本發(fā)明屬于鋰離子電池材料領(lǐng)域，具體涉及一種非水電解液和使用該電解液的鋰二次電池。

背景技術(shù)：

鋰二次電池由于具有能量密度高、輸出電壓高、循環(huán)壽命長、環(huán)境污染小等優(yōu)點，在電子產(chǎn)品、電動汽車、航空航天、儲能等領(lǐng)域有著極其重要的應(yīng)用。然而，近年來，鋰二次電池對能量密度、循環(huán)性能、高低溫性能、倍率性能等提出了更高的要求。

電解液作為鋰二次電池的重要組成部分，號稱鋰二次電池的“血液”，是影響鋰二次電池性能的重要因素，而電解液的添加劑又是其中極為關(guān)鍵的組分。一種或多種優(yōu)良的電解液添加劑在鋰二次電池中發(fā)生正面的電化學作用，可以改善電池的動力學特性，從而對電池的綜合性能具有明顯的提升。如申請?zhí)枮?01610200202.X，發(fā)明名稱為“一種非水電解液及使用該非水電解液的鋰二次電池”的中國專利，其公開了一種非水電解液，包括非水有機溶劑、鋰鹽和添加劑，添加劑含有甲烷二磺酸亞甲酯化合物和烷氧基類化合物，可以在正負極表面形成穩(wěn)定的鈍化膜，改善鋰二次電池的高溫存儲和循環(huán)性能。申請?zhí)枮?01610208000.X，發(fā)明名稱為“一種電解液以及包括該電解液的鋰二次電池”的中國專利，其公開了一種電解液，包括鋰鹽、有機溶劑和添加劑，添加劑包括硅氧二腈類化合物和負極成膜添加劑，其可在正負極表面形成穩(wěn)定的鈍化膜，可避免電解液成分被氧化，同時還可以有效清除電解液中產(chǎn)生的質(zhì)子酸和路易斯酸，提升鋰二次電池在高壓和高溫工作條件下的循環(huán)穩(wěn)定性。

然而，磺酸鹽類和腈類是鋰二次電池電解液眾所周知的添加劑，它們大都存在或多或少的缺陷。如應(yīng)用最廣泛的1,3-磺酸丙內(nèi)酯，已被歐盟列為限制使用的物質(zhì)；如上述專利的甲烷二磺酸亞甲酯，雖然其能提高電池的高低溫性能，但其本身穩(wěn)定性極差，使電解液保質(zhì)期明顯縮短；如丁二腈、己二腈、己烷三腈等一系列腈類物質(zhì)，其形成的鈍化膜阻抗較大，不利于電池的倍率放電和低溫放電。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決以上現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種非水電解液。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種使用上述電解液的鋰二次電池。

本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種非水電解液，所述非水電解液由非水有機溶劑、鋰鹽和添加劑構(gòu)成，所述添加劑包括吡啶硼酸頻哪醇酯類化合物和苯硼酸頻哪醇酯類化合物中的至少一種。

優(yōu)選地，所述吡啶硼酸頻哪醇酯類化合物包括2-吡啶硼酸頻哪醇酯、3-吡啶硼酸頻哪醇酯、4-吡啶硼酸頻哪醇酯、2-甲基吡啶-3-硼酸頻哪醇酯、2-氟吡啶-5-硼酸頻哪醇酯、3-氟吡啶-4-硼酸頻哪醇酯、2-甲氧基-5-吡啶硼酸頻哪醇酯、6-甲氧基吡啶-3-硼酸頻哪醇酯、2-氟-6-甲基吡啶-3-硼酸頻哪醇酯或2-氰基吡啶-4-硼酸頻哪醇酯。

優(yōu)選地，所述苯硼酸頻哪醇酯類化合物包括苯硼酸頻哪醇酯、3-(三氟甲基)苯硼酸頻哪醇酯、4-氰甲基苯硼酸頻哪醇酯、4-(甲磺?；?苯硼酸頻哪醇酯、4-(2-吡啶基)苯硼酸頻哪醇酯或4-(3-吡啶基)苯硼酸頻哪醇酯。

