本發(fā)明涉及鋰離子電池，具體涉及一種高電壓鈷酸鋰鋰離子電池電解液及鋰離子電池。

背景技術(shù)：

1、鋰離子電池由于具有高工作電壓、高能量密度、長壽命、寬工作溫度范圍和環(huán)境友好等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于3c數(shù)碼產(chǎn)品?，F(xiàn)如今輕薄和高能量密度逐漸成為電池發(fā)展的趨勢，尤其是對于3c數(shù)碼產(chǎn)品而言。為了提高鋰離子電池的能量密度，常用的措施是提高正極材料的充電截止電壓，如商業(yè)化的鈷酸鋰鋰離子電池電壓從4.2v→4.35v→4.4v→4.45v→4.48v→4.5v。

2、然而，正極材料在高電壓下會存在一定的缺陷，如高電壓正極活性材料在缺鋰狀態(tài)時具有很強的氧化性，電解液很容易被氧化分解，產(chǎn)生大量的氣體和熱量。此外，高電壓正極活性材料在缺鋰狀態(tài)時自身也很不穩(wěn)定，易發(fā)生一些副反應(yīng)，如釋放氧、過渡金屬離子溶出等。因此，需要開發(fā)新型成膜添加劑，特別是能夠正極成膜，保護正極材料的添加劑。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足與需求，本發(fā)明提供了一種高電壓鈷酸鋰鋰離子電池電解液及鋰離子電池，本發(fā)明電解液中的氰類添加劑能夠正極成膜，抑制正極材料中金屬離子(鈷離子)的溶出，同時該添加劑中氰基中的n元素上含有孤電子對，能夠與正極材料中溶出的鈷離子進行鰲合，避免金屬離子遷移到負(fù)極石墨界面催化電解液還原分解，從而起到提高鋰離子電池電化學(xué)性能的作用。此外，本發(fā)明添加劑中所含的其他官能團還能夠參與負(fù)極成膜，改善鈍化膜(sei)的動力學(xué)特性和熱力學(xué)特性，從而提升鋰離子電池的電化學(xué)性能。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的高電壓鈷酸鋰鋰離子電池非水電解液中包含非水有機溶劑、電解質(zhì)鋰鹽和添加劑，所述添加劑中包含常規(guī)添加劑和具有式ⅰ或式ⅱ結(jié)構(gòu)的氰類添加劑：

3、

4、其中，r1、r2、r3分別獨立地選自烷基、烯基、炔基、芳香烴及其衍生的鹵代物。

5、進一步地，所述具有式ⅰ或式ⅱ結(jié)構(gòu)的氰類添加劑選自化合物(1)-化合物(4)中的一種或多種：

6、

7、優(yōu)選地，所述具有式ⅰ或式ⅱ結(jié)構(gòu)的氰類添加劑的含量占電解液總質(zhì)量的0.5～3.0％，例如1.0～2.0％。

8、進一步地，在本發(fā)明的一些實施例中，所述常規(guī)添加劑選自氟代碳酸乙烯酯(fec)、丁二腈(sn)、己二腈(adn)、1,3,6-己烷三腈(htcn)、1,2-雙(氰乙氧基)乙烷(dene)、1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯(ps)、1,3-丙烯磺酸內(nèi)酯(pst)、乙烯基碳酸亞乙烯酯(vec)、硫酸乙烯酯(dtd)、三(三甲基硅基)硼酸酯(tmsb)、三(三甲基硅基)磷酸酯(tmsp)、甲烷二磺酸亞甲酯(mmds)中的一種或多種。

9、進一步地，在本發(fā)明的一些實施例中，所述常規(guī)添加劑的添加量占電解液總質(zhì)量的5.0％～20.0％。

10、優(yōu)選地，在本發(fā)明的一些實施例中，當(dāng)包含所述常規(guī)添加劑時，所述氟代碳酸乙烯酯的添加量占電解液總質(zhì)量的3.0％～10.0％；所述1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯的添加量占電解液總質(zhì)量的1.0～5.0％；所述丁二腈、己二腈、1,3,6-己烷三腈等腈類添加劑的添加量占電解液總質(zhì)量的0.5％～4.0％，其他含不飽和鍵的添加劑添加量占電解液總質(zhì)量的0.1～1.0％。

11、更優(yōu)選地，在本發(fā)明的一些實施例中，所述常規(guī)添加劑為占電解液總質(zhì)量5.0～9.0％的氟代碳酸乙烯酯、占電解液總質(zhì)量1.5～4.5％的1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯、占電解液總質(zhì)量1.0～3.0％的己二腈和占電解液總質(zhì)量0.5～1.5％的1,2-雙(氰乙氧基)乙烷；或為占電解液總質(zhì)量5.0～9.0％的氟代碳酸乙烯酯、占電解液總質(zhì)量2.0～6.0％的1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯、占電解液總質(zhì)量1.0～3.0％的己二腈、占電解液總質(zhì)量0.5～2.5％的1,2-雙(氰乙氧基)乙烷和占電解液總質(zhì)量0.5～1.5％的硫酸乙烯酯。

