本發(fā)明涉及鋰離子電池技術領域，涉及一種電解液及鋰離子電池，尤其涉及一種非水電解液及高鎳三元正極材料電池。
背景技術：
作為電動汽車的“引擎”部件，鋰離子動力電池的比能量大小是決定純電驅動電動車的一次充電續(xù)航里程長短的關鍵因素，直接影響了電動汽車的技術發(fā)展和普及推廣。當前鋰離子動力電池的比能量很大程度上取決于正極材料的比能量。通過增加正極的放電比容量是提高電池比能量的有效途徑之一。
在諸多正極材料中，高鎳三元鋰離子電池正極材料主要包括鎳鈷錳酸鋰lini1-x-ycoxmnyo2(ncm)(0<x<1,0<y<1)和鎳鈷鋁酸鋰lini1-x-ycoxalyo2(nca)(0<x<1,0<y<1)，因具有比容量高、成本較低廉和安全性優(yōu)良等優(yōu)勢而被認為是極具應用前景的鋰離子動力電池正極材料，已成為眾多動力電池企業(yè)的主要發(fā)展方向。但是隨著ni含量的增加高鎳三元材料的放電比容量由160mahg-1增加到220mahg-1以上，但其容量保持率、熱穩(wěn)定性及高溫存儲性能都有所降低，極大地限制了其產(chǎn)業(yè)化開發(fā)應用。研究發(fā)現(xiàn)，造成高鎳三元材料這些問題的原因復雜，主要分為材料本身和界面兩大問題。材料本身的問題有：一是循環(huán)過程中的ni/li混排，產(chǎn)生相變反應,進而誘發(fā)應力應變效應，造成材料循環(huán)過程中容量衰減；二是高脫鋰狀態(tài)下ni4+傾向于還原生成ni3+，材料中會釋放出氧氣，而使材料的熱穩(wěn)定性變差。另一方面，界面問題是指電極/電解液界面在實際電化學環(huán)境中存在不穩(wěn)定性，極易受電解液中游離酸腐蝕作用，從而導致電池容量保持率低、高溫性能差等問題。對于高鎳三元材料(ni含量≥0.6)，即使是在空氣中，其材料表面很容易與空氣中的co2和h2o發(fā)生反應，在材料表面生成li2co3和lioh，li2co3會導致高溫存儲時產(chǎn)生嚴重的氣脹現(xiàn)象，lioh與電解液中的lipf6反應產(chǎn)生hf，進而直接影響到材料循環(huán)過程中的容量保持率。當然對于其他正極材料電池，也或多或少存在上述問題。
為了改善鋰離子電池正極材料，特別是高鎳三元正極材料的循環(huán)性能和熱穩(wěn)定性，現(xiàn)有研究通常從材料改性離子摻雜、材料表面包覆和開發(fā)電解液添加劑三個方面著手，開展了大量探索性的研究工作。通過在三元材料晶格中摻雜mg和f等元素；通過在材料表面包覆一些厚度合適的金屬氧化物(如al2o3、zno等)、氟化物(如alf3等)或者某些磷酸鹽，物理隔離活性物質與電解液之間的直接接觸，減少副反應的發(fā)生等等。但依然存在不完善的地方。
近些年來，開發(fā)適用于高鎳三元材料的電解液也成為一個重要的研究方向。但是到目前為止，關于該類材料電解液的研究方向主要是對常規(guī)的lipf6基碳酸酯類電解液進行改進，但是，這些措施對高鎳三元正極材料循環(huán)性能的改善作用非常有限，循環(huán)穩(wěn)定性仍然不理想。
因此，如何提高鋰離子電池的電化學性能，特別是高鎳三元材料鋰離子電池的電化學性能，已成為本領域前沿學科亟待解決的問題之一。
技術實現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種電解液及鋰離子電池，特別是一種非水電解液及高鎳三元正極材料電池，采用本發(fā)明提供的電解液的鋰離子電池，可以有效的提高循環(huán)性能、高溫循環(huán)性能及高溫存儲性能等。
本發(fā)明提供了一種電解液，包括鋰鹽、有機溶劑和添加劑a；
所述添加劑a包括烷基胺類化合物、硅氮類化合物和硅氧烷類化合物中的一種或多種。
優(yōu)選的，所述添加劑a在所述電解液中的體積百分比為0.05％～10％；
所述鋰鹽在所述電解液中的摩爾濃度為0.1～20mol/l。
優(yōu)選的，所述烷基胺類化合物選自具有式i結構所示的烷基胺類化合物中的一種或多種，
