/L。
可选的，单位体积所述正极片在含1M LiPF6、溶剂质量比EC:EMC＝3：7的基础电解液中60℃高温环境存储7天后产气量为0.1～2ml/cm3。
可选的，所述非水电解液还包括添加剂，所述添加剂包括环状硫酸酯类化合物、磺酸内酯类化合物、环状碳酸酯类化合物、磷酸酯类化合物、硼酸酯类化合物和腈类化合物中的至少一种；
以所述非水电解液的总质量为100％计，所述添加剂的添加量为0.01％～30％。
可选的，所述环状硫酸酯类化合物选自硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、甲基硫酸乙烯酯、中的至少一种；
所述磺酸内酯类化合物选自1,3-丙烷磺酸内酯、1,4-丁烷磺酸内酯、1,3-丙烯磺酸内酯、中的至少一种；
所述环状碳酸酯类化合物选自碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、亚甲基碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、双氟代碳酸乙烯酯或结构式1所示化合物中的至少一种：
所述结构式1中，R21、R22、R23、R24、R25、R26各自独立地选自氢原子、卤素原子、C1-C5基团中的一种；
所述磷酸酯类化合物选自三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯或结构式2所示化合物中的至少一种：
所述结构式2中，R31、R32、R33各自独立的选自C1-C5的饱和烃基、不饱和烃基、卤代烃基、-Si(CmH2m+1)3，m为1～3的自然数，且R31、R32、R33中至少有一个为不饱和烃基；
所述硼酸酯类化合物选自三(三甲基硅烷)硼酸酯和三(三乙基硅烷)硼酸酯中的至少一种；
所述腈类化合物选自丁二腈、戊二腈、乙二醇双(丙腈)醚、己烷三腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、壬二腈、癸二腈中的一种或多种。
根据本发明提供的锂离子电池，当正极材料层的单面面密度d、界面膜的厚度t和正极材料层单面单位面积的含二氟磷酸锂的质量m满足关系式0.25≤1000*m/(d*t)≤150时，电池可兼顾较高的初始容量和优异的循环性能，且抑制高温存储时的正极产气量，这是由于在满足上述关系式时，电池正极/电解质界面能在首次充电时形成稳定且富含LiF的膜层，常规由二氟磷酸锂分解得到的正极/电解质界面膜虽然也含有LiF成分，但在高温和循环的双重影响下易破损导致正极材料与电解液反应，从而容量快速衰减而阻抗迅速增加，而通过调节正极材料层的单面面密度d、界面膜的厚度t和正极材料层单面单位面积的含二氟磷酸锂的质量m有利于提高正极/电解质界面膜的成膜致密程度和LiF含量，具有高机械强度和高热稳定性，可有效减少电池在高温循环时因正极材料的体积变化和高温影响下的正极/电解质界面膜的破损。
图1是本发明提供的正极的X-射线光电子能谱法检测图谱。
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种锂离子电池，包括正极片、负极片和非水电解液，所述非水电解液包括非水有机溶剂和锂盐，所述锂盐包括二氟磷酸锂以及不同于二氟磷酸锂的主锂盐；
所述正极片包括正极材料层和所述非水电解液在所述正极材料层表面形成的界面膜，所述正极片通过X-射线光电子能谱法检测，当在284.5eV处获得碳的1s峰时，在682～687eV的区域出现LiF的特征峰；
所述锂离子电池满足以下条件：
0.25≤1000*m/(d*t)≤150,且10≤d≤30，0.5≤t≤30，0.016≤m≤5.4；
其中，d为正极材料层的单面面密度，单位为mg/cm2；
t为界面膜的厚度，单位为nm；
m为正极材料层单面单位面积的含二氟磷酸锂的质量，单位为％。
LiF具有高界面能和高机械强度，富含LiF的界面膜能有效抑制因体积变化引起的正极结构破裂，且其更高的热稳定性也减少了正极/电解质界面膜的破损，进而减少电解液与正极材料间的副反应，提高电池整体的循环寿命并抑制电池高温存储产气。
通常情况下，电解液在首次充电时经氧化主要生成富含有机物的界面膜。因此，为高效和低成本的构建富含LiF的界面膜，在非水电解液中引入有给电子基F-的二氟磷酸锂，有助于锂离子电池正极材料表面富含LiF界面膜的形成，改善电池的循环性能和抑制高温存储产气。
经大量研究发现，当正极材料层的单面面密度d、界面膜的厚度t和正极材料层单面单位面积的含二氟磷酸锂的质量m满足关系式0.25≤1000*m/(d*t)≤150时，电池可兼顾较高的初始容量和优异的循环性能，且抑制高温存储时的正极产气量，这是由于在满足上述关系式时，电池正极/电解质界面能在首次充电时形成稳定且富含LiF的膜层，常规由二氟磷酸锂分解得到的正极/电解质界面膜虽然也含有LiF成分，但在高温和循环的双重影响下易破损导致正极材料与电解液反应，从而容量快速衰减而阻抗迅速增加，而通过调节正极材料层的单面面密度d、界面膜的厚度t和正极材料层单面单位面积的含二氟磷酸锂的质量m有利于提高正极/电解质界面膜的成膜致密程度和LiF含量，具有高机械强度和高热稳定性，可有效减少电池在高温循环时因正极材料的体积变化和高温影响下的正极/电解质界面膜的破损。
另外，由于形成的界面膜较为稳定和致密，能够阻断二氟磷酸锂在化成后继续分解，使化成后电池中仍残留有一定量二氟磷酸锂，使二氟磷酸锂不仅可以在首次充放电时减少成膜导致的不可逆容量损失，还能在循环过程中持续修复破损的界面膜，最终使电池兼顾高的初
