【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及動力電池，特別是涉及一種電解液及鋰離子電池。
技術介紹
1、鋰離子電池由于具有能量密度高、循環壽命長的優點被廣泛應用于電動汽車上。隨著電動汽車行業的發展，續航里程已經成為限制鋰離子電池進一步發展的重要原因。硅負極以高理論容量被廣泛地認為是下一代產品負極的較優選擇。但硅負極卻因嵌/脫鋰體積膨脹大，會導致電池循環性能較差。同時，當常規的電解液面對硅負極時，在硅負極不斷地膨脹收縮過程中，形成的sei膜會不斷增厚，不斷消耗活性鋰，導致鋰離子電池循環性能變差。
2、因此，開發新的適合搭配硅負極體系使用的電解液，改善鋰離子電池的循環性能，提高電池綜合性能，有利于突破現有技術的局限，從而推動硅負極體系電池的發展，提升硅負極的商業化應用前景。
技術實現思路
1、鑒于以上所述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種電解液及鋰離子電池，通過在電解液中加入新的添加劑，再應用到鋰離子電池中，以改善電池循環性能等，提升電池整體性能，并解決目前硅負極膨脹帶來的負面影響，從而提高硅負極的商業化大規模推廣前景。
2、為實現上述目的及其他相關目的，本專利技術提供一種電解液，包括電解質、溶劑和添加劑，所述添加劑至少包括第一添加劑和第二添加劑，所述第一添加劑選自化學通式如式(i)所示的含有不飽和鍵的硅氧基化合物：
3、
4、式(i)中，r1、r2、r3、r4和r5分別選自叔丁基、1，1-二甲氧基乙醚基或1，1-二乙基丙基中的至少一種；
5、所
6、r6-n＝c＝n-r7
7、(ii)，
8、式(ii)中，r6和r7分別選自取代或未取代的碳原子數為1～12的烷基，取代或未取代的碳原子數為2～12的烯基，或者取代或未取代的碳原子數為3～12的環烷基中的至少一種；若為取代時，取代基為鹵素或碳原子數為1～12的烷基。
9、進一步，基于所述電解液的總質量計，所述第一添加劑的質量百分比為0.1％～3％。
10、進一步，基于所述電解液的總質量計，所述第二添加劑的質量百分比為0.01％～1％。
11、進一步，所述電解質為鋰鹽，所述鋰鹽選自六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、雙(三氟甲基)磺酰亞胺鋰、二草酸硼酸鋰、二氟二草酸磷酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、二氟磷酸鋰或三氟甲基磺酸鋰中的至少一種。
12、進一步，所述鋰鹽包括六氟磷酸鋰和雙氟磺酰亞胺鋰，且六氟磷酸鋰在所述電解液中所占的質量百分比大于雙氟磺酰亞胺鋰在所述電解液中所占的質量百分比。
13、進一步，基于所述電解液的總質量計，所述六氟磷酸鋰的質量百分比為11％n15％，所述雙氟磺酰亞胺鋰的質量百分比為1％～3％。
14、進一步，所述溶劑選自碳酸酯類溶劑、羧酸酯溶劑、醚類溶劑或腈類溶劑中的至少一種。
15、本專利技術還提供一種鋰離子電池，包括權利要求如上所述的電解液。
16、進一步，所述鋰離子電池包括負極極片，所述負極極片包括負極集流體和至少涂覆在負極集流體一側表面上的負極活性材料層，所述負極活性材料層包括負極活性材料；
17、所述負極活性材料選自硅、硅氧化合物或硅碳化合物中的至少一種；或者，所述負極活性材料包括第一負極活性組分和第二負極活性組分，所述第一負極活性組分選自硅、硅氧化合物或硅碳化合物中的至少一種，所述第二負極活性組分選自石墨、軟碳、硬碳、人造石墨或天然石墨中的至少一種。
18、進一步，所述鋰離子電池包括正極極片，所述正極極片包括正極集流體和至少涂覆在正極集流體一側表面上的正極活性材料層，所述正極活性材料層包括正極活性材料；