其中，r1、r2和r3獨立的選自c1～c6的直鏈烷基或支鏈烷基。
優(yōu)選的，所述硅氮類化合物選自具有式ii結構所示的二硅胺類化合物中的一種或多種，和/或，具有式iii結構所示的硅烷咪唑類化合物中的一種或多種，
其中，r4、r5、r6、r8、r9和r10獨立的選自氫原子、鹵素、c1～c6的烷基、c1～c6的烷氧基、c6～c20的芳香基，r7獨立的選自氫原子、鹵素、c1～c6的烷基、c1～c6的烷氧基、c6～c20的芳香基、堿金屬原子；
其中，r11、r12和r13獨立的選自氫原子、鹵素、c1～c6的烷基、c1～c6的烷氧基、c6～c20的芳香基。
優(yōu)選的，所述硅氧烷類化合物選自具有式iv結構所示的線性硅氧烷類化合物中的一種或多種，和/或，具有式v結構所示的環(huán)狀硅氧烷類化合物中的一種或多種，
其中，r14、r15、r16和r17獨立的選自c1～c6的烷基、c1～c6的烷氧基、c6～c20的芳香基；
其中，r18、r19、r20、r21、r22和r23獨立的選自c1～c6的直鏈烷基或支鏈烷基；
n為1～6的整數(shù)。
優(yōu)選的，所述鋰鹽包括六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、高氯酸鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、三草酸磷酸鋰、二氟二草酸磷酸鋰、四氟草酸磷酸鋰、二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰和雙氟磺酰亞胺鋰中的一種或多種；
所述有機溶劑包括無氟或氟取代的碳酸酯類溶劑、無氟或氟取代的醚類溶劑、無氟或氟取代的羧酸酯類溶劑、無氟或氟取代的磷酸酯類溶劑和離子液體類溶劑中的一種或多種中的一種或多種。
優(yōu)選的，所述電解液還包括添加劑b；
所述添加劑b包括li2co3、caco3、al2o3、zno、mgo、bao、alf3、mgf2、alof、lipf6、libf4和libob中一種或多種；
所述添加劑b占所述電解液的質量百分數(shù)為0.005％～10％。
優(yōu)選的，所述電解液還包括添加劑c；
所述添加劑c包括硫酸亞丙酯、亞硫酸乙烯酯、亞硫酸丙烯酯、1-丙基磷酸環(huán)酐、三(三甲基硅)磷酸酯、三甲基磷酸酯、三(1,1,1,3,3,3-六氟異丙基)磷酸酯、氟代碳酸乙烯酯、苯甲醚、碳酸亞乙烯酯、抑酸乙烯酯、丙烯氰、碳酸乙烯亞乙酯、1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯、丁二腈、1,3-丙烯基-磺酸內(nèi)酯、二乙烯基砜、二草酸硼酸鋰和二氟(草酸)硼酸鋰中的一種或多種；
所述添加劑c占所述電解液的質量百分數(shù)為0.005％～10％。
本發(fā)明提供了一種鋰離子電池，包括正極和電解液；
所述電解液為上述技術方案任意一項所述的電解液。
優(yōu)選的，所述正極中包括高鎳三元正極材料。
本發(fā)明提供了一種電解液，包括鋰鹽、有機溶劑和添加劑a；所述添加劑a包括烷基胺類化合物、硅氮類化合物和硅氧烷類化合物中的一種或多種。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明針對現(xiàn)有的鋰離子電池正極材料存在的缺陷，特別是高鎳三元正極材料的循環(huán)性能和熱穩(wěn)定性方面的問題，從電解液的改善方面入手，尤其是針對常規(guī)的lipf6基碳酸酯類電解液中加入少量功能性添加劑，通過添加劑分子在電池的首周充電過程中發(fā)生氧化分解，在正極材料表面參與形成穩(wěn)定的正極界面膜，降低活性材料與電解液的反應，來改善材料的電化學性能等方面，在改善循環(huán)穩(wěn)定性方面的不足、改善效果有限的問題。本發(fā)明創(chuàng)造性的提出了含有烷基胺類、含si-n鍵類化合物(硅氮類化合物)和硅氧烷類化合物中至少一種的非水電解液，本發(fā)明提供的非水電解液具有極低的游離酸含量，將其應用于以高鎳三元正極材料的鋰離子電池中，能夠有效的提高鋰離子電池的循環(huán)性能、高溫循環(huán)性能及高溫存儲性能。
