锂离子电池及其电解液的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池及其电解液。
【背景技术】
[0002] 锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命、宽工作温度范围以及绿色环保等优点， 目前已成为移动电子设备的主要能源。但是，近几年来移动电子设备，特别是智能手机轻薄 化的飞速发展，对锂离子电池的能量密度提出了更高的需求。
[0003] 为了提高锂离子电池的能量密度，通常使用具有更高充电截止电压的正极活性材 料是一种非常有效的办法。但是，这些具有高充电截止电压的正极活性材料在高温高压下 由于具有强氧化性，使得电解液很容易被氧化分解，从而产生大量的气体，进而造成锂离子 电池失效。此外，锂离子电池在循环过程中也会因为电解液的氧化分解以及正极活性材料 自身的副反应（如氧气的析出、过渡金属离子的溶出）使得其循环性能发生恶化。
[0004] 因此，有效抑制高温高压下正极活性材料对电解液的氧化分解是提高锂离子电池 高温高压下的存储性能和循环性能的关键。在锂离子电池中，常采用氟代碳酸乙烯酯（FEC) 作为添加剂改善锂离子电池的循环性能，采用1，3-丙磺酸内酯（PS)作为添加剂来改善锂 离子电池的高温存储性能。图1给出采用氟代碳酸乙烯酯（FEC)和1，3-丙磺酸内酯（PS) 作为添加剂的锂离子电池在60°C下存储30天后的厚度膨胀率。图2给出采用氟代碳酸乙 烯酯（FEC)和1，3-丙磺酸内酯（PS)作为添加剂的锂离子电池在45°C下循环后的容量保持 率。从图1可以看出，在4. 4V充电截止电压下，使用氟代碳酸乙烯酯（FEC)和1，3_丙磺酸 内酯（PS)的锂离子电池具有很好的存储性能，但当电压为4. 45V时，锂离子电池的存储性 能明显恶化。从图2可以看出，4. 45V条件下的锂离子电池的循环性能明显不如4. 4V下的 锂离子电池的循环性能。
【发明内容】
[0005] 鉴于【背景技术】中存在的问题，本发明的目的在于提供一种锂离子电池及其电解 液，所述锂离子电池在高温高压下具有优良的存储性能和循环性能。
[0006] 为了实现上述目的，在本发明的第一方面，本发明提供了一种锂离子电池的电解 液，其包括：非水有机溶剂；锂盐，溶解在非水有机溶剂中；以及添加剂。所述添加剂包括氟 代碳酸乙烯酯（FEC)、1，3-丙磺酸内酯（PS)以及含氰基的钛酸酯。
[0007]在本发明的第二方面，本发明提供了一种锂离子电池，其包括：正极片，包括正极 集流体和设置于正极集流体上且包含正极活性材料、导电剂、粘结剂的正极膜片；负极片， 包括负极集流体和设置于负极集流体上且包含负极活性材料、导电剂、粘结剂的负极膜片； 隔离膜，间隔于正极片和负极片之间；以及电解液。其中，所述电解液为根据本发明第一方 面的锂离子电池的电解液。
[0008]相对于现有技术，本发明的有益效果为：
[0009]本发明的锂离子电池在高温高压下具有优良的存储性能和循环性能。
【附图说明】
[0010] 图1为采用氟代碳酸乙烯酯（FEC)和1，3-丙磺酸内酯（PS)作为添加剂的锂离子 电池在60°C下存储30天后的厚度膨胀率；
[0011] 图2为采用氟代碳酸乙烯酯（FEC)和1，3-丙磺酸内酯（PS)作为添加剂的锂离子 电池在45°C下循环后的容量保持率。
【具体实施方式】
[0012] 下面详细说明根据本发明的锂离子电池及其电解液以及对比例、实施例和测试结 果。
