本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种电解液及使用该电解液的锂离子电池。
背景技术：
锂离子电池是一种二次电池，具有比能量高、比功率大、循环寿命长、自放电小等显著优点，现已广泛应用于移动通讯、数码相机、摄像机等电子产品中，并成为储能与动力电池发展的热点。
虽然锂离子电池产品的种类越来越丰富，但绝大多数锂离子电池在高温环境下使用时其电池容量呈现迅速衰减的特点，这主要是因为锂离子电池在首次充电过程中，锂离子与电解液会在正极表面形成一层固体电解质界面膜(sei)膜，在高温循环过程中，sei膜很容易遭到破坏，并导致被暴露的正极表面继续消耗电解液并形成新的sei膜，使得电池容量降低，因此sei膜形成的好坏对锂离子电池的高温存储和高温循环性能显得尤为重要。由于sei膜是由电解液分解产物组成的，因此电解液的组分很大程度上又决定了sei膜形成的好坏。寻求电解液中某种溶剂或添加剂能够在正极材料的表面发生反应形成良好而致密的sei膜，从而缓解电解液溶剂的分解，降低不可逆容量改善其高温循环和存储性能变得非常重要。
因此，急需开发一种能形成优良sei膜的电解液及使用该电解液的锂离子电池，以解决现有技术的不足。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种电解液，该电解液能促使形成较致密且热力学稳定较好的sei膜，进而提高锂离子电池的高温存储和高温循环性能。
本发明的另一目的是提供一种具有上述电解液的锂离子电池，该锂离子电池具有较好的高温存储和高温循环性能。
为实现以上目的，本发明提供了一种电解液，包括锂盐、非水有机溶剂和添加剂，添加剂包括环状磺酰亚胺化合物，环状磺酰亚胺化合物为下列化合物1和化合物2中的至少一种：
其中，r1、r8各自独立地选自氢、碱金属中的任一种，r2、r3、r4、r5、r6、r7、r9、r10、r11、r12、r13、r14各自独立地选自氢、卤素、含氧烃基、含硅烃基和含氰基取代的烃基中的任一种，其中m和n为0-3的整数。
与现有技术相比，本发明引入环状磺酰亚胺化合物作为添加剂，具有较低的空间位阻，且环状磺酰亚胺化合物可促使形成较致密且热力学稳定较好的sei膜，即使在高温、高电压等及其恶化的环境下，该sei膜都难以被破坏，从而减少正极材料与电解液的反应以保证电池容量的稳定性，从而提高锂离子电池的高温存储和高温循环性能。
较佳地，本发明的环状磺酰亚胺化合物为化合物1和化合物2的混合物，且重量比为1:1。
较佳地，本发明的环状磺酰亚胺化合物的质量占电解液总质量的0.1-5％；具体地，环状磺酰亚胺化合物的质量占电解液的总质量可以为但不限于0.1％、0.2％、0.5％、1％、2％、3％、4％、5％。当环状磺酰亚胺化合物的质量低于电解液总质量的0.1％时，比较难在正极活性材料表面上形成致密的sei膜，其高温存储和高温循环性能不佳；当环状磺酰亚胺化合物的质量大于电解液总质量的5％，形成的sei膜比较厚，不利于提高锂离子电池的高温存储和高温循环性能。
较佳地，本发明的环状磺酰亚胺化合物为下列式1-式7中的任一种：
较佳地，本发明的锂盐为lipf6、libf4、liclo4、libob、lidfob、lifap、liasf6、lisbf6、licf3so3、lin(so2cf3)2、lin(so2c2f5)2、lin(so2c4f9)2、lic(so2cf3)3、lipf2(c2o4)2、lipf4(c2o4)、lib(cf3)4或libf3(c2f5)中的至少一种或两种以上。
较佳地，本发明的锂盐在电解液中的浓度0.5-2.5mol/l。
较佳地，本发明的非水有机溶剂为碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯酯(pc)、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸甲乙酯(emc)、γ-丁内酯(gbl)、乙酸甲酯(ma)、乙酸乙酯(ea)、乙酸丙酯(ep)、乙酸丁酯(ba)、丙酸乙酯(ep)、丙酸丙酯(pp)和丙酸丁酯(bp)中的一种或两种以上。
较佳地，本发明的添加剂还包括功能添加剂，功能添加剂为氟代碳酸乙烯酯(fec)、二氟磷酸锂(lipo2f2)、碳酸亚乙酯(vc)、碳酸乙烯亚乙酯(vec)、1,3-丙烷磺内酯(1,3-ps)、1,4-丁烷磺内酯(bs)、1,3-丙烯磺内酯(pst)、亚硫酸亚乙酯(es)、硫酸乙烯酯(dtd)、甲烷二磺酸亚甲酯(mmds)、4,4'-联-1,3-二氧戊环-2,2'-二酮(bdc)；该功能添加剂的加入能够进一步提高锂离子电池的高温存储和高温循环性能。
