本發(fā)明涉及鋰離子電池，具體而言，涉及一種用于鋰離子電池的電解液添加劑、電池電解液和鋰離子電池。
背景技術(shù)：
1、在鋰離子電池中，電解液是鋰離子電池內(nèi)部的鋰離子傳輸?shù)年P(guān)鍵介質(zhì)，對維持電解液的導(dǎo)電性能至關(guān)重要。電解液中鋰鹽的存在確保了電化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行，直接影響電池的功率特性、循環(huán)穩(wěn)定性和安全性。尤其是，鋰鹽中的含氟鋰鹽因其顯著提升電池性能的獨特優(yōu)勢而備受青睞。相對于其他鋰鹽，含氟鋰鹽（如lipf6、lifsi、litfsi等）具備更優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性，在增強電解液的低溫性能，拓寬電化學(xué)窗口，提升鋰離子電池在極端條件下的導(dǎo)電性和工作電壓范圍，提高鋰離子電池的能量密度和安全性等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
2、然而，含氟鋰鹽有其固有的局限性，電解液無法避免的微量水分極易引發(fā)含氟鋰鹽自催化水解反應(yīng)，成為了限制鋰離子電池性能提升的關(guān)鍵瓶頸。具體而言，含氟鋰鹽在水解過程會釋放出腐蝕性強的氫氟酸（hf），加速正極材料中過渡金屬（如鎳ni）的溶解，其中ni2+的損失率甚至高達(dá)15%，嚴(yán)重影響了鋰離子電池的電化學(xué)性能。其中，應(yīng)用較為廣泛的六氟磷酸鋰（lipf6），因其具有卓越的離子電導(dǎo)率，寬廣的電化學(xué)窗口和與電極材料的出色兼容性被廣泛使用，其水解尤為嚴(yán)重，而且還會釋放強路易斯酸五氟化磷（pf5），進(jìn)而催化碳酸酯溶劑的連串分解反應(yīng)，最終導(dǎo)致電解液粘度異常升高，電池界面阻抗顯著增加，影響鋰離子的傳輸效率和電池的循環(huán)壽命。更為嚴(yán)峻的是，上述情況在高溫或者濕度較大的條件下更為突出，使得電池容量衰減速率相較于常溫下提升3~5倍，熱失控的風(fēng)險也隨之顯著增加，嚴(yán)重限制了鋰離子電池的安全性和穩(wěn)定性。
3、與此同時，隨著對電池能量密度和工作溫度范圍要求的日益提高，高鎳正極（含鎳比例>80%）和硅碳負(fù)極的廣泛應(yīng)用對電解液提出了更高要求。在這些先進(jìn)電極材料體系中，傳統(tǒng)碳酸酯電解液容易在電極表面形成富含有機成分的sei膜（固體電解質(zhì)界面膜），如常見的liroco2（鋰烷基碳酸鹽）。這類sei膜機械強度低，不能有效抑制鋰枝晶的生長，導(dǎo)致鋰離子在負(fù)極上的沉積不均勻，從而加速電池容量的衰減。也就是說，當(dāng)前電解液設(shè)計面臨的挑戰(zhàn)不僅在于解決含氟鋰鹽的水解導(dǎo)致的電池電解液不穩(wěn)定問題，還需有效應(yīng)對高鎳正極/硅碳負(fù)極在循環(huán)過程中的枝晶生長及界面不穩(wěn)定現(xiàn)象。
4、因此，如何開發(fā)一種電解液添加劑，能夠同步抑制含氟鋰鹽的水解反應(yīng)和優(yōu)化電極界面性能，成為實現(xiàn)鋰離子電池在高溫、高電壓等條件下長期穩(wěn)定循環(huán)的迫切需求。為此，特提出本發(fā)明。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于鋰離子電池的電解液添加劑、電池電解液和鋰離子電池，以解決現(xiàn)有技術(shù)中由于含氟鋰鹽的水解導(dǎo)致的電池電解液不穩(wěn)定問題，以及高鎳正極/硅碳負(fù)極電池在循環(huán)過程中的枝晶生長及界面不穩(wěn)定問題，旨在有效抑制含氟鋰鹽電解液中水解反應(yīng)，優(yōu)化電極界面性能，進(jìn)一步提高鋰離子電池在高溫、高電壓等條件下長期穩(wěn)定循環(huán)性能和安全性。
2、本申請?zhí)峁┝艘环N用于鋰離子電池的電解液添加劑，該電解液添加劑包括第一組分和第二組分；其中，第一組分為含有氰基的鋰鹽，第二組分為含硫有機化合物；第一組分和第二組分的重量比為（1~2）:（0.5~5）。
3、進(jìn)一步地，第一組分和第二組分的重量比為（1~1.5）:（1~3）；和/或，含有氰基的鋰鹽選自4,5-二氰基-2-(三氟甲基)咪唑鋰、雙(五氟乙基磺酰基)氰胺鋰、三氟氰基硼酸鋰或三(五氟乙基)三氰基硼酸鋰中的一種或多種；和/或，含硫有機化合物為環(huán)狀含硫有機化合物和/或鏈狀含硫有機化合物。
4、進(jìn)一步地，含硫有機化合物為環(huán)狀含硫有機化合物；和/或，環(huán)狀含硫有機化合物選自1,3-二噻烷或1,4-二噻烷中的至少一種；和/或，鏈狀含硫有機化合物選自有機硫酸酯化合物或三亞甲基硫酸酯中的至少一種。
5、進(jìn)一步地，電解液添加劑中還包括第三組分，第三組分為碳酸酯和/或磺內(nèi)酯。
6、進(jìn)一步地，碳酸酯選自氟代碳酸乙烯酯、碳酸亞乙烯酯和碳酸丙烯酯中的一種或多種；和/或，磺內(nèi)酯選自丙烷磺內(nèi)酯和/或丁烷磺內(nèi)酯。
7、進(jìn)一步地，電解液添加劑中，第一組分與第三組分的重量比為（0.5~2）:1。
