本發(fā)明涉及鋰離子電池。具體地，本發(fā)明涉及用于鋰離子電池電解液的添加劑組合物、包含所述添加劑組合物的鋰離子電池電解液及所述鋰離子電池電解液的制備方法。另外，本發(fā)明還涉及包含所述鋰離子電池電解液的鋰離子電池。

背景技術(shù)：

1、隨著新能源汽車(chē)、便捷式電子設(shè)備以及大規(guī)模存能系統(tǒng)的快速發(fā)展，對(duì)鋰離子電池的需求日益增長(zhǎng)，同時(shí)對(duì)鋰離子電池的性能要求也日益提高。

2、鋰離子電池電解液作為鋰離子電池的關(guān)鍵組成部分，其性能直接影響著電池的整體性能，然而，當(dāng)前鋰離子電池電解液在高溫環(huán)境下易分解、長(zhǎng)期循環(huán)過(guò)程中容量衰減嚴(yán)重，并且在遭遇諸如短路、過(guò)充等異常情況時(shí)存在安全隱患，這些都限制了鋰離子電池在更廣泛場(chǎng)景下的可靠應(yīng)用。

3、傳統(tǒng)鋰離子電池電解液在高溫存儲(chǔ)時(shí)，由于溶劑與鋰鹽之間的化學(xué)穩(wěn)定性欠佳，導(dǎo)致電池內(nèi)阻急劇上升，存儲(chǔ)后的電池容量大幅降低，嚴(yán)重影響電池性能。在長(zhǎng)循環(huán)方面，反復(fù)充放電過(guò)程中電極與電解液界面持續(xù)發(fā)生副反應(yīng)，使得電極表面結(jié)構(gòu)破壞，阻礙鋰離子正常嵌入和脫出，電池容量快速衰退。另外，在安全性方面，普通的鋰離子電池電解液易燃、易爆，一旦電池內(nèi)部熱失控，極易引發(fā)火災(zāi)甚至爆炸，威脅人身財(cái)產(chǎn)安全。

4、因此，開(kāi)發(fā)新型的綜合性能優(yōu)異，尤其是高溫存儲(chǔ)性能和高溫循環(huán)性能、長(zhǎng)循環(huán)壽命以及安全性能優(yōu)異的鋰離子電池電解液已經(jīng)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的

2、鑒于上述背景技術(shù)部分中所描述的現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于鋰離子電池電解液的添加劑組合物、包含所述添加劑組合物的鋰離子電池電解液及所述鋰離子電池電解液的制備方法。另外，本發(fā)明的目的還在于提供一種包含所述鋰離子電池電解液的鋰離子電池。

3、技術(shù)方案

4、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

5、方案1：用于鋰離子電池電解液的添加劑組合物，其中所述添加劑組合物包含：

6、(1)式(i)的含鹵磺酰亞胺鹽添加劑：

7、

8、其中

9、r1和r2彼此獨(dú)立且相同或不同地表示取代或未取代的c1-10鹵代烷基基團(tuán)和鹵素基團(tuán)中的任一種，和

10、m1+表示離子半徑大于鋰離子半徑的堿金屬元素離子；

11、(2)式(ii)的烯基醚添加劑：

12、r3r4c＝ch-o-r5(ii)

13、其中

14、r3和r4各自獨(dú)立地表示氫和取代或未取代的c1-10烷基基團(tuán)中的任一種；

15、r5表示取代或未取代的c1-10烷基基團(tuán)或c2-10烯基基團(tuán)；

16、和

17、(3)草酸/硼酸鹽添加劑，該草酸/硼酸鹽添加劑包含四氟硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰和雙草酸硼酸鋰中的一種或多種。

18、方案2：根據(jù)上述方案1所述的添加劑組合物，其中所述c1-10鹵代烷基基團(tuán)是鹵代甲基基團(tuán)，更優(yōu)選是氟代甲基基團(tuán)，最優(yōu)選是三氟甲基基團(tuán)。

19、方案3：根據(jù)上述方案1或2所述的添加劑組合物，其中所述鹵素選自氟、氯、溴或碘。

20、方案4：根據(jù)上述方案1至3中任一項(xiàng)所述的添加劑組合物，其中所述離子半徑大于鋰離子半徑的堿金屬元素離子選自na+、k+、rb+或cs+，優(yōu)選rb+或cs+。

