技术领域本发明属于锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子电池电解液及包含该锂离子电池电解液的锂离子电池。
背景技术：
20世纪90年代以来，纯电动及混合动力汽车作为一项新技术的开发，得到了美国、日本、欧洲等发达国家和地区的高度重视，并取得了一些重大的研究成果和进展。2004年我国已经超过德国成为世界上第三汽车大国，估计今后3-5年内我国会一跃成为世界第一汽车大国，若不采取措施，随之而来的能源问题、环境问题、健康问题以及交通问题将会更为严峻。因此，不断完善动力锂离子电池与电动技术对缓解我国及全球的能源与环境问题具有重要的社会和战略意义。目前，电动汽车的各种特性主要依赖于电池，这对电池的能量密度、功率密度及循环性能提出了更高要求。单体电芯在倍率充放电过程中的温度一般为50-60℃，电池成组后受空间、散热等因素的影响，电池运行温度可能高至70-80℃，电解液作为电池重要的组成之一，是影响电池使用温度的关键因素。LiPF6是目前商品化锂电池主要应用的锂盐，LiPF6在高温下会发生热分解，生成PF5，PF5会进一步与电解液中的水分发生水解反应生成HF。HF的存在会造成正极材料发生金属溶解，正极溶出的亚铁离子会在负极沉积，并恶化负极的性能，铁沉积物可能会催化电解液的分解，从而使负极阻抗显著增加，导致电池容量的衰减，甚至可能造成内短路，存在严重安全隐患。现有的改善电池高温及安全性能主要是通过向电解液添加高温成膜剂、产气抑制剂、取代部分LiPF6锂盐等方法进行改善，但作用效果有限。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明提供一种锂离子电池电解液及锂离子电池，旨在改善锂离子电池的高温性能，降低内部短路风险。本发明是这样实现的，一种锂离子电池电解液，所述电解液包括锂盐、有机溶剂和功能添加剂，所述功能添加剂为1,4,8,11-四氮杂环十四烷(TAC)，其结构式如下：本发明还提供了一种锂离子电池，包括所述的电解液。有益效果：本发明通过向电解液中加入一种新型功能添加剂TAC，其能与电解液中、正极材料溶出、导电剂SP中的金属离子形成配位化合物。该配位化合物提高了金属离子沉积的热力学反应能垒，从而使沉积反应需要更低的电位值；形成的配位化合物分子为大环类结构，具有一定的位阻效应，也能降低沉积反应动力学。在电解液中添加有TAC的锂离子电池中，由TAC形成的配位化合物抑制了金属离子的沉积，显著提高了电池的高温性能和安全性能。此外，本发明中的TAC作为功能添加剂，只需很低的添加量即可发挥明显效果。附图说明图1是现有技术提供的LiPF6受热分解生成HF、PF5的反应式；图2是本发明提供的TAC的结构式；图3a是本发明实施例提供的TAC与金属离子形成的配位化合物的结构式，图3b是TAC降低沉积反应动力学的机理；图4是本发明实施例提供的由电解液A，B，C制备的锂离子电池的循环性能测试图；图5是本发明实施例提供的由电解液A、B和C制备的锂离子电池的负极/电解液界面SEI膜的阻抗测试结果图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。LiPF6电化学稳定性高，不腐蚀铝箔，但其热稳定性差，受热会分解生成HF、PF5等强酸性产物(反应过程如图1)，这些产物与磷酸铁锂正极反应造成材料中铁溶出，加上磷酸铁锂正极、导电剂SP等材料中存在，或制作过程引入微量的铁杂质，均造成亚铁离子在负极沉积，导致电池自放电大；另外还会破坏SEI膜，催化电解液分解，增大负极表面阻抗，电池性能加速衰减；沉积物还会刺穿隔膜，造成内部短路。发明人经潜心研究发现：1,4,8,11-四氮杂环十四烷TAC(结构式如图2)作为功能添加剂可以与金属离子形成强的螯合物，有效抑制金属离子的沉积，保护负极SEI膜，从而改善高温性能，降低内部短路风险。具体是TAC分子为四配位基环状配体，电化学性能稳定，在锂离子工作电压范围内不发生分解副反应；TAC能与电解液中、正极材料溶出、导电剂SP中的金属离子形成1:1的配位化合物，提高热力学反应能垒，从而沉积反应需要更低的电位值；另由于分子为大环类结构，具有一定的位阻效应，也能降低沉积反应动力学(机理如图3a和图3b所示)。因此，1,4,8,11-四氮杂环十四烷TAC是一种很有潜力的电解液添加剂。