所述添加劑中吡啶硼酸頻哪醇酯類化合物或苯硼酸頻哪醇酯類化合物在非水電解液中的質(zhì)量百分含量優(yōu)選為0.1％～10％，更優(yōu)選為0.3％～5％。

所述的非水有機溶劑為碳酸酯、羧酸酯、醚、氟代碳酸酯、氟代羧酸酯、氟代醚中的一種或幾種。

所述的鋰鹽為六氟磷酸鋰、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰、雙(氟磺酰)亞胺鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、四氟硼酸鋰、二氟磷酸鋰、二氟草酸磷酸鋰、4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑鋰、高氯酸鋰中的一種或幾種。

一種鋰二次電池，該鋰二次電池所使用的電解液為本發(fā)明所述的非水電解液。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點及有益效果：

(1)本發(fā)明首次將吡啶硼酸頻哪醇酯類化合物和苯硼酸頻哪醇酯類化合物應(yīng)用于鋰二次電池電解液，豐富了電解液添加劑的種類和選擇范圍；

(2)本發(fā)明所使用的吡啶硼酸頻哪醇酯類化合物和苯硼酸頻哪醇酯類化合物添加劑在鋰二次電池正負極表面能形成穩(wěn)定的鈍化膜，該鈍化膜能有效抑制電解液與正負極材料的直接接觸，并具有良好的鋰離子遷移動力學特性，從而能明顯提高鋰二次電池的循環(huán)、倍率和高低溫各項性能。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

對比例1

將溶劑碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯/碳酸二乙酯按質(zhì)量比1:1:1混合，按電解液總質(zhì)量計算在混合溶劑中添加12.5％的六氟磷酸鋰，得本對比例的電解液；將所得電解液注入包含正極極片、隔膜和負極極片的未注液電芯中，制作成鋰二次電池，得本對比例的電池。

對比例2

將溶劑碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯/乙酸丙酯按質(zhì)量比1:2:1混合，按電解液總質(zhì)量計算在混合溶劑中添加1％的碳酸亞乙烯酯、12％的六氟磷酸鋰和1％的雙(氟磺酰)亞胺鋰，得本對比例的電解液；將所得電解液注入與對比例1相同的電芯中，制作成鋰二次電池，得本對比例的電池。

實施例1

在對比例1的電解液基礎(chǔ)上添加占電解液總質(zhì)量0.1％的2-吡啶硼酸頻哪醇酯，得本實施例的電解液；將所得電解液注入與對比例1相同的電芯中，制作成鋰二次電池，得本實施例的電池。

實施例2

在對比例1的電解液基礎(chǔ)上添加占電解液總質(zhì)量10％的3-吡啶硼酸頻哪醇酯，得本實施例的電解液；將所得電解液注入與對比例1相同的電芯中，制作成鋰二次電池，得本實施例的電池。

實施例3

在對比例1的電解液基礎(chǔ)上添加占電解液總質(zhì)量0.3％的4-吡啶硼酸頻哪醇酯，得本實施例的電解液；將所得電解液注入與對比例1相同的電芯中，制作成鋰二次電池，得本實施例的電池。

實施例4

在對比例1的電解液基礎(chǔ)上添加占電解液總質(zhì)量5％的2-甲基吡啶-3-硼酸頻哪醇酯，得本實施例的電解液；將所得電解液注入與對比例1相同的電芯中，制作成鋰二次電池，得本實施例的電池。

實施例5

在對比例1的電解液基礎(chǔ)上添加占電解液總質(zhì)量2％的2-氟吡啶-5-硼酸頻哪醇酯，得本實施例的電解液；將所得電解液注入與對比例1相同的電芯中，制作成鋰二次電池，得本實施例的電池。