21、方案5：根據(jù)上述方案1至4中任一項(xiàng)所述的添加劑組合物，其中所述取代的c1-10烷基基團(tuán)或c2-10烯基基團(tuán)是被一個(gè)或多個(gè)c1-10烷氧基基團(tuán)或c2-10烯氧基基團(tuán)取代的。

22、方案6：根據(jù)上述方案1至5中任一項(xiàng)所述的添加劑組合物，其中所述式(i)的含鹵磺酰亞胺鹽添加劑包含分子式為下式(i-1)、式(i-2)和式(i-3)的化合物中的一種或多種：

23、

24、方案7：根據(jù)上述方案1至6中任一項(xiàng)所述的添加劑組合物，其中所述式(ii)的烯基醚添加劑包含分子式為下式(ii-1)和式(ii-2)的化合物中的一種或多種：

25、ch3ch＝ch-o-ch＝chch3??????????(ii-1)

26、ch2＝ch-o-ch2ch2-o-ch＝ch2??????(ii-2)。

27、方案8：一種鋰離子電池電解液，其包含非水有機(jī)溶劑、鋰鹽和根據(jù)上述方案1至7中任一項(xiàng)所述的添加劑組合物以及任選的其它添加劑。

28、方案9：根據(jù)上述方案8所述的鋰離子電池電解液，其中所述非水有機(jī)溶劑包含碳酸酯類(lèi)溶劑。

29、方案10：根據(jù)上述方案8至9中任一項(xiàng)所述的鋰離子電池電解液，其中所述非水有機(jī)溶劑包含碳酸乙烯酯(ec)、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸亞丙酯(pc)和碳酸二乙酯(dec)中的一種或多種。

30、方案11：根據(jù)上述方案8至10中任一項(xiàng)所述的鋰離子電池電解液，其中所述非水有機(jī)溶劑包含基于所述非水有機(jī)溶劑總重量計(jì)約25至約40重量％的碳酸乙烯酯(ec)、約30至約45重量％的碳酸二甲酯(dmc)和約30至約45重量％的碳酸甲乙酯(emc)。

31、方案12：根據(jù)上述方案8至11中任一項(xiàng)所述的鋰離子電池電解液，其中所述鋰鹽包含高氯酸鋰、六氟磷酸鋰、六氟砷酸鋰、雙氟磺酰亞胺鋰和雙三氟甲基磺酰亞胺鋰中的一種或多種。

32、方案13：根據(jù)上述方案8至12中任一項(xiàng)所述的鋰離子電池電解液，其中所述其它添加劑包含以下添加劑中的一種或多種：

33、環(huán)狀碳酸酯添加劑；

34、環(huán)狀磺酸內(nèi)酯添加劑和/或環(huán)狀硫酸酯添加劑；和

35、不同于所述鋰鹽和所述草酸/硼酸鹽添加劑的另外的鋰鹽添加劑。

36、方案14：根據(jù)上述方案13所述的鋰離子電池電解液，其中所述環(huán)狀碳酸酯添加劑包含碳酸亞乙烯酯(vc)、氟代碳酸乙烯酯(fec)和/或碳酸乙烯亞乙酯(vec)。

37、方案15：根據(jù)上述方案13所述的鋰離子電池電解液，其中所述環(huán)狀磺酸內(nèi)酯添加劑和/或環(huán)狀硫酸酯添加劑包含1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯(ps)、1,3-丙烯磺酸內(nèi)酯(pst)和/或硫酸乙烯酯(dtd)。

38、方案16：根據(jù)上述方案13所述的鋰離子電池電解液，其中所述另外的鋰鹽添加劑包含二氟磷酸鋰(lipo2f2)和/或二氟二草酸磷酸鋰(liodfp)。

39、方案17：根據(jù)上述方案8至16中任一項(xiàng)所述的鋰離子電池電解液，其中在所述電解液中，所述鋰鹽的濃度在約13.5至約16.5重量％范圍內(nèi)。

40、方案18：根據(jù)上述方案8至17中任一項(xiàng)所述的鋰離子電池電解液，其中在所述電解液中，所述式(i)的含鹵磺酰亞胺鹽添加劑的濃度在約0.2至約5重量％范圍內(nèi)。