8、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種電池電解液，該電池電解液包括鋰鹽、有機溶劑和電解液添加劑，其中，電解液添加劑為上述用于鋰離子電池的電解液添加劑。
9、進(jìn)一步地，電池電解液中，用于鋰離子電池的電解液添加劑的重量含量為1~10%；和/或，電池電解液中，用于鋰離子電池的電解液添加劑的重量含量為2.5~9%。
10、進(jìn)一步地，電池電解液中，鋰鹽的濃度為0.8~1.5mol/l；和/或，鋰鹽為含氟鋰鹽；和/或，鋰鹽為六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰、二氟磷酸鋰和雙氟磺酰亞胺鋰中的一種或多種；和/或，鋰鹽為六氟磷酸鋰與四氟硼酸鋰、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰、氟磷酸鋰和雙氟磺酰亞胺鋰中的一種或多種復(fù)配；和/或，有機溶劑選自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的一種或多種。
11、根據(jù)本發(fā)明的第三方面，還提供了一種鋰離子電池，該鋰離子電池包括上述電池電解液。
12、進(jìn)一步地，鋰離子電池還包括正極極片和負(fù)極極片；正極極片包括第一集流體和位于第一集流體一側(cè)表面的正極材料層，正極材料層的材料包括正極活性材料；負(fù)極極片包括第二集流體和位于第二集流體一側(cè)表面的負(fù)極材料層，負(fù)極材料層的材料包括負(fù)極活性材料。
13、進(jìn)一步地，正極活性材料為三元材料；三元材料的化學(xué)式為linixmnycozo2，其中，0.8≤x＜1，且x+y+z=1，且y和z均不為0；和/或，負(fù)極活性材料選自天然石墨、人造石墨、硅材料和硅碳材料中的一種或多種。
14、本發(fā)明提供的電解液添加劑包括第一組分和第二組分；其中，第一組分為含有氰基的鋰鹽，第二組分為含硫有機化合物；第一組分和第二組分的重量比為（1~2）:（0.5~5）。本申請通過控制上述兩種添加劑組分的比例，并在二者的協(xié)同作用下，能夠有效改善電池電解液中含氟鋰鹽的水解帶來的電池性能的下降問題，還能進(jìn)一步改善電池電解液的界面性能，從而能夠進(jìn)一步提高鋰離子電池的高溫循環(huán)穩(wěn)定性，為高能量密度、高安全性、低阻抗的鋰離子電池的商業(yè)化應(yīng)用提供了全新的技術(shù)方案。
1.一種用于鋰離子電池的電解液添加劑，其特征在于，所述電解液添加劑包括第一組分和第二組分；其中，所述第一組分為含有氰基的鋰鹽，所述第二組分為含硫有機化合物；所述第一組分和所述第二組分的重量比為（1~2）:（0.5~5）。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋰離子電池的電解液添加劑，其特征在于，所述第一組分和所述第二組分的重量比為（1~1.5）:（1~3）；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于鋰離子電池的電解液添加劑，其特征在于，所述含硫有機化合物為所述環(huán)狀含硫有機化合物；
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的用于鋰離子電池的電解液添加劑，其特征在于，所述電解液添加劑中還包括第三組分，所述第三組分為碳酸酯和/或磺內(nèi)酯。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于鋰離子電池的電解液添加劑，其特征在于，所述碳酸酯選自氟代碳酸乙烯酯、碳酸亞乙烯酯和碳酸丙烯酯中的一種或多種；
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于鋰離子電池的電解液添加劑，其特征在于，所述電解液添加劑中，所述第一組分與所述第三組分的重量比為（0.5~2）:1。
7.一種電池電解液，其特征在于，所述電池電解液包括鋰鹽、有機溶劑和電解液添加劑，其中，所述電解液添加劑為權(quán)利要求1至6中任一項所述的用于鋰離子電池的電解液添加劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池電解液，其特征在于，所述電池電解液中，所述用于鋰離子電池的電解液添加劑的重量含量為1~10%；
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的電池電解液，其特征在于，所述電池電解液中，所述鋰鹽的濃度為0.8~1.5mol/l；
10.一種鋰離子電池，其特征在于，所述鋰離子電池包括權(quán)利要求7至9中任一項所述的電池電解液。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的鋰離子電池，其特征在于，所述鋰離子電池還包括正極極片和負(fù)極極片；
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的鋰離子電池，其特征在于，所述正極活性材料為三元材料；所述三元材料的化學(xué)式為linixmnycozo2，其中，0.8≤x＜1，且x+y+z=1，且y和z均不為0；