實驗結果表明，采用本發(fā)明提供的電解液制備的鋰離子電池具有較好的常溫、高溫循環(huán)穩(wěn)定性和高溫存儲性能，室溫下充放電200周，電池的容量保持率為65％～90％；高溫充放電100周后，電池的容量保持率為51％～81％；高溫下存儲30天后，開路電壓ocv下降率為1.7％～11％、電池的容量保持率為62％～89％。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實施例和對比例中用于測試的1000mah軟包疊片電池的外觀圖。
具體實施方式
為了進一步了解本發(fā)明，下面將結合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
本發(fā)明所有原料，對其來源沒有特別限制，在市場上購買的或按照本領域技術人員熟知的常規(guī)方法制備的即可。
本發(fā)明所有原料，對其純度沒有特別限制，本發(fā)明優(yōu)選采用分析純或鋰離子電池領域的常規(guī)純度。
本發(fā)明中，對所述r1～r23的具體基團的定義沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的取代基的常規(guī)定義即可，本發(fā)明所述的基團原則上可以包括取代的基團和/或未取代的基團。
本發(fā)明提供了一種電解液，包括鋰鹽、有機溶劑和添加劑a；
所述添加劑a包括烷基胺類化合物、硅氮類化合物和硅氧烷類化合物中的一種或多種。
本發(fā)明對所述電解液沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的鋰電池電解液即可，本領域技術人員可以根據(jù)應用情況、產(chǎn)品性能以及質量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述電解液優(yōu)選鋰離子電池用非水電解液，更優(yōu)選為三元正極材料鋰離子電池用電解液，最優(yōu)選為高鎳三元正極材料鋰離子電池用電解液。
本發(fā)明對所述烷基胺類化合物沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的烷基胺類化合物即可，本領域技術人員可以根據(jù)應用情況、產(chǎn)品性能以及質量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述烷基胺類化合物優(yōu)選自具有式i結構所示的烷基胺類化合物中的一種或多種；
其中，r1、r2和r3獨立的選自c1～c6的直鏈烷基或支鏈烷基。
本發(fā)明所述r1、r2和r3獨立的優(yōu)選自c1～c6的直鏈烷基或支鏈烷基，更優(yōu)選自c2～c5的直鏈烷基或支鏈烷基，更優(yōu)選自c3～c4的直鏈烷基或支鏈烷基。
本發(fā)明對所述硅氮類化合物沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的硅氮類化合物或含si-n鍵的化合物即可，本領域技術人員可以根據(jù)應用情況、產(chǎn)品性能以及質量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述硅氮類化合物優(yōu)選自具有式ii結構所示的二硅胺類化合物中的一種或多種，和/或，具有式iii結構所示的硅烷咪唑類化合物中的一種或多種，即所述硅氮類化合物可以選自具有式ii結構所示的二硅胺類化合物中的一種或多種，也可以選自具有式iii結構所示的硅烷咪唑類化合物中的一種或多種，也可以同時選自具有式ii結構所示的二硅胺類化合物中的一種或多種和具有式iii結構所示的硅烷咪唑類化合物中的一種或多種。