41、方案19：根據(jù)上述方案8至18中任一項(xiàng)所述的鋰離子電池電解液，其中在所述電解液中，所述式(ii)的烯基醚添加劑的濃度在約0.1至約3重量％范圍內(nèi)。

42、方案20：根據(jù)上述方案8至19中任一項(xiàng)所述的鋰離子電池電解液，其中在所述電解液中，所述草酸/硼酸鹽添加劑的濃度在約1至約2重量％范圍內(nèi)。

43、方案21：根據(jù)上述方案8至20中任一項(xiàng)所述的鋰離子電池電解液，其中在所述電解液中，所述其它添加劑的濃度在約4.5重量％以下。

44、方案22：制備根據(jù)上述方案8至21中任一項(xiàng)所述的鋰離子電池電解液的方法，其中所述方法包括將所述鋰鹽充分溶解在所述非水有機(jī)溶劑中，然后向所得溶液中加入所述式(i)的含鹵磺酰亞胺鹽添加劑、所述式(ii)的烯基醚添加劑和所述草酸/硼酸鹽添加劑以及所述任選的其它添加劑，使其完全溶解，從而得到所述鋰離子電池電解液。

45、方案23：包含根據(jù)上述方案8至21中任一項(xiàng)所述的鋰離子電池電解液或根據(jù)上述方案22所述的制備方法制備的鋰離子電池電解液的鋰離子電池。

46、方案24：如上述方案1或7中限定的式(ii)、式(ii-1)或式(ii-2)的烯基醚添加劑、如上述方案1或6中限定的式(i)、式(i-1)、式(i-2)或式(i-3)的含鹵磺酰亞胺鹽添加劑與如上述方案1中限定的草酸/硼酸鹽添加劑的組合作為鋰離子電池電解液的添加劑的用途。

47、技術(shù)效果

48、包含本發(fā)明的添加劑組合物的鋰離子電池電解液有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中鋰離子電池電解液在高溫下存儲(chǔ)性能差、長(zhǎng)循環(huán)壽命不足以及安全風(fēng)險(xiǎn)高等問(wèn)題，能夠顯著提高電池的循環(huán)壽命，在高溫環(huán)境下容量保持率較高，同時(shí)在安全性方面表現(xiàn)出色，有效解決了傳統(tǒng)電解液存在的部分問(wèn)題，具有廣闊的應(yīng)用前景。

49、具體地，包含本發(fā)明的添加劑組合物的鋰離子電池電解液例如具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：

50、(1)循環(huán)穩(wěn)定性強(qiáng)：含鹵磺酰亞銨鹽添加劑在電極表面形成的保護(hù)膜有效抑制了電極與電解液之間的副反應(yīng)，例如有效抑制了電極的腐蝕和電解液的分解，從而延長(zhǎng)了電池的循環(huán)壽命，提高電池的高溫性能；

51、(2)高溫性能優(yōu)異：烯基醚添加劑能夠穩(wěn)定電解液的化學(xué)結(jié)構(gòu)，減少電解液的分解，改善電極與電解液之間的界面相容性，增強(qiáng)鋰離子在界面的傳輸效率，使電池在高溫條件下仍能保持穩(wěn)定的性能，從而提升電池的充放電性能；

52、(3)能量密度高：草酸/硼酸鹽添加劑具有良好的阻燃性能，能夠提高電池的安全性，同時(shí)有助于穩(wěn)定電解液的電化學(xué)窗口，它們的加入改善了電解液的離子傳導(dǎo)性能，提高了電池的功率密度和能量密度；

53、(4)安全性能高：本發(fā)明的電解液在高溫、高壓條件下不易分解，減少了安全隱患；

54、(5)綜合性能優(yōu)異：通過(guò)優(yōu)化各個(gè)添加劑的種類(lèi)和含量，使電解液在不同工況下均能表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，例如，在高溫環(huán)境下，保護(hù)膜能夠防止電解液的過(guò)度分解，減少氣體產(chǎn)生，維持電池內(nèi)部的壓力穩(wěn)定；在快速充放電過(guò)程中，界面相容性的改善有利于鋰離子的快速嵌入和脫出，提高電池的功率性能。