始容量和长循环寿命，在高温条件下，形成的界面膜能大大抑制正极/电解液界面的副反应，减少电池产气量，提高电池的使用寿命和安全性，有利于商业化利用与推广。
在优选的实施例中，所述锂离子电池满足以下条件：
0.6≤1000*m/(d*t)≤50。
当1000*m/(d*t)值处于上述范围中时，能在电池正极/电解质界面形成厚度适中的富LiF成分的膜层且不会增大电池阻抗与极化，最终使电池兼顾较高初始容量与能量密度、优异的循环性能且高温存储时电池产气量较少，提高了电池的电化学性能和安全性。
在更为优选的实施例中，所述锂离子电池满足以下条件：
0.6≤1000*m/(d*t)≤20。
在一些实施例中，所述正极材料层的单面面密度d可以为10mg/cm2、12mg/cm2、14mg/cm2、15mg/cm2、16mg/cm2、18mg/cm2、20mg/cm2、22mg/cm2、24mg/cm2、25mg/cm2、26mg/cm2、28mg/cm2或30mg/cm2。
在优选的实施例中，所述正极材料层的单面面密度d为15～25mg/cm2。
若正极材料层的单面面密度过高，会导致电解液浸润困难，从而无法在首次充电后形成完整且稳定的界面膜且电池阻抗与极化同样增大，进而降低了电池的初始容量和循环性能，此外，不完整的界面膜会引发更多的副反应，因此在循环时阻抗快速增长且高温存储时正极片易产气；若正极材料层的单面面密度过低则会使得电池正极的活性材料过少，降低电池的能量密度，不利于电池的实际应用。
在一些实施例中，所述界面膜的厚度t为0.5nm、2nm、3nm、5nm、8nm、10nm、11nm、12nm、13nm、14nm、15nm、18nm、20nm、22nm、25nm、28nm或30nm。
在优选的实施例中，所述界面膜的厚度t为3～15nm。
若界面膜的厚度过厚，一方面减少了LiF成分在正极/电解质界面膜中的占比，另一方面过厚的界面膜会大大增加电池阻抗和极化，因此无法发挥富含LiF的界面膜对电池的改善作用，且极化过大会减少电池的充放电深度和电池初始容量，过大的阻抗不仅会影响锂离子的传导速率，还会使电池在充放电中产生大量的热和正极材料更大的体积变化加剧对界面膜的破坏，最终使得正极侧有更多的副反应发生并劣化电池的循环性能；若界面膜的厚度过薄，会影响膜的稳定性，即使富含LiF的正极/电解质界面膜有较高的机械强度，但过薄的界面膜在充放电时仍易破损导致正极与电解液反应，进而电池循环寿命降低。
界面膜的厚度和质量主要与正极材料层的单面面密度和电解液所含的成分相关，还可通过不同的化成方式进行调节，在化成的过程中，处于不同化成电位的电池，其形成的富含LiF的界面膜的厚度存在差异，而且随着化成电位的升高，膜层的生长趋于完整，同时化成电流、化成时间和化成温度等也会影响界面膜的厚度和LiF成分在界面膜中的占比。
在一些实施例中，所述锂离子电池的化成条件包括以下操作步骤：
对锂离子电池进行恒流充电化成，将锂离子电池以0.03～0.1C倍率充电，当电位达到3.0～3.5V时停止充电，然后将锂离子电池在30～50℃下老化5～30min；继续将锂离子电池以0.1～0.3C倍率进行充电化成，当化成电位达到3.5～3.9V时停止充电，然后将锂离子电池在
30～50℃下老化30～60min，继续进行将锂离子电池以0.3～0.5C倍率充电化成直至达到100％SOC，以在所述正极材料层的表面形成所述界面膜。
通过上述化成方法能够有效地将界面膜的厚度t控制于0.5≤t≤30之间，且保证成膜质量。
在一些实施例中，所述正极材料层单面单位面积的含二氟磷酸锂的质量m可以为0.016mg/cm2、0.05mg/cm2、0.1mg/cm2、0.2mg/cm2、0.4mg/cm2、0.5mg/cm2、0.7mg/cm2、0.9mg/cm2、1.0mg/cm2、1.1mg/cm2、1.3mg/cm2、1.5mg/cm2、1.8mg/cm2、2.0mg/cm2、2.3mg/cm2、2.7mg/cm2、3.0mg/cm2、3.3mg/cm2、3.7mg/cm2、4.0mg/cm2、4.3mg/cm2、4.7mg/cm2、5.0mg/cm2或5.4mg/cm2。
在优选的实施例中，所述正极材料层单面单位面积的含二氟磷酸锂的质量m为0.18～1.8mg/cm2。
本发明中，术语“正极材料层单面单位面积的含二氟磷酸锂的质量m”指的是正极材料层单面单位面积对应的二氟磷酸锂的质量，具体的，可通过非水电解液中二氟磷酸锂的总质量除以正极材料层的单面面积得到，用于表示正极材料层单面面积与二氟磷酸锂添加量的相对比例。
若正极材料层单面单位面积的含二氟磷酸锂的质量m过小，则无法在首次充电时在正极氧化形成富LiF的正极/电解质界面膜，从而无法改善电池的初始容量和高温循环性能；若正极材料层单面单位面积的含二氟磷酸锂的质量m过大，虽然有利于富LiF的正极/电解质界面膜的形成，但也易使得正极成膜后膜层过厚而阻抗和极化大大增加，影响电池的功率、初始容量及循环性能。
在一些实施例中，所述主锂盐包括LiPF6、LiBOB、LiDFOB、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiC(SO2CF3)3、LiN(SO2F)2、LiClO4、LiAlCl4、LiCF3SO3、Li2B10Cl10、LiSO3F、LiTOP(三草酸磷酸锂)、LiDODFP(二氟二草酸磷酸锂)、LiOTFP(四氟草酸磷酸锂)和低级脂肪族羧酸锂盐中的一种或多种。