實施例6

在對比例1的電解液基礎(chǔ)上添加占電解液總質(zhì)量1％的4-吡啶硼酸頻哪醇酯和1％的3-氟吡啶-4-硼酸頻哪醇酯，得本實施例的電解液；將所得電解液注入與對比例1相同的電芯中，制作成鋰二次電池，得本實施例的電池。

實施例7

在對比例1的電解液基礎(chǔ)上添加占電解液總質(zhì)量0.5％的3-吡啶硼酸頻哪醇酯、0.5％的2-甲氧基-5-吡啶硼酸頻哪醇酯和1％的6-甲氧基吡啶-3-硼酸頻哪醇酯，得本實施例的電解液；將所得電解液注入與對比例1相同的電芯中，制作成鋰二次電池，得本實施例的電池。

實施例8

在對比例2的電解液基礎(chǔ)上添加占電解液總質(zhì)量0.5％的2-氟-6-甲基吡啶-3-硼酸頻哪醇酯，得本實施例的電解液；將所得電解液注入與對比例1相同的電芯中，制作成鋰二次電池，得實施例8的電池。

實施例9

在對比例2的電解液基礎(chǔ)上添加占電解液總質(zhì)量7％的2-氰基吡啶-4-硼酸頻哪醇酯，得本實施例的電解液；將所得電解液注入與對比例1相同的電芯中，制作成鋰二次電池，得本實施例的電池。

實施例10

在對比例2的電解液基礎(chǔ)上添加占電解液總質(zhì)量3％的苯硼酸頻哪醇酯，得本實施例的電解液；將所得電解液注入與對比例1相同的電芯中，制作成鋰二次電池，得本實施例的電池。

實施例11

在對比例2的電解液基礎(chǔ)上添加占電解液總質(zhì)量4％的3-(三氟甲基)苯硼酸頻哪醇酯，得本實施例的電解液；將所得電解液注入與對比例1相同的電芯中，制作成鋰二次電池，得本實施例的電池。

實施例12

在對比例2的電解液基礎(chǔ)上添加占電解液總質(zhì)量0.8％的4-氰甲基苯硼酸頻哪醇酯，得本實施例的電解液；將所得電解液注入與對比例1相同的電芯中，制作成鋰二次電池，得本實施例的電池。

實施例13

在對比例2的電解液基礎(chǔ)上添加占電解液總質(zhì)量0.4％的4-(甲磺?；?苯硼酸頻哪醇酯和1％的4-(2-吡啶基)苯硼酸頻哪醇酯，得本實施例的電解液；將所得電解液注入與對比例1相同的電芯中，制作成鋰二次電池，得本實施例的電池。

實施例14

在對比例2的電解液基礎(chǔ)上添加占電解液總質(zhì)量0.9％的4-(3-吡啶基)苯硼酸頻哪醇酯、0.6％的2-氰基吡啶-4-硼酸頻哪醇酯和2％的3-(三氟甲基)苯硼酸頻哪醇酯，得本實施例的電解液；將所得電解液注入與對比例1相同的電芯中，制作成鋰二次電池，得本實施例的電池。

以上對比例及實施例所得鋰二次電池進行電化學性能測試：

將對比例1、對比例2和實施例1～14的電池測試25℃常溫1C倍率循環(huán)性能、45℃高溫1C倍率循環(huán)性能、25℃常溫5C倍率放電性能和-20℃低溫0.5C倍率放電性能，測試數(shù)據(jù)列于表1。

表1電池的循環(huán)、倍率和高低溫性能對比

從表1結(jié)果可知，相對對比例，本發(fā)明通過添加吡啶硼酸頻哪醇酯類化合物或苯硼酸頻哪醇酯類化合物的電解液能明顯提高鋰二次電池的常溫循環(huán)、高溫循環(huán)、倍率和低溫性能。

上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其它的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。