其中，r4、r5、r6、r8、r9和r10獨立的選自氫原子、鹵素、c1～c6的烷基、c1～c6的烷氧基、c6～c20的芳香基，r7獨立的選自氫原子、鹵素、c1～c6的烷基、c1～c6的烷氧基、c6～c20的芳香基、堿金屬原子。
本發(fā)明所述r4、r5、r6、r8、r9和r10獨立的優(yōu)選自氫原子、鹵素、c1～c6的烷基、c1～c6的烷氧基、c6～c20的芳香基，更優(yōu)選自氫原子、鹵素、c2～c5的烷基、c2～c5的烷氧基、c8～c16的芳香基，更優(yōu)選自氫原子、鹵素、c3～c4的烷基、c3～c4的烷氧基、c10～c14的芳香基，具體可以為氫原子、鹵素、c1～c3的烷基、c1～c3的烷氧基、c6～c8的芳香基。
本發(fā)明所述r7獨立的優(yōu)選自氫原子、鹵素、c1～c6的烷基、c1～c6的烷氧基、c6～c20的芳香基、堿金屬原子，更優(yōu)選自氫原子、鹵素、c2～c5的烷基、c2～c5的烷氧基、c8～c16的芳香基、堿金屬原子，更優(yōu)選自氫原子、鹵素、c3～c4的烷基、c3～c4的烷氧基、c10～c14的芳香基、堿金屬原子，具體可以為氫原子、鹵素、c1～c3的烷基、c1～c3的烷氧基、c6～c8的芳香基、堿金屬原子。
其中，r11、r12和r13獨立的選自氫原子、鹵素、c1～c6的烷基、c1～c6的烷氧基、c6～c20的芳香基。
本發(fā)明所述r11、r12和r13獨立的優(yōu)選自氫原子、鹵素、c1～c6的烷基、c1～c6的烷氧基、c6～c20的芳香基，更優(yōu)選自氫原子、鹵素、c2～c5的烷基、c2～c5的烷氧基、c8～c16的芳香基，更優(yōu)選自氫原子、鹵素、c3～c4的烷基、c3～c4的烷氧基、c10～c14的芳香基，具體可以為氫原子、鹵素、c1～c3的烷基、c1～c3的烷氧基、c6～c8的芳香基。
本發(fā)明對所述硅氧烷類化合物沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的硅氧烷類化合物即可，本領域技術人員可以根據(jù)應用情況、產(chǎn)品性能以及質量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述硅氧烷類化合物優(yōu)選自具有式iv結構所示的線性硅氧烷類化合物中的一種或多種，和/或，具有式v結構所示的環(huán)狀硅氧烷類化合物中的一種或多種，即所述硅氧烷類化合物可以選自具有式iv結構所示的線性硅氧烷類化合物中的一種或多種，也可以選自具有式v結構所示的環(huán)狀硅氧烷類化合物中的一種或多種，也可以同時選自具有式iv結構所示的線性硅氧烷類化合物中的一種或多種和具有式v結構所示的環(huán)狀硅氧烷類化合物中的一種或多種。
其中，r14、r15、r16和r17獨立的選自c1～c6的烷基、c1～c6的烷氧基、c6～c20的芳香基。
本發(fā)明所述r14、r15、r16和r17獨立的選自c1～c6的烷基、c1～c6的烷氧基、c6～c20的芳香基，更優(yōu)選自c2～c5的烷基、c2～c5的烷氧基、c8～c16的芳香基，更優(yōu)選自c3～c4的烷基、c3～c4的烷氧基、c10～c14的芳香基，具體可以為c1～c6的直鏈烷基或支鏈烷基，也可以為c1～c4的直鏈烷基或支鏈烷基，或者為c1～c2的直鏈烷基或支鏈烷基。
其中，r18、r19、r20、r21、r22和r23獨立的選自c1～c6的直鏈烷基或支鏈烷基；
n為1～6的整數(shù)。
本發(fā)明所述r18、r19、r20、r21、r22和r23獨立的優(yōu)選自c1～c6的直鏈烷基或支鏈烷基，更優(yōu)選自c2～c5的直鏈烷基或支鏈烷基，更優(yōu)選自c3～c4的直鏈烷基或支鏈烷基，也可以為c1～c4的直鏈烷基或支鏈烷基，或者為c1～c2的直鏈烷基或支鏈烷基。本發(fā)明所述n優(yōu)選為1～6的整數(shù)，更優(yōu)選為2～5的整數(shù)，更優(yōu)選為3～4的整數(shù)，具體可以為1～4的整數(shù)，或者為1～2的整數(shù)。