在一些实施例中，所述非水电解液中主锂盐的摩尔浓度为0.5-3.5mol/L。
在优选实施例中，所述非水电解液中，所述主锂盐的摩尔浓度为0.8mol/L～2mol/L。具体的，所述非水电解液中，所述锂盐的摩尔浓度可以为0.8mol/L、0.9mol/L、1mol/L、1.2mol/L、1.5mol/L或2mol/L。
在一些实施例中，单位体积所述正极片在含1M LiPF6、溶剂质量比EC:EMC＝3：7的基础电解液中60℃高温环境存储7天后产气量为0.1～2ml/cm3。
高温存储环境中正极片的产气量可反映正极界面与非水电解液间发生副反应的程度，副反应的发生程度与正极片表面形成的界面膜的质量和厚度密切相关，而界面膜的质量和厚度主要通过正极材料层中的面密度、正极材料层单面单位面积含二氟磷酸锂的质量控制，化成条件也会有一定影响，其中正极材料层中的面密度越大，不利于电解液的浸润与成膜；正极材料层单面单位面积含二氟磷酸锂的质量越多则有利于形成富含LiF的正极/电解液界面膜，抑制高温下电解液在正极的副反应，增强正极/电解液界面膜的稳定性。当正极极片的单面面
密度d、电解液在正极活性物质层表面形成的含LiF膜层厚度t和正极材料层单面单位面积含二氟磷酸锂的质量m满足关系0.1≤1000*m/d/t≤50且10≤d≤30，0.5≤t≤30，0.016≤m≤5.4时，能使正极的产气量在上述范围内，且可以保证锂离子电池兼具优异的能量密度和循环性能。若产气量过大，一方面影响电池使用过程中的安全性，过高的产气量会使得实际使用时电池组外壳承受巨大的压力，有变形、开裂和破损的风险，且可燃气体如H2和CO的产生还会加剧起火爆炸的风险；另一方面，电池产气会使得电池极片无法紧密贴合而正常充放电，进而严重影响电池的能量密度和循环寿命。
在一些实施例中，所述非水有机溶剂包括醚类溶剂、腈类溶剂、碳酸酯类溶剂和羧酸酯类溶剂中的一种或多种。
在一些实施例中，醚类溶剂包括环状醚或链状醚，优选为碳原子数3～10的链状醚及碳原子数3～6的环状醚，环状醚具体可以但不限于是1,3-二氧戊烷(DOL)、1,4-二氧惡烷(DX)、冠醚、四氢呋喃(THF)、2-甲基四氢呋喃(2-CH3-THF)，2-三氟甲基四氢呋喃(2-CF3-THF)中的一种或多种；所述链状醚具体可以但不限于是二甲氧基甲烷、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、二乙二醇二甲基醚。由于链状醚与锂离子的溶剂化能力高、可提高离子解离性，因此特别优选粘性低、可赋予高离子电导率的二甲氧基甲烷、二乙氧基甲烷、乙氧基甲氧基甲烷。醚类化合物可以单独使用一种，也可以以任意的组合及比率组合使用两种以上。醚类化合物的添加量没有特殊限制，在不显著破坏本发明高压实锂离子电池效果的范围内是任意的，在非水溶剂体积比为100％中通常体积比为1％以上、优选体积比为2％以上、更优选体积比为3％以上，另外，通常体积比为30％以下、优选体积比为25％以下、更优选体积比为20％以下。在将两种以上醚类化合物组合使用的情况下，使醚类化合物的总量满足上述范围即可。醚类化合物的添加量在上述的优选范围内时，易于确保由链状醚的锂离子离解度的提高和粘度降低所带来的离子电导率的改善效果。另外，负极活性材料为碳基材料的情况下，可抑制因链状醚与锂离子共同发生共嵌入的现象，因此能够使输入输出特性、充放电速率特性达到适当的范围。
在一些实施例中，腈类溶剂具体可以但不限于是乙腈、戊二腈、丙二腈中的一种或多种。
在一些实施例中，碳酸酯类溶剂包括环状碳酸酯或链状碳酸酯，环状碳酸酯具体可以但不限于是碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、γ-丁内酯(GBL)、碳酸亚丁酯(BC)中的一种或多种；链状碳酸酯具体可以但不限于是碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)中的一种或多种。环状碳酸酯的含量没有特殊限制，在不显著破坏本发明锂离子电池效果的范围内是任意的，但在单独使用一种的情况下其含量的下限相对于非水电解液的溶剂总量来说，通常体积比为3％以上、优选体积比为5％以上。通过设定该范围，可避免由于非水电解液的介电常数降低而导致电导率降低，易于使非水电解质电池的大电流放电特性、相对于负极的稳定性、循环特性达到良好的范围。另外，上限通常体积比为90％以下、优选体积比为85％以下、更优选体积比为80％以下。通过设定该范围，可提高非水电解液的氧化/还原耐性，从而有助于提高高温保存时的稳定性。链状碳酸酯的含量没有特殊限定，相对于非水电解液的溶剂总量，通常为体积比为15％以上、优选体积比为20％以上、更优选体积比为25％以上。另外，通常体积比为90％以下、优选体积比
为85％以下、更优选体积比为80％以下。通过使链状碳酸酯的含量在上述范围，容易使非水电解液的粘度达到适当范围，抑制离子电导率的降低，进而有助于使非水电解质电池的输出特性达到良好的范围。在组合使用两种以上链状碳酸酯的情况下，使链状碳酸酯的总量满足上述范围即可。
在一些实施例中，还可优选使用具有氟原子的链状碳酸酯类(以下简称为“氟化链状碳酸酯”)。氟化链状碳酸酯所具有的氟原子的个数只要为1以上则没有特殊限制，但通常为6以下、优选4以下。氟化链状碳酸酯具有多个氟原子的情况下，这些氟原子相互可以键合于同一个碳上，也可以键合于不同的碳上。作为氟化链状碳酸酯，可列举，氟化碳酸二甲酯衍生物、氟化碳酸甲乙酯衍生物、氟化碳酸二乙酯衍生物等。