按照本发明的技术方案制备锂离子电池电解液，所述电解液包括锂盐、有机溶剂和功能添加剂，所述功能添加剂为1,4,8,11-四氮杂环十四烷，其结构式如下：具体地，所述功能添加剂在所述电解液中的浓度为0.01-0.1mol/L。所述锂盐包括LiPF6、LiBF4、LiBOB、LiODFB、LiN2(CF3SO2)、LiN2(F3SO2)、LiN2(C2F5SO2)和LiCF3SO3中的至少一种；所述锂盐的浓度为0.8mol/L～1.5mol/L。所述有机溶剂包括环状碳酸酯和/或线性碳酸酯，具体包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、γ-丁内酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯和丙酸乙酯中的至少一种。具体地，所述电解液还包括其他功能添加剂，所述其他功能添加剂包括碳酸亚乙烯酯、1,3-丙磺酸内酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙烯酯、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、1,3-丙烯磺酸内酯、甲烷二磺酸亚甲酯、1,4-丁磺酸内酯、联苯、氟苯、环己基苯、叔丁基苯、六甲基二硅胺和七甲基二硅胺中的至少一种；所述其他功能添加剂在所述电解液中的质量百分比含量为0.5-10％。TAC能与电解液中的金属离子络合形成配位化合物，可防止金属离子在负极表面沉积，保护SEI膜，降低由于沉积物刺穿隔膜引起内部短路的风险，从根本上解决动力电池高温循环及安全性能。具体为，TAC分子为四配位基环状配体，电化学性能稳定，在锂离子工作电压范围内不发生分解副反应；TAC能与电解液中、正极材料溶出、导电剂SP中的金属离子形成1:1的配位化合物，该配位化合物提高了热力学反应能垒，从而沉积反应需要更低的电位值；另外，由于该配位化合物分子为大环类结构，具有一定的位阻效应，也能降低沉积反应动力学。对比例1室温下，在充满氩气的手套箱中将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)按照质量比1:1:1进行混合，向其中添加质量百分含量为2％的碳酸亚乙烯酯(VC)，再加入锂盐六氟磷酸锂LiPF6溶解至浓度为1.1mol/L，制备成电解液A。实施例1室温下，在充满氩气的手套箱中将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)按照质量比1:1:1进行混合，向其中添加质量百分含量为2％的碳酸亚乙烯酯(VC)和0.05mol/L的TAC，再加入锂盐六氟磷酸锂LiPF6溶解至浓度为1.1mol/L，制备成电解液B。实施例2室温下，在充满氩气的手套箱中将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)按照质量比1:1:1进行混合，向其中添加质量百分含量为2％的碳酸亚乙烯酯(VC)和0.1mol/L的TAC，再加入锂盐六氟磷酸锂LiPF6溶解至浓度为1.1mol/L，制备成电解液C。在对比例1、实施例1和2中，对比例1未添加TAC，实施例2和3均添加了TAC、且实施例2的添加量是实施例1的两倍。以铁锂作为正极、石墨作为负极，使用对比例1、实施例1和2电解液组装成圆柱全电池，以0.5C电流在65℃高温条件下进行倍率充放电，测定各电池循环性能，测定结果如图4所示。从图4可以看出：A、B和C三种电解液在65℃高温、0.5C循环350周时的容量保持率分别为89％、95％、95％。由此可知，TAC功能添加剂的加入能有效改善动力电池的高温循环性能，无TAC功能添加剂电解液体系中，高温条件下电池中的铁杂质在负极表面沉积，SEI膜被破坏，催化电解液分解，界面阻抗增大，导致电池性能的快速衰减，循环跳水。此外，TAC功能添加剂只需很低的添加量即可达到改善效果，过多添加并不能进一步提高改善作用。另外，图5是由A、B和C三种电解液制备的锂离子电池的负极/电解液界面SEI膜的阻抗测试结果。从图5中可以看出：TAC的加入能有效降低电池负极/电解液界面SEI膜的阻抗，有效保护电池负极表面，过多添加并不能进一步提高改善作用。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。