本发明涉及锂离子电池，具体是涉及一种三元高电压锂离子电池非水电解液及锂离子电池。
背景技术：
1、随着科技进步，人们对生活环境的质量要求不断提高，而化石能源的日益枯竭和消耗等带来的环境污染问题也越发严重，清洁可再生新能源的研究开发成为当务之急。目前已有大量新能源被开发使用，如太阳能、风能、潮汐能和地热能等，但这些能源在时间和空间上受限，需要适当的转换和存储才能使用。
2、锂离子电池作为一种绿色环保高能电池，是目前世界上最为理想也最具有潜力的可充电电池。相比于其他电池，其具备无记忆效应、可快速充放电、能量密度高、循环寿命长和无环境污染等一系列优点，因此广泛应用于小型电子设备，如笔记本电脑、摄像机、手机、电子手表等。然而，随着纯电动汽车、混合动力汽车及便携式储能设备等对锂离子电池容量要求的不断提高，人们期待研发具有更高能量密度、功率密度的锂离子电池来实现长久续航及储能。
3、提高工作电压可提升锂离子电池的能量密度，但传统碳酸酯电解液电化学窗口较窄，电压升高后，一方面电解液自身会发生分解；另一方面高压下正极氧化能力增强、大量的金属溶解、气体析出以及材料相变使得电池失效甚至引起安全事故。以上问题限制了高电压锂离子电池的发展，因此，需要开发耐高压的高性能高安全电解液。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种三元高电压锂离子电池非水电解液及锂离子电池。本发明的三元高电压锂离子电池非水电解液通过优化配方，在独特组合的多种组分的共同作用下，使电解液体系兼具高能量密度和高稳定性，有利于满足电解液在高电压下对循环、储存性能的需求，同时保证安全。
2、为达到本发明的目的，本发明的三元高电压锂离子电池非水电解液包含非水有机溶剂、电解质锂盐、成膜添加剂、草酸盐型添加剂、硅烷类添加剂，所述电解质锂盐不是草酸盐型，所述成膜添加剂中包含含氰基的磺酰类化合物，所述磺酰类化合物的结构式如式(ⅰ)所示：
3、
4、其中，取代基r1、r2独立地选自1-4个碳的烷基、苯基、氟基、磺酰基、氰基、异氰酸酯基基团。
5、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述磺酰类化合物选自以下结构式所示化合物中的至少一种：
6、
7、优选地，在本发明的一些实施例中，所述磺酰类化合物在电解液中的质量百分比为0.05-1％。
8、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述成膜添加剂中包含1,3-丙烷磺酸内酯(ps)、氟代碳酸乙烯酯(fec)、碳酸亚乙烯酯(vc)、硫酸亚乙酯(dtd)中的至少一种；优选地，在本发明的一些实施例中，所述成膜添加剂在电解液中的质量百分比为0.5-5％。
9、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述草酸盐类添加剂选自二氟双草酸磷酸锂(lidfop)、二氟草酸硼酸锂(lidfob)、四氟草酸磷酸锂(ltfop)和双草酸硼酸锂(libob)中的一种或多种；优选地，在本发明的一些实施例中，所述草酸盐类添加剂在电解液中的质量百分比为0.1-2％。
10、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述硅烷类添加剂选自三(三甲基硅基)磷酸酯(tmsp)、三(三甲基硅基)硼酸酯(tmsb)、三(三甲基硅基)亚磷酸酯(tmspi)中的一种或多种；优选地，在本发明的一些实施例中，所述硅烷类添加剂在电解液中的质量百分比为0.1-2％。
11、优选地，在本发明的一些实施例中，所述成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯(vc)或硫酸亚乙酯(dtd)，所述硅烷类添加剂为三(三甲基硅基)磷酸酯(tmsp)或三(三甲基硅基)硼酸酯(tmsb)；其中所述成膜添加剂在电解液中的质量百分比为0.3-0.7％，所述硅烷类添加剂在电解液中的质量百分比为0.3-1.2％。
12、进一步优选地，在本发明的一些实施例中，所述成膜添加剂为硫酸亚乙酯(dtd)时，所述草酸盐型添加剂中不含双草酸硼酸锂(libob)。
13、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述电解质锂盐选自六氟磷酸锂(lipf6)、双氟磺酰亚胺锂(lifsi)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(litfsi)、二氟磷酸锂(lipo2f2)、四氟硼酸锂(libf4)中的一种或多种。
14、优选地，在本发明的一些实施例中，所述电解质锂盐在电解液中的质量百分比为10～20％。
15、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述非水有机溶剂选自碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯酯(pc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸甲乙酯(emc)中的一种或多种。
16、另一方面，本发明还提供了一种三元高电压锂离子电池，所述高电压锂离子电池包括正极、负极、隔膜和本发明前述三元高电压锂离子电池非水电解液。