羧酸酯类溶剂包括环状羧酸酯和/或链状碳酸酯。作为环状羧酸酯的例子，可以列举如：γ-丁内酯、γ-戊内酯、δ-戊内酯中的一种或多种。作为链状碳酸酯的例子，可以列举如：乙酸甲酯(MA)、乙酸乙酯(EA)、乙酸丙酯(EP)、乙酸丁酯、丙酸丙酯(PP)、丙酸丁酯中的一种或多种。
在一些实施例中，砜类溶剂包括环状砜和链状砜，优选地，在为环状砜的情况下，通常为碳原子数3～6、优选碳原子数3～5，在为链状砜的情况下，通常为碳原子数2～6、优选碳原子数2～5的化合物。砜类溶剂的添加量没有特殊限制，在不显著破坏本发明锂离子电池效果的范围内是任意的，相对于非水电解液的溶剂总量，通常体积比为0.3％以上、优选体积比为0.5％以上、更优选体积比为1％以上，另外，通常体积比为40％以下、优选体积比为35％以下、更优选体积比为30％以下。在组合使用两种以上砜类溶剂的情况下，使砜类溶剂的总量满足上述范围即可。砜类溶剂的添加量在上述范围内时，倾向于获得高温保存稳定性优异的电解液。
在优选的实施例中，所述有机溶剂为环状碳酸酯和链状碳酸酯的混合物。
在一些实施例中，所述非水电解液还包括添加剂，所述添加剂包括环状硫酸酯类化合物、磺酸内酯类化合物、环状碳酸酯类化合物、磷酸酯类化合物、硼酸酯类化合物和腈类化合物中的至少一种；
优选的，以所述非水电解液的总质量为100％计，所述添加剂的添加量为0.01％～30％。
在一些实施例中，所述环状硫酸酯类化合物选自硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、甲基硫酸乙烯酯、中的至少一种；
所述磺酸内酯类化合物选自1,3-丙烷磺酸内酯、1,4-丁烷磺酸内酯、1,3-丙烯磺酸内酯、中的至少一种；
所述环状碳酸酯类化合物选自碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、亚甲基碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、双氟代碳酸乙烯酯或结构式1所示化合物中的至少一种：
所述结构式1中，R21、R22、R23、R24、R25、R26各自独立地选自氢原子、卤素原子、C1-C5基团中的一种；
所述磷酸酯类化合物选自三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯或结构式2所示化合物中的至少一种：
所述结构式2中，R31、R32、R33各自独立的选自C1-C5的饱和烃基、不饱和烃基、卤代烃基、-Si(CmH2m+1)3，m为1～3的自然数，且R31、R32、R33中至少有一个为不饱和烃基；
在优选的实施例中，所述结构式2所示的磷酸酯类化合物可为磷酸三炔丙酯、二炔丙基甲基磷酸酯、二炔丙基乙基磷酸酯、二炔丙基丙基磷酸酯、二炔丙基三氟甲基磷酸酯、二炔丙基-2,2,2-三氟乙基磷酸酯、二炔丙基-3,3,3-三氟丙基磷酸酯、二炔丙基六氟异丙基磷酸酯、磷酸三烯丙酯、二烯丙基甲基磷酸酯、二烯丙基乙基磷酸酯、二烯丙基丙基磷酸酯、二烯丙基三氟甲基磷酸酯、二烯丙基-2,2,2-三氟乙基磷酸酯、二烯丙基-3,3,3-三氟丙基磷酸酯、二烯丙基六氟异丙基磷酸酯中的至少一种；
所述硼酸酯类化合物选自三(三甲基硅烷)硼酸酯和三(三乙基硅烷)硼酸酯中的至少一种；
所述腈类化合物选自丁二腈、戊二腈、乙二醇双(丙腈)醚、己烷三腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、壬二腈、癸二腈中的至少一种。
在另一些实施例中，所述添加剂还可包括其它能改善电池性能的添加剂：例如，提升电池安全性能的添加剂，具体如氟代磷酸酯、环磷腈等阻燃添加剂，或叔戊基苯、叔丁基苯等防过充添加剂。
需要说明的是，除非特殊说明，一般情况下，所述添加剂中任意一种可选物质在非水电
解液中的含量为10％以下，优选的，含量为0.1-5％，更优选的，含量为0.1％～2％。具体的，所述添加剂中任意一种可选物质的含量可以为0.05％、0.08％、0.1％、0.5％、0.8％、1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.2％、2.5％、2.8％、3％、3.2％、3.5％、3.8％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、7.8％、8％、8.5％、9％、9.5％、10％。
在一些实施例中，当添加剂选自氟代碳酸乙烯酯时，以所述非水电解液的总质量为100％计，所述氟代碳酸乙烯酯的含量为0.05％～30％。
在一些实施例中，所述正极还包括正极集流体，所述正极材料层形成于所述正极集流体的表面。
在一些实施例中，所述正极材料层的压实密度为2.0g/cm3～4.4g/cm3，更优选地，所述正极材料层的压实密度为2.3g/cm3～4.2g/cm3。
在一些实施例中，所述正极集流体选自可传导电子的金属材料，优选的，所述正极集流体包括Al、Ni、锡、铜、不锈钢的一种或多种，在更优选的实施例中，所述正极集流体选自铝箔。
在一些实施例中，所述正极材料层包括正极活性材料、正极粘结剂和正极导电剂。
所述正极粘结剂包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯的共聚物、聚四氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚的共聚物、乙烯-四氟乙烯的共聚物、偏氟乙烯-四氟乙烯的共聚物、偏氟乙烯-三氟乙烯的共聚物、偏氟乙烯-三氯乙烯的共聚物、偏氟乙烯-氟代乙烯的共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯的共聚物、热塑性聚酰亚胺、聚乙烯及聚丙烯等热塑性树脂；丙烯酸类树脂；羟甲基纤维素钠；以及苯乙烯丁二烯橡胶中的一种或多种。