本發(fā)明對所述添加劑a的具體結構沒有特別限制，本領域技術人員可以根據(jù)應用情況、產(chǎn)品性能以及質量要求在上述范圍內(nèi)進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明為進一步優(yōu)化技術方案，所述添加劑a的具體結構式，可以為如下式1～式9：
本發(fā)明對所述添加劑a的加入量沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的常規(guī)加入量即可，本領域技術人員可以根據(jù)應用情況、產(chǎn)品性能以及質量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述添加劑a在所述電解液中的體積百分比優(yōu)選為0.05％～10％，更優(yōu)選為0.1％～8％，更優(yōu)選為0.5％～6％，更優(yōu)選為1％～5％。
本發(fā)明對所述鋰鹽沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的鋰電池電解液用鋰鹽即可，本領域技術人員可以根據(jù)應用情況、產(chǎn)品性能以及質量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述鋰鹽優(yōu)選包括六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、高氯酸鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、三草酸磷酸鋰、二氟二草酸磷酸鋰、四氟草酸磷酸鋰、二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰和雙氟磺酰亞胺鋰中的一種或多種，更優(yōu)選為六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、高氯酸鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、三草酸磷酸鋰、二氟二草酸磷酸鋰、四氟草酸磷酸鋰、二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰或雙氟磺酰亞胺鋰。
本發(fā)明對所述鋰鹽的加入量沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的常規(guī)鋰鹽加入量即可，本領域技術人員可以根據(jù)應用情況、產(chǎn)品性能以及質量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述鋰鹽在所述電解液中的摩爾濃度優(yōu)選為0.1～20mol/l，更優(yōu)選為0.5～5mol/l，更優(yōu)選為0.6～2.5mol/l，更優(yōu)選為0.8～1.5mol/l。
本發(fā)明對所述有機溶劑沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的鋰電池電解液用有機溶劑即可，本領域技術人員可以根據(jù)應用情況、產(chǎn)品性能以及質量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述有機溶劑優(yōu)選包括無氟或氟取代的碳酸酯類溶劑、無氟或氟取代的醚類溶劑、無氟或氟取代的羧酸酯類溶劑、無氟或氟取代的磷酸酯類溶劑和離子液體類溶劑中的一種或多種中的一種或多種，更優(yōu)選為無氟或氟取代的碳酸酯類溶劑、無氟或氟取代的醚類溶劑、無氟或氟取代的羧酸酯類溶劑、無氟或氟取代的磷酸酯類溶劑或離子液體類溶劑，可以為碳酸乙烯酯+碳酸二甲酯、氟代碳酸乙烯酯+碳酸二甲酯+碳酸甲乙酯+六氟異丙基甲基醚、氟代碳酸酯+三氟丙酸甲酯、三甲基磷酸酯+氟代碳酸乙烯酯或n-甲基-n-丁基-哌啶-雙三氟甲基磺酰胺pp14tfsi離子液體+六氟異丙基甲基醚，具體配比可以為碳酸乙烯酯+碳酸二甲酯(3:7,v/v)、氟代碳酸乙烯酯+碳酸二甲酯+碳酸甲乙酯+六氟異丙基甲基醚(2:3:1:4,v/v/v/v)、氟代碳酸酯+三氟丙酸甲酯(3:7,v/v)、三甲基磷酸酯+氟代碳酸乙烯酯(9:1,v/v)或n-甲基-n-丁基-哌啶-雙三氟甲基磺酰胺pp14tfsi離子液體+六氟異丙基甲基醚(9:1,v/v)。