较佳地，本发明的功能添加剂的质量占电解液总质量的0.5-5.0％，具体地，功能添加剂的质量占电解液的总质量可以为但不限于0.5％、1％、2％、3％、4％、5％。
本发明提供了一种锂离子电池，包括正极片、负极片及间隔于相邻正极片和负极片之间的隔离膜，还包括上述提及的电解液。
与现有技术相比，本发明的锂离子电池的电解液包括环状磺酰亚胺化合物添加剂，环状磺酰亚胺化合物可促使形成较致密且热力学稳定较好的sei膜，即使在高温、高电压等及其恶化的环境下，该sei膜都难以被破坏，从而减少正极材料与电解液的反应以保证电池容量的稳定性，从而提高锂离子电池的高温存储和高温循环性能。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案，但不构成对本发明的任何限制。
以下实施例中所用的试剂除了式5、式6外均为可商业购买的常规试剂。
式5可通过如下制备方法制得：
以1,1-二氧代-异噻唑烷-3-羧酸化合物为原料，在银盐与过硫酸盐的催化氧化作用下，过滤并重结晶后得到环状磺酰亚胺化合物式5。其合成路线如下所示：
式6可通过如下制备方法制得：
以1,2-乙二磺酸化合物为原料，通入三氯化磷与氨气，经高温反应后用柱层析分离，得到环状磺酰亚胺化合物式5。其合成路线如下所示：
实施例1
(1)电解液的制备：在氩气氛围下，水分含量＜1ppm的真空手套箱中配制电解液，该电解液包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、lipf6和式1。其中，碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯/碳酸二乙酯＝3/5/2(质量比)，lipf6的锂盐浓度为1.0mol/l，式1的含量占电解液总质量的0.5％，混合均匀，得到电解液。
(2)正极片的制备：将镍钴锰酸锂三元材料lini0.5mn0.3co0.2o2、粘接剂pvdf和导电剂superp按质量比95:1:4混合均匀制成一定粘度的锂离子电池正极浆料，将混制的浆料涂布在铝箔的两面后，烘干、辊压后得到正极片。
(3)负极片的制备：将人造石墨与导电剂superp、增稠剂cmc、粘接剂sbr(丁苯橡胶乳液)按质量比95:1.5:1.0:2.5的比例制成浆料，混合均匀，用混制的浆料涂布在铜箔的两面后，烘干、辊压后得到负极片。
(4)锂离子电池的制备：将正极片、隔离膜以及负极片以叠片的方式制成方形电芯，采用聚合物包装，灌装上述制备的电解液，经化成、分容等工序后制成容量为2300mah的锂离子电池。
实施例2-12和对比例1-4的电解液配方如表1所示，配制电解液的步骤同实施例1。
表1实施例和对比例的电解液组成成分
其中对比例2中式a的结构式如下所示：
其中对比例3中式b的结构式如下所示：
其中对比例4中式c的结构式如下所示：
对实施例1-12和对比例1-4获得的锂离子电池进行高温存储测试和高温循环性能测试，测试方法如下。锂离子电池性能测试结果见表2。
1.高温存储的测试方法
将分容完成的电池在常温状态下以1c充放电一次，再以1c将电池充满电后，在70℃条件下进行高温存储7d，取出电池进行1c放电。
2.高温循环测试
在45℃下以1c/1c对电池进行充放电循环测试400周，截止电压区间为3.0-4.4v。
表2锂离子电池性能测试结果
由表2可知，所有实施例的锂离子电池的高温存储性和高温循环性能均优于对比例，这表明在电解液中引入本发明的环状磺酰亚胺化合物，可以在正极活性材料表面上形成致密的sei膜，该sei膜具有较高的热力学稳定性和离子导电能力，即使在高温、高电压等及其恶化的环境下，都可以保护电解液不被氧化分解，保证锂离子电池性能的发挥，提高锂离子电池的高温存储和高温循环性能。
将实施例7和对比例2进行对比，发现式a可在一定程度上改善锂离子电池的高温存储性能，但是对锂离子电池的高温循环性能的改善并不明显，由于式a与式5的区别仅在于式a中存在一苯环，这表明苯环的存在反而不利于提高锂离子电池的高温循环性能。
将实施例7和对比例3进行对比，发现式b在改善锂离子电池的高温存储和高温循环性能方面不如式5，由于式b与式5的区别仅在于式b中与r1结合的是o原子，这表明r1基团只有与特定的n结合才能提高锂离子电池的高温存储和高温循环性能。
将实施例7和对比例4进行对比，发现式c在改善锂离子电池的高温存储和高温循环性能方面不如式5，由于式c与式5的区别仅在于式c中与n结合的是甲基，这表明n上不同的取代基也会影响锂离子电池性能，而且甲基对锂离子电池的高温存储和高温循环性能的改善效果并不佳。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明做了详细的说明，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。