所述正极导电剂包括导电炭黑、导电碳球、导电石墨、导电碳纤维、碳纳米管、石墨烯或还原氧化石墨烯中的一种或多种。
更优选地，所述正极导电剂为碳纳米管；所述碳纳米管的含量为正极材料层总重量的0.1-2重量％；优选地，所述碳纳米管的含量为正极材料层总重量的0.5-2重量％。
在一些实施例中，所述正极活性材料的种类没有特别限制，可以根据实际需求进行选择，只要是能够可逆地嵌入/脱嵌金属离子(锂离子或钠离子)的正极活性材料或转换型正极材料即可。
在优选实施例中，所述正极活性材料可选自LiFe1-x’M’x’PO4、LiMn2-y’My’O4和LiNixCoyMnzM1-x-y-zO2中的一种或多种，其中，M’选自Mn、Mg、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Sn、B、Ga、Cr、Sr、V或Ti中的一种或多种，M选自Fe、Co、Ni、Mn、Mg、Cu、Zn、Al、Sn、B、Ga、Cr、Sr、V或Ti中的一种或多种，且0≤x’＜1，0≤y’≤1，0≤y≤1，0≤x≤1，0≤z≤1，x+y+z≤1，所述正极活性材料还可以选自硫化物、硒化物、卤化物中的一种或几种。更为优选的，所述正极活性材料可选自LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiFePO4、LiFe0.8Mn0.2PO4、、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2、LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.2Al0.1O2、LiMn2O4、LiNi0.5Co0.2Al0.3O2中的一种或多种。
在一些实施例中，所述负极材料层的压实密度为1.0g/cm3～2.0g/cm3，更优选地，所述负极材料层的压实密度为1.4g/cm3～1.8g/cm3。
在一些实施例中，所述负极材料层的双面面密度为10mg/cm2～35mg/cm2，更优选地，所述负极材料层的双面面密度为15mg/cm2～30mg/cm2。
在一些实施例中，所述负极材料层包括负极活性材料。
在优选实施例中，所述负极活性材料包括碳基负极、硅基负极、锡基负极、锂负极中的至少一种。其中碳基负极可包括石墨、硬碳、软碳、石墨烯、中间相碳微球等；硅基负极可包括硅材料、硅的氧化物、硅碳复合材料以及硅合金材料等；锡基负极可包括锡、锡碳、锡氧、锡金属化合物；锂负极可包括金属锂或锂合金。锂合金具体可以是锂硅合金、锂钠合金、锂钾合金、锂铝合金、锂锡合金和锂铟合金中的至少一种。
在一些实施例中，所述石墨包括但不限于天然石墨、人造石墨、非晶碳、碳包覆石墨、石墨包覆石墨、树脂包覆石墨中的一种或几种。所述天然石墨可以为鳞状石墨、鳞片状石墨、土壤石墨和/或以这些石墨为原料并对其实施球形化、致密化等处理而得到的石墨粒子等。所述人造石墨可以为对煤焦油沥青、煤炭类重质原油、常压渣油、石油类重质原油、芳香族烃、含氮环状化合物、含硫环状化合物、聚苯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩丁醛、天然高分子、聚苯硫醚、聚苯醚、糠醇树脂、酚醛树脂、酰亚胺树脂等有机物在高温下通过石墨化得到。所述非晶碳可以为使用焦油、沥青等易石墨化性碳前躯体作为原料，在不会发生石墨化的温度范围(400～2200℃的范围)进行1次以上热处理而成的非晶碳粒子、使用树脂等难石墨化性碳前驱体作为原料进行热处理而成的非晶碳粒子。所述碳包覆石墨可以为将天然石墨和/或人造石墨与作为焦油、沥青、树脂等有机化合物的碳前体混合，在400～2300℃的范围内进行1次以上热处理。以得到的天然石墨和/或人造石墨作为核石墨，利用非晶碳对其进行包覆而得到碳石墨复合物。碳石墨复合物可以是核石墨的整个或部分表面包覆有非晶碳的形态，也可以是以上述碳前体起源的碳作为粘结剂使多个初级粒子复合而成的形态。另外，还可以通过使苯、甲苯、甲烷、丙烷、芳香族类的挥发成分等烃类气体与天然石墨和/或人造石墨在高温下反应，使碳沉积于石墨表面，得到碳石墨复合物。所述石墨包覆石墨可以为天然石墨和/或人造石墨与焦油、沥青、树脂等易石墨化的有机化合物的碳前体混合，在2400～3200℃左右的范围进行一次以上热处理。以所得天然石墨和/或人造石墨作为核石墨，并利用石墨化物包覆该核石墨的整个或部分表面，从而可得到石墨包覆石墨。所述树脂包覆石墨可以为将天然石墨和/或人造石墨与树脂等混合，并在低于400℃的温度下进行干燥，将由此得到的天然石墨和/或人造石墨作为核石墨，利用树脂等包覆该核石墨。上述焦油、沥青树脂等有机化合物，可列举，选自煤炭类重质原油、直流类重质原油、分解类石油重质原油、芳香族烃、N环化合物、S环化合物、聚苯、有机合成高分子、天然高分子、热塑性树脂及热固性树脂中的可碳化的有机化合物等。
在一些实施例中，所述硅材料为硅纳米颗粒、硅纳米线、硅纳米管、硅薄膜、3D多孔硅、中空多孔硅中的一种或几种。
在一些实施例中，所述负极材料层还包括有负极粘结剂和负极导电剂，所述负极活性材
料、所述负极粘结剂和所述负极导电剂共混得到所述负极材料层。