本發(fā)明為進一步提高鋰電池的性能，特別是當鋰鹽為以n原子為中心的鋰鹽時，為了防止al集流體的腐蝕，所述電解液優(yōu)選還包括添加劑b，更優(yōu)選為能夠使al集流體表面鈍化的添加劑b。
本發(fā)明對所述添加劑b的具體選擇沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的鋰電池電解液常用添加劑即可，本領域技術人員可以根據(jù)應用情況、產(chǎn)品性能以及質量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述添加劑b優(yōu)選包括li2co3、caco3、al2o3、zno、mgo、bao、alf3、mgf2、alof、lipf6、libf4和libob中一種或多種，更優(yōu)選為li2co3、caco3、al2o3、zno、mgo、bao、alf3、mgf2、alof、lipf6、libf4或libob。
本發(fā)明對所述添加劑b的加入量沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的常規(guī)加入量即可，本領域技術人員可以根據(jù)應用情況、產(chǎn)品性能以及質量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述添加劑b占所述電解液的質量百分數(shù)為優(yōu)選為0.005％～10％，更優(yōu)選為0.01％～8％，更優(yōu)選為0.05％～6％，更優(yōu)選為0.1％～4％，更優(yōu)選為0.5％～2％。
本發(fā)明為進一步提高鋰電池的性能，穩(wěn)定正極界面膜和負極sei膜，所述電解液優(yōu)選還包括添加劑c。
本發(fā)明對所述添加劑c的具體選擇沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的鋰電池電解液常用添加劑即可，本領域技術人員可以根據(jù)應用情況、產(chǎn)品性能以及質量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述添加劑c優(yōu)選包括硫酸亞丙酯、亞硫酸乙烯酯、亞硫酸丙烯酯、1-丙基磷酸環(huán)酐、三(三甲基硅)磷酸酯、三甲基磷酸酯、三(1,1,1,3,3,3-六氟異丙基)磷酸酯、氟代碳酸乙烯酯、苯甲醚、碳酸亞乙烯酯、抑酸乙烯酯、丙烯氰、碳酸乙烯亞乙酯、1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯、丁二腈、1,3-丙烯基-磺酸內(nèi)酯、二乙烯基砜、二草酸硼酸鋰和二氟(草酸)硼酸鋰中的一種或多種，更優(yōu)選為硫酸亞丙酯、亞硫酸乙烯酯、亞硫酸丙烯酯、1-丙基磷酸環(huán)酐、三(三甲基硅)磷酸酯、三甲基磷酸酯、三(1,1,1,3,3,3-六氟異丙基)磷酸酯、氟代碳酸乙烯酯、苯甲醚、碳酸亞乙烯酯、抑酸乙烯酯、丙烯氰、碳酸乙烯亞乙酯、1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯、丁二腈、1,3-丙烯基-磺酸內(nèi)酯、二乙烯基砜、二草酸硼酸鋰或二氟(草酸)硼酸鋰。
本發(fā)明對所述添加劑c的加入量沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的常規(guī)加入量即可，本領域技術人員可以根據(jù)應用情況、產(chǎn)品性能以及質量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述添加劑c占所述電解液的質量百分數(shù)優(yōu)選為0.005％～10％，更優(yōu)選為0.01％～8％，更優(yōu)選為0.05％～6％，更優(yōu)選為0.1％～4％，更優(yōu)選為0.5％～2％。