12、進一步優(yōu)選地，在本發(fā)明的一些實施例中，所述常規(guī)添加劑為占電解液總質(zhì)量6.0～8.0％的氟代碳酸乙烯酯、占電解液總質(zhì)量2.5～3.5％的1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯、占電解液總質(zhì)量1.5～2.5％的己二腈和占電解液總質(zhì)量0.8～1.2％的1,2-雙(氰乙氧基)乙烷；或為占電解液總質(zhì)量6.0～8.0％的氟代碳酸乙烯酯、占電解液總質(zhì)量3.0～5.0％的1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯、占電解液總質(zhì)量1.5～2.5％的己二腈、占電解液總質(zhì)量1.0～2.0％的1,2-雙(氰乙氧基)乙烷和占電解液總質(zhì)量0.8～1.2％的硫酸乙烯酯。

13、進一步地，在本發(fā)明的一些實施例中，所述電解質(zhì)鋰鹽選自六氟磷酸鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、二氟磷酸鋰中的一種或多種。

14、更進一步地，在本發(fā)明的一些實施例中，所述電解質(zhì)鋰鹽的添加量占電解液總質(zhì)量的12.5～18.0％。

15、優(yōu)選地，在本發(fā)明的一些實施例中，所述電解質(zhì)鋰鹽為六氟磷酸鋰、雙氟磺酰亞胺鋰和二氟磷酸鋰的混合鋰鹽，所述六氟磷酸鋰的添加量占電解液總質(zhì)量的12.0～16.0％，所雙氟磺酰亞胺鋰的添加量占電解液總質(zhì)量的1.0％～3.0％，所述二氟磷酸鋰的添加量占電解液總質(zhì)量的0.2％～0.8％；更優(yōu)選地，所述六氟磷酸鋰的添加量占電解液總質(zhì)量的13.0～15.0％，所雙氟磺酰亞胺鋰的添加量占電解液總質(zhì)量的1.5％～2.5％，所述二氟磷酸鋰的添加量占電解液總質(zhì)量的0.35％～0.65％。

16、進一步地，在本發(fā)明的一些實施例中，所述非水有機溶劑選自碳酸酯類溶劑、羧酸酯類溶劑、氟代碳酸酯類溶劑、氟代羧酸酯類溶劑和氟代醚類溶劑中的一種或多種。

17、進一步地，在本發(fā)明的一些實施例中，所述碳酸酯類溶劑包括環(huán)狀碳酸酯、鏈狀碳酸酯；其中所述環(huán)狀碳酸酯溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的一種或多種；所述鏈狀碳酸酯包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的一種或多種；所述羧酸酯類溶劑包括乙酸乙酯、乙酸正丙酯、丙酸乙酯和丙酸丙酯中的一種或多種。

18、更進一步地，在本發(fā)明的一些實施例中，所述非水有機溶劑中包含碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、丙酸乙酯和丙酸丙酯；優(yōu)選地，所述非水有機溶劑中碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、丙酸乙酯和丙酸丙酯的質(zhì)量比為5-15：10-20：10-30：15-25：30-40。

19、另一方面，本發(fā)明還提供了一種高電壓鈷酸鋰鋰離子電池，所述高電壓鈷酸鋰鋰離子電池包含由正極片、隔離膜和負(fù)極片通過疊片或卷繞形成的電芯，以及本發(fā)明前述高電壓鈷酸鋰鋰離子電池電解液，其中，所述正極片的正極活性物質(zhì)為鈷酸鋰活性材料，所述正極片的壓實密度為4.0～4.45g/cm3。

20、進一步地，所述負(fù)極片的負(fù)極活性物質(zhì)為人造石墨、天然石墨或復(fù)合石墨，所述負(fù)極片的壓實密度為1.5～1.75g/cm3。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點主要在于：本發(fā)明的氰類添加劑氰基團上的n原子具有孤電子對，能夠與正極材料中溢出的鈷離子進行鰲合，避免鈷離子遷移到負(fù)極，催化電解液還原分解反應(yīng)，且本發(fā)明的氰類添加劑中還含有硫或磷等的衍生酯類物質(zhì)，能更好的參與負(fù)極界面鈍化膜的形成，從而改善鈍化膜的動力學(xué)特性和熱力學(xué)特性，提升鋰離子電池的電化學(xué)性能。