所述负极粘接剂和负极导电剂的可选择范围分别与所述正极粘结剂和正极导电剂相同，在此不再赘述。
在一些实施例中，所述负极还包括负极集流体，所述负极材料层形成于所述负极集流体的表面。
所述负极集流体选自可传导电子的金属材料，优选的，所述负极集流体包括Al、Ni、锡、铜、不锈钢的至少一种，在更优选的实施例中，所述负极集流体选自铜箔。
在一些实施例中，所述锂离子电池中还包括有隔膜，所述隔膜位于所述正极和所述负极之间。
所述隔膜可为现有常规隔膜，可以是陶瓷隔膜、聚合物隔膜、无纺布、无机-有机复合隔膜等，所述聚合物隔膜选自聚烯烃类、聚酰胺类、聚砜类、聚磷腈类、聚醚砜类、聚醚醚酮类、聚醚酰胺类和聚丙烯腈类中的一种或几种，包括但不限于单层PP(聚丙烯)、单层PE(聚乙烯)、双层PP/PE、双层PP/PP和三层PP/PE/PP等隔膜。
在优选的实施例，所述隔膜包括基材隔膜和表面涂层，表面涂层为无机颗粒或有机凝胶或二者混合物且涂覆在基材隔膜至少一侧表面。
以下通过实施例对本发明进行进一步的说明。
表1
实施例1
本实施例用于说明本发明公开的锂离子电池及其制备方法，包括以下操作：
1)正极片的制备
第1步：在NMP溶剂中，加入正极活性材料和作为粘结剂的PVDF，充分搅拌均匀，获得PVDF胶液。
第2步：在PVDF胶液中，加入作为导电剂(super P+CNT)，充分搅拌均匀。
第3步：将制备的正极浆料均匀地涂布在铝箔上，经干燥、辊压、模切或分条获得具有正极材料层的正极片，正极材料层的单面面密度如表1所示。
2)负极片的制备
第1步：按石墨(上海杉杉，FSN-1):导电碳(super P):羧甲基纤维素钠(CMC):丁苯橡胶(SBR)＝96.3:1.0:1.2:1.5(质量比)负极片配比称取各物质。
第2步：首先将CMC按照1.5％的固含量加入到纯水中，充分搅拌均匀(例如搅拌时间120min)，制备出透明的CMC胶液。
第3步：在CMC胶液中，加入导电碳(super P)，充分搅拌均匀(例如搅拌时间90min)，制备导电胶。
第4步：继续加入石墨，充分搅拌均匀，最终获得所需要的负极浆料。
第5步：将制备的负极浆料均匀地涂布在铜箔上，经干燥、辊压、模切或分条获得负极片。
3)非水电解液的制备
将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲乙酯(EMC)按质量比为EC:DEC:EMC＝1:1:1进行混合，加入所需含量的二氟磷酸锂，然后加入六氟磷酸锂(LiPF6)至摩尔浓度为1.0mol/L，混合均匀后获得电解液。
4)锂离子电芯制备
将上述制备好的正极片与上述负极片组装成卷绕式的软包电芯。
5)电芯的注液和化成
在露点控制在-40℃以下的手套箱中，将上述制备的电解液注入电芯中，经真空封装，静止48-72h。然后按以下步骤进行首次恒流充电化成：将锂离子电池以0.03～0.1C倍率充电，当电位达到3.0～3.5V时停止充电，然后将锂离子电池在30～50℃下老化5～30min；继续将锂离子电池以0.1～0.3C倍率进行充电化成，当化成电位达到3.5～3.9V时停止充电，然后将锂离子电池在30～50℃下老化30～60min，继续进行将锂离子电池以0.3～0.5C倍率充电化成直至达到100％SOC，以在所述负极材料层的表面形成界面膜。
实施例2～25
实施例2～25用于说明本发明公开的锂离子电池及其制备方法，包括实施例1中大部分操作步骤，其不同之处在于：
实施例2～25所采用的正极活性材料、正极材料层表面的界面膜厚度、正极材料层单面单位面积的含二氟磷酸锂的质量及其它添加剂及其质量百分比含量如表1所示，各个实施例中首次恒流充电化成所使用的化成条件也根据实际情况调整，以使正极材料层表面形成规定厚度的界面膜。
对比例1～17
对比例1～17用于对比说明本发明公开的锂离子电池及其制备方法，包括实施例1中大部分操作步骤，其不同之处在于：
对比例1～17所采用的正极活性材料、正极材料层表面的界面膜厚度、正极材料层单面单位面积的含二氟磷酸锂的质量及其它添加剂及其质量百分比含量如表1所示，各个对比例中首次恒流充电化成所使用的化成条件也根据实际情况调整，以使正极材料层表面形成规定厚度的界面膜。
通过在使用了以规定的比例添加二氟磷酸锂的非水电解液的基础上，并通过适当调节电池化成过程中所使用的电流大小、化成温度或化成时间等，从而在正极材料层表面形成具有规定厚度的界面膜。
测试方法
1、X射线光电子光谱仪测试正极片的LiF特征峰：将电池在露点控制在-40℃以下的手套箱中拆解，取出正极片，然后用DMC将正极片表面清洗干净，然后放入手套箱过渡仓中抽真空(-0.1MPa)保存72h，确保极片中无电解液残留，用剪刀将正极片裁切成1cm*1cm的方块，然后用镊子将其粘贴在铝制样品台的导电胶上，然后在真空环境下将样品转移到XPS设备的惰性测试室，然后采用ESCALAB 250X射线光电子光谱仪对界面膜的成分进行测试。实施例1的锂离子电池得到X-射线光电子能谱法检测图谱如图1所示，由图1可以看出当在284.5eV处获得碳的1s峰时，在682～687eV的区域出现LiF的特征峰，说明该界面膜中含有LiF。
2、透射电镜(TEM)测试界面膜的厚度：将电池在露点控制在-40℃以下的手套箱中拆解，取出正极片，然后用DMC将正极片表面清洗干净，然后放入手套箱过渡仓中抽真空(-0.1MPa)保存72h，确保极片中无电解液残留，用剪刀将正极片裁切成1cm*1cm的方块，然后用镊子将其粘贴在铝制样品台的导电胶上，然后在真空环境下将样品转移到TEM设备的惰性测试室，然后采用FEI Tecnai G2 F30透射电镜对界面膜厚度进行测试，检测结果填入表1。