本發(fā)明對所述電解液的游離酸的含量沒有特別限制，本領域技術人員可以根據(jù)應用情況、產(chǎn)品性能以及質量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明為提高鋰電池的性能，進一步對正極材料進行優(yōu)化，所述電解液的游離酸的含量優(yōu)選為小于等于50ppm，更優(yōu)選為小于等于40ppm，更優(yōu)選為小于等于30ppm。
本發(fā)明針對高鎳三元材料的耐酸腐蝕性差，即使是在空氣中，高鎳材料表面非常容易與空氣中的co2和h2o發(fā)生反應生成li2co3和lioh，這些副產(chǎn)物極易與lipf6基碳酸酯電解液反應，li2co3會導致高溫存儲時產(chǎn)生嚴重的氣脹現(xiàn)象，lioh與電解液中的lipf6反應產(chǎn)生hf，進而直接影響到材料循環(huán)過程中的容量保持率，而目前的lipf6基碳酸酯電解液又容易產(chǎn)生hf等游離酸，尤其高溫下更易產(chǎn)生hf，使電解液酸化，從而導致電極材料的酸化腐蝕以及電池性能的急劇惡化，而且不論是正極材料表面包覆還是電解液添加劑，其作用都是減少材料與電解液之間的直接接觸，材料表面防止hf等游離酸的腐蝕，但是卻不能完全阻止電解液中hf等的生成的固有缺陷。
本發(fā)明從上述缺陷出發(fā)，特別提出來一種無水電解液，創(chuàng)造性的使用添加劑a，該類添加劑a與h2o(和/或hf等游離酸)反應，有效捕獲電解液中少量的水和少量的hf等游離酸，大大降低電解液中游離酸的含量，從而防止了電極材料的酸化腐蝕，穩(wěn)定電解液/電極界面，最終維持電極材料的循環(huán)穩(wěn)定性。
本發(fā)明還提供了一種鋰離子電池，包括正極和電解液；所述電解液為上述技術方案任意一項所述的電解液。
本發(fā)明對所述正極材料或鋰離子電池沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的鋰電池正極材料和鋰離子電池即可，本領域技術人員可以根據(jù)應用情況、產(chǎn)品性能以及質量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述正極材料優(yōu)選為三元正極材料，即所述鋰離子電池優(yōu)選為三元正極材料鋰離子電池，更優(yōu)選為高鎳三元正極材料，即所述鋰離子電池更優(yōu)選為高鎳三元正極材料鋰離子電池。
本發(fā)明對所述鋰離子電池的其他組成或參數(shù)沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的鋰離子電池的常規(guī)組成或參數(shù)即可，本領域技術人員可以根據(jù)應用情況、產(chǎn)品性能以及質量要求進行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述鋰離子電池優(yōu)選還包括負極、隔膜、電池外殼等等。
本發(fā)明提供了一種非水電解液及高鎳三元正極材料電池，本發(fā)明從電解液的改善方面入手，創(chuàng)造性的在非水電解液中加入烷基胺類化合物、含si-n鍵類化合物(硅氮類化合物)和硅氧烷類化合物中至少一種，本發(fā)明提供的非水電解液具有極低的游離酸含量，將其應用于以高鎳三元正極材料的鋰離子電池中，能夠有效的提高鋰離子電池的循環(huán)性能、高溫循環(huán)性能及高溫存儲性能。