[0013] 首先说明根据本发明第一方面的锂离子电池的电解液。
[0014] 根据本发明第一方面的锂离子电池的电解液，包括：非水有机溶剂；锂盐，溶解在 非水有机溶剂中；以及添加剂。所述添加剂包括氟代碳酸乙烯酯（FEC)、1，3_丙磺酸内酯 (PS)以及含氰基的钛酸酯。
[0015] 在根据本发明第一方面所述的锂离子电池的电解液中，所述含氰基的钛酸酯化合 物的分子结构中同时含有钛酸酯基和氰基，钛酸酯基可以在锂离子电池首次充电（化成） 过程中在正极表面氧化形成正极钝化膜，而氰基的强吸电子诱导效应可以促进钛酸酯基的 成膜作用进一步增强，这样可以在不增加含氰基的钛酸酯的用量的情况下得到致密的、稳 定的正极钝化膜，从而避免因为含氰基的钛酸酯用量过大造成的锂离子电池的循环性能恶 化，而含氰基的钛酸酯的用量增加可使锂离子电池的存储性能得到改善。所生成的正极钝 化膜中含有的氰基与正极活性材料中的过渡金属离子具有很强的络合作用，使得所生成的 正极钝化膜不仅具有很好的热稳定性，而且与正极活性材料具有很强的结合力，从而可有 效抑制锂离子电池的电解液特别是非水有机溶剂在高温高压下的氧化分解，从而避免锂离 子电池产气，进而提高了锂离子电池在高温高压下的循环性能。所生成的正极钝化膜还可 抑制氟代碳酸乙烯酯（FEC)在负极成膜过程中形成HF，同时含氰基的钛酸酯化合物中的氧 (-〇-)会与电解液中的HF、PF5形成氢键，从而提高锂离子电池在高温高压下的存储性能和 循环性能。
[0016] 在根据本发明第一方面所述的锂离子电池的电解液中，所述含氰基的钛酸酯可选 自具有通式（1)、通式（2)、通式（3)、通式（4)以及通式（5)结构的化合物中的一种或几种；
[0017]
[0018]在通式（1)-(5)中，η选自1~4内的整数，独立地选自Cl~C8的直链 烷基、C1~C8的支链烷基、C1~C8的烯基以及含6~12个碳原子的芳香基中的一种，所 述直链烷基、支链烷基、烯基、芳香基上的氢原子全部或部分被氟原子取代。
[0019] 在根据本发明第一方面所述的锂离子电池的电解液中，所述含氰基的钛酸酯可选 自具有通式（5)结构的化合物；
[0020]
[0021] 在通式（5)中，η选自1~4内的整数。
[0022] 相对于通式（1)~（4)表示的化合物，使用通式（5)表示的化合物时其成膜效果 更好，可能的原因是具有通式（5)结构的化合物具有很好的对称性，使得通式（5)中的四个 钛酸酯基所处的化学环境相近，从而在锂离子电池首次充电（化成）过程中同时氧化形成 正极钝化膜，进而提高成膜效率。
[0023] 在根据本发明第一方面所述的锂离子电池的电解液中，所述含氰基的钛酸酯可选 自四乙氰基钛酸酯、四丙氰基钛酸酯、四丁氰基钛酸酯、四戊氰基钛酸酯中的一种或几种。
[0024] 在根据本发明第一方面所述的锂离子电池的电解液中，所述含氰基的钛酸酯在锂 离子电池的电解液中的质量百分含量可为〇. 1%~10%。优选地，所述含氰基的钛酸酯在 锂离子电池的电解液中的质量百分含量可为〇. 5%~3%。当含氰基的钛酸酯在锂离子电 池的电解液中的质量百分含量低于〇. 1 %时，其无法在正极活性材料表面形成致密的正极 钝化膜，进而锂离子电池在高温高压下的存储性能得不到显著改善；当含氰基的钛酸酯在 锂离子电池的电解液中的质量百分含量高于10 %时，会形成较厚的正极钝化膜，显著增大 正极界面的阻抗，使高温高压下的锂离子电池在循环过程中的极化增大，从而恶化锂离子 电池的循环性能。
[0025] 在根据本发明第一方面的锂离子电池的电解液中，所述