3、正极材料层单面单位面积的含二氟磷酸锂的质量：
在手套箱的氮气氛围下进行拆解并取出正极片，测量正极片的长度和宽度，得到正极材料层的面积S cm2；通过离心方式得到电池中电解液，采用离子色谱仪检测得到二氟磷酸锂占电解液的质量百分比u％；
电池中电解液的质量M mg：首先称取电池的总质量，然后将电池拆解得到电池主体(隔膜、正极片和负极片)、极耳以及外包装铝塑膜，电池主体部分用碳酸二甲酯溶剂浸泡48小时、再烘干，最终电池中电解液的质量M g＝电池总质量-极耳质量、外包装质量和烘干后的电池主体质量；
正极材料层单面单位面积的含二氟磷酸锂的质量：m(mg/cm2)＝M×u％/S。
检测结果填入表1。
4、电池性能测试
高温循环性能测试：
在45℃下，将实施例和对比例制备得到的锂离子电池以1C倍率充电、以1C倍率放电，记录初始容量，在充放电截止电压范围内进行满充满放循环测试，直至锂离子电池的容量衰减至初始容量的80％，记录循环圈数。
高温存储产气测试：
将电池以0.2C倍率放电至上限截止电压(三元体系与锰酸锂上限电压4.2V，磷酸铁锂3.65V，钴酸锂4.3V，镍锰酸锂4.85V)，接着在手套箱的氮气氛围下进行拆解并取出正极片，正极片厚度为T，然后正极裁切成8*5cm2的长方形极片，取四片正极片(总体积V＝160T)放入到合适大小的铝塑壳中并注入10g基础电解液(溶剂质量比EC/EMC＝3/7,1M LiPF6)，常压封口后将其完全浸没在盛有纯水的容器中测试浸没前后容器整体的质量变化记为m1，放于60℃的温度下静置7天后取出，再次测试铝塑壳在盛有纯水的容器中浸没前后容器整体的质量变化记为m2。通过下式计算单位体积正极高温存储7天产气量：
产气量(ml/cm3)＝(m1-m2)/(ρ*V)，其中ρ为纯水的密度(1g/ml)
(1)实施例1～14和对比例1、5～15得到的测试结果填入表2。
表2
由实施例1～14和对比例1、5～15的测试结果可知，采用二氟磷酸锂作为锂盐添加剂，且正极材料层的单面面密度d，界面膜的厚度t和正极材料层单面单位面积的含二氟磷酸锂的质量m满足条件0.25≤1000*m/(d*t)≤150,且10≤d≤30，0.5≤t≤30，0.016≤m≤5.4时，得到的锂离子电池具有较高的电池初始容量、较好的高温循环性能和较低的高温产气量。推测是由于在该正极材料层单面面密度和正极材料层与二氟磷酸锂的相对含量条件下，有利于提高正极/电解质界面膜的成膜致密程度和LiF含量，具有高机械强度和高热稳定性，同时通过界面膜的厚度的控制，可有效减少电池在高温循环时因正极材料的体积变化和高温影响下的正极/电解质界面膜的破损，进而在避免电池在内阻增加的前提下具有良好的动力学性能和循环性能。
由实施例1～14的测试结果可知，当正极材料层的单面面密度d，界面膜的厚度t和正极材料层单面单位面积的含二氟磷酸锂的质量m进一步满足条件0.6≤1000*m/(d*t)≤50时，有利于进一步提高电池的初始容量并延长锂离子电池的高温循环寿命，推测此时二氟磷酸锂形成的界面膜能够更均匀地覆盖于所述正极材料层的表面，从而保证了离子传导性能，降低锂离子电池的容量损耗，提高锂离子电池的循环性能。
由对比例5～15的测试结果可知，即使正极材料层的单面面密度d，界面膜的厚度t和正极材料层单面单位面积的含二氟磷酸锂的质量m满足条件0.25≤1000*m/(d*t)≤150的限定，但d值、t值或m值不满足其范围限定时，锂离子电池仍然不具有较高的初始容量和高温循环性能，说明d值、t值或m值在提升锂离子电池性能方面具有较强的关联性。同样的，当d值、t值或m值满足其范围限定时，但1000*m/(d*t)值不满足上述预设条件时，对于电池性能的提升也并不明显。
(2)实施例1、实施例15～22和对比例11、16～17得到的测试结果填入表3。
表3
由实施例1、实施例15～22和对比例11、16～17的测试结果可知，当电池选用不同的正极活性材料时，只要m值、d值和t值满足预设关系0.25≤1000*m/(d*t)≤150,且10≤d≤30，0.5≤t≤30，0.016≤m≤5.4时，也会具有高初始容量和优异的循环性能且使得单位体积正极片的高温存储产气量在0.1～2ml/cm3范围内，电池仍可兼具高能量密度以及长循环寿命，说明本发明提供的电池体系适用于不同的正极活性材料。
(3)实施例1、23～25和对比例2～4得到的测试结果填入表4。
表4
由实施例1和对比例2～4的测试结果可知，在电解液中加入碳酸亚乙烯酯(VC)、硫酸乙烯酯(DTD)或氟代碳酸乙烯酯(FEC)作为添加剂以替代本申请采用的二氟磷酸锂，即使在其他条件相同的情况下，得到的电池高温循环和存储性能也同样不如本发明提供的电池体系，说明本发明提供的关系式仅特异性地适用于二氟磷酸锂，对于其他添加剂不具有通用性。
由实施例1、23～25的测试结果可知，在本发明提供的电池体系中，额外加入碳酸亚乙烯酯(VC)、硫酸乙烯酯(DTD)或氟代碳酸乙烯酯(FEC)，能够进一步降低正极的电阻率
和提高电池的循环寿命，说明其它添加剂对电池性能的提升机理与二氟磷酸锂存在一定的差异，两者在成膜上存在互补作用，进而提高了正极材料层表面的界面膜的质量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (16)