實驗結果表明，采用本發(fā)明提供的電解液制備的鋰離子電池具有較好的常溫、高溫循環(huán)穩(wěn)定性和高溫存儲性能，室溫25℃下充放電循環(huán)200周，電池的容量保持率為65％～90％；高溫60℃下充放電循環(huán)100周后，電池的容量保持率為51％～81％；55℃下存儲30天后，開路電壓ocv下降率為1.7％～11％、電池的容量保持率為62％～89％。然而，裝配現(xiàn)有常規(guī)碳酸酯電解液的鋰離子電池，在室溫25℃下充放電循環(huán)200周，電池的容量保持率僅為23％～54％；高溫60℃下充放電循環(huán)100周后，電池的容量保持率僅為16％～32％；55℃下存儲30天后，開路電壓ocv下降率僅為18％～34％、電池的容量保持率為51％～60％。
為了進一步說明本發(fā)明，以下結合實施例對本發(fā)明提供的一種電解液及鋰離子電池進行詳細描述，但是應當理解，這些實施例是在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，只是為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權利要求的限制，本發(fā)明的保護范圍也不限于下述的實施例。
本發(fā)明以下實施例所用到的試劑均為市售商品。
以下實施例中所用的添加劑a的種類有：
實施例1～10
有機溶劑選自碳酸酯類溶劑即碳酸乙烯酯ec和碳酸二甲酯dmc的混合液，其體積比為3：7。
鋰鹽分別選自lipf6和以n原子為中心的鋰鹽litfsi，使其摩爾濃度均為1moll-1。
添加劑a選自上述式1～9、添加劑b優(yōu)選為lipf6(質量百分比為2％)、添加劑c優(yōu)選為1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯(ps，質量百分比為1％)，最后得到鋰離子電池電解液。
對比例1～2
采用常規(guī)的鋰離子電池用電解液，有機溶劑選自碳酸酯類溶劑即碳酸乙烯酯ec和碳酸二甲酯dmc的混合液，其體積比為3：7。
鋰鹽分別選自lipf6和以n原子為中心的鋰鹽litfsi，使其摩爾濃度均為1moll-1。
實施例11
對本發(fā)明實施例1～10和對比例1～2中所示的電解液進行平行性能檢測，
參見圖1，圖1為本發(fā)明實施例和對比例中用于測試的1000mah軟包疊片電池的外觀圖。
將上述制備的鋰離子電池電解液分別注入到1000mah軟包疊片電池。進行測試。
正極為高鎳三元材料ncm鎳鈷錳酸鋰(811)，負極為人造石墨，隔膜為celgard2075。
測試條件：充放電電壓區(qū)間為2.5～4.3v；
常溫循環(huán)性能：30℃常溫1c倍率下充放電循環(huán)200次；
高溫性能測試：在60℃高溫1c倍率下充放電循環(huán)100次；
高溫儲存性能：滿電荷狀態(tài)下的待測電池置于55℃儲存30天，測試電池儲存后的開路電壓ocv下降率及容量保持率。
參見表1，表1為本發(fā)明實施例11制備的鋰離子電池中電解液配方以及性能測試結果
表1
從表1測試數(shù)據(jù)可知，采用添加劑a的電解液的高鎳三元正極電池的室溫、高溫循環(huán)性能及高溫存儲性能均明顯優(yōu)于不含添加劑的對比例1的電池。當電解液中鋰鹽為以n原子為中心的鋰鹽時，與對比例2相比，添加劑a、b、c聯(lián)用可以明顯提高電池的各項性能。
以上對本發(fā)明提供的一種非水電解液及高鎳三元正極材料電池進行了詳細的介紹，本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本領域的任何技術人員都能夠實踐本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，和實施任何結合的方法。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權利要求的保護范圍內(nèi)。本發(fā)明專利保護的范圍通過權利要求來限定，并可包括本領域技術人員能夠想到的其他實施例。如果這些其他實施例具有近似于權利要求文字表述的結構要素，或者如果它們包括與權利要求的文字表述無實質差異的等同結構要素，那么這些其他實施例也應包含在權利要求的范圍內(nèi)。