17、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述正极的活性物质为三元ncm材料；所述负极的材料为天然石墨、人造石墨、钛酸锂、硅氧负极、硅负极中的一种或多种。
18、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述高电压是指上限截止电压为4.35-4.5v。
19、与现有技术相比，本发明的优点在于：
20、(1)本发明的高电压锂离子电池非水电解液中，具有特定结构式磺酰类化合物所含有的官能团在负极形成无机成分多、有机层较薄、阻抗低的sei膜，提高电池倍率能力。其中，氟磺酰结构可提高sei膜中s元素的含量，降低界面电阻并加速锂离子运动的动力学；氰基与异氰酸酯基适配高电压环境，保护正极，优化水酸环境，抑制循环、储存过程中的阻抗增长，使电池储存性能提升，降低使用过程中的内阻增长和产气，综合地保证电池的循环稳定性和热稳定性。
21、(2)本发明的高电压锂离子电池非水电解液通过优化配方，结合特定结构含氰基的磺酰类化合物、草酸盐类添加剂、含硅硼酸酯添加剂的共同作用：含氰基的磺酰类添加剂正负极成膜，抑制产气、抑制循环和储存过程中的阻抗增加；草酸盐类添加剂发挥成膜作用，同时通过含氰基的磺酰类添加剂优化膜阻抗，抑制草酸盐类添加剂的产气副作用；通过含硅硼酸酯添加剂提高ec的氧化稳定性，提高li+迁移数，进而综合地确保高电压锂离子电池拥有优良的循环性能和储存性能，使电池体系兼具高能量密度和高稳定性。
1.一种三元高电压锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述三元高电压锂离子电池非水电解液包含非水有机溶剂、电解质锂盐、成膜添加剂、草酸盐型添加剂、硅烷类添加剂，所述电解质锂盐不是草酸盐型，所述成膜添加剂中包含含氰基的磺酰类化合物，所述磺酰类化合物的结构式如式(ⅰ)所示：
2.根据权利要求1所述的三元高电压锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述磺酰类化合物选自以下结构式所示化合物中的至少一种：
3.根据权利要求1所述的三元高电压锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述成膜添加剂中包含1,3-丙烷磺酸内酯(ps)、氟代碳酸乙烯酯(fec)、碳酸亚乙烯酯(vc)、硫酸亚乙酯(dtd)中的至少一种；优选地，所述成膜添加剂在电解液中的质量百分比为0.5-5％。
4.根据权利要求1所述的三元高电压锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述草酸盐类添加剂选自二氟双草酸磷酸锂(lidfop)、二氟草酸硼酸锂(lidfob)、四氟草酸磷酸锂(ltfop)和双草酸硼酸锂(libob)中的一种或多种；优选地，所述草酸盐类添加剂在电解液中的质量百分比为0.1-2％。
5.根据权利要求1所述的三元高电压锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述硅烷类添加剂选自三(三甲基硅基)磷酸酯(tmsp)、三(三甲基硅基)硼酸酯(tmsb)、三(三甲基硅基)亚磷酸酯(tmspi)中的一种或多种；优选地，所述硅烷类添加剂在电解液中的质量百分比为0.1-2％。
6.根据权利要求1所述的三元高电压锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯(vc)或硫酸亚乙酯(dtd)，所述硅烷类添加剂为三(三甲基硅基)磷酸酯(tmsp)或三(三甲基硅基)硼酸酯(tmsb)；其中所述成膜添加剂在电解液中的质量百分比为0.3-0.7％，所述硅烷类添加剂在电解液中的质量百分比为0.3-1.2％；优选地，所述成膜添加剂为硫酸亚乙酯(dtd)时，所述草酸盐型添加剂中不含双草酸硼酸锂(libob)。
7.根据权利要求1所述的三元高电压锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述电解质锂盐选自六氟磷酸锂(lipf6)、双氟磺酰亚胺锂(lifsi)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(litfsi)、二氟磷酸锂(lipo2f2)、四氟硼酸锂(libf4)中的一种或多种；优选地，所述电解质锂盐在电解液中的质量百分比为10～20％。
8.根据权利要求1所述的三元高电压锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述非水有机溶剂选自碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯酯(pc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸甲乙酯(emc)中的一种或多种。
9.一种三元高电压锂离子电池，其特征在于，所述高电压锂离子电池包括正极、负极、隔膜和权利要求1-8任一项所述三元高电压锂离子电池非水电解液。
10.根据权利要求9所述的三元高电压锂离子电池，其特征在于，所述正极的活性物质为三元ncm材料；所述负极的材料为天然石墨、人造石墨、钛酸锂、硅氧负极、硅负极中的一种或多种；优选地，所述高电压是指上限截止电压为4.35-4.5v。