- 一种锂离子电池，其特征在于，包括正极片、负极片和非水电解液，所述非水电解液包括非水有机溶剂和锂盐，所述锂盐包括二氟磷酸锂以及不同于二氟磷酸锂的主锂盐；所述正极片包括正极材料层和所述非水电解液在所述正极材料层表面形成的界面膜，所述正极片通过X-射线光电子能谱法检测，当在284.5eV处获得碳的1s峰时，在682～687eV的区域出现LiF的特征峰；所述锂离子电池满足以下条件：0.25≤1000*m/(d*t)≤150,且10≤d≤30，0.5≤t≤30，0.016≤m≤5.4；其中，d为正极材料层的单面面密度，单位为mg/cm2；t为界面膜的厚度，单位为nm；m为正极材料层单面单位面积的含二氟磷酸锂的质量，单位为mg/cm2。
- 根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池满足以下条件：
0.6≤1000*m/(d*t)≤50。 - 根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极材料层的单面面密度d为15～25mg/cm2。
- 根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述界面膜的厚度t为3～15nm。
- 根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极材料层单面单位面积的含二氟磷酸锂的质量m为0.18～1.8mg/cm2。
- 根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述主锂盐包括LiPF6、LiBOB、LiDFOB、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiC(SO2CF3)3、LiN(SO2F)2、LiClO4、LiAlCl4、LiCF3SO3、Li2B10Cl10、LiSO3F、LiTOP(三草酸磷酸锂)、LiDODFP(二氟二草酸磷酸锂)、LiOTFP(四氟草酸磷酸锂)和低级脂肪族羧酸锂盐中的一种或多种。
- 根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述非水电解液中主锂盐的摩尔浓度为0.5-3.5mol/L。
- 根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，单位体积所述正极片在含1M LiPF6、溶剂质量比EC:EMC＝3：7的基础电解液中60℃高温环境存储7天后产气量为0.1～2ml/cm3。
- 根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述非水电解液还包括添加剂，所述添加剂包括环状硫酸酯类化合物、磺酸内酯类化合物、环状碳酸酯类化合物、磷酸酯类化 合物、硼酸酯类化合物和腈类化合物中的至少一种。
- 根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，以所述非水电解液的总质量为100％计，所述添加剂的添加量为0.01％～30％。
- 根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述环状硫酸酯类化合物选自硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、甲基硫酸乙烯酯、 中的至少一种。
- 根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述磺酸内酯类化合物选自1,3-丙烷磺酸内酯、1,4-丁烷磺酸内酯、1,3-丙烯磺酸内酯、中的至少一种。
- 根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述环状碳酸酯类化合物选自碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、亚甲基碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、双氟代碳酸乙烯酯或结构式1所示化合物中的至少一种：
所述结构式1中，R21、R22、R23、R24、R25、R26各自独立地选自氢原子、卤素原子、C1-C5基团中的一种。 - 根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述磷酸酯类化合物选自三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯或结构式2所示化合物中的至少一种：
所述结构式2中，R31、R32、R33各自独立的选自C1-C5的饱和烃基、不饱和烃基、卤代烃基、-Si(CmH2m+1)3，m为1～3的自然数，且R31、R32、R33中至少有一个为不饱和烃基。 - 根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述硼酸酯类化合物选自三(三甲基硅烷)硼酸酯和三(三乙基硅烷)硼酸酯中的至少一种。
- 根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述腈类化合物选自丁二腈、戊二腈、乙二醇双(丙腈)醚、己烷三腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、壬二腈、癸二腈中的一种或多种。
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