19、所述正極活性材料選自鎳錳酸鋰、磷酸鐵鋰、磷酸錳鐵鋰、鈷酸鋰、鋰鈷氧化物、鋰鎳氧化物、鋰錳氧化物、鋰鎳錳氧化物、鋰鎳鈷錳氧化物或鋰鎳鈷鋁氧化物中的至少一種。
20、如上所述，本專利技術的電解液及鋰離子電池，具有以下有益效果：
21、1、本專利技術在電解液中加入了兩種添加劑，即第一添加劑，式(i)所示的含有不飽和鍵的硅氧基化合物，及第二添加劑，式(ii)所示的碳二亞胺類化合物，二者組合能夠有效抑制硅負極膨脹帶來的負面影響。其中，第一添加劑中的-si-o-si-基團能夠與硅負極表面殘留的硅羥基發生反應，形成新si-o-si鍵，使第一添加劑在固定在硅負極表面上；第一添加劑中的r基為空間位阻較大的基團(如叔丁基、1，1-二甲氧基乙醚基、1，1-二乙基丙基)，主要作用為硅負極膨脹時，該基團可因為空間位阻的原因擴散開來，大大降低因硅負極體積膨脹帶來的新鮮裸露表面；第一添加劑還含有不飽和鍵，該不飽和鍵可以使相鄰的第一添加劑聚合，減少因si-o-si鍵斷裂，導致的第一添加劑失效；此外，第一添加劑與硅羥基反應形成的si-o-si鍵易被電解液中的氫氟酸(hf)進攻，導致si-o鍵斷裂，使降低第一添加劑的作用降低，因此搭配第二添加劑使用，第二添加劑的主要作用為吸收電解液中的水和酸，減少電解液的形成的hf對第一添加劑的影響。
22、2、本專利技術還限定了電解液中添加劑的用量，在特定范圍內合理調控第一添加劑及第二添加劑的用量，才能有效抑制硅負極膨脹帶來的負面影響，并在有效改善電池循環性能和初始阻抗以及確保電池性能之間找到最佳平衡點，從而有效提升電池整體性能與安全性。
23、綜上所述，將本專利技術提供的電解液應用到基于硅負極體系構建的鋰離子電池中，能有效解決硅負極膨脹帶來的負面影響，從而有效提升電池整體性能，并提高電池安全性能，進而提高硅負極的商業化大規模推廣前景。
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1.一種電解液，其特征在于，包括電解質、溶劑和添加劑，所述添加劑至少包括第一添加劑和第二添加劑，所述第一添加劑選自化學通式如式(I)所示的含有不飽和鍵的硅氧基化合物：
2.根據權利要求1所述的電解液，其特征在于：基于所述電解液的總質量計，所述第一添加劑的質量百分比為0.1％～3％。
3.根據權利要求1所述的電解液，其特征在于：基于所述電解液的總質量計，所述第二添加劑的質量百分比為0.01％～1％。
4.根據權利要求1所述的電解液，其特征在于：所述電解質為鋰鹽，所述鋰鹽選自六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、雙(三氟甲基)磺酰亞胺鋰、二草酸硼酸鋰、二氟二草酸磷酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、二氟磷酸鋰或三氟甲基磺酸鋰中的至少一種。
5.根據權利要求4所述的電解液，其特征在于：所述鋰鹽包括六氟磷酸鋰和雙氟磺酰亞胺鋰，且六氟磷酸鋰在所述電解液中所占的質量百分比大于雙氟磺酰亞胺鋰在所述電解液中所占的質量百分比。
6.根據權利要求5所述的電解液，其特征在于：基于所述電解液的總質量計，所述六氟磷酸鋰的質量百分比為11％～15％，所述雙氟磺
7.根據權利要求1所述的電解液，其特征在于：所述溶劑選自碳酸酯類溶劑、羧酸酯溶劑、醚類溶劑或腈類溶劑中的至少一種。
8.一種鋰離子電池，其特征在于：包括權利要求1～7任一項所述的電解液。
9.根據權利要求8所述的鋰離子電池，其特征在于：包括負極極片，所述負極極片包括負極集流體和至少涂覆在負極集流體一側表面上的負極活性材料層，所述負極活性材料層包括負極活性材料；
10.根據權利要求8所述的鋰離子電池，其特征在于：包括正極極片，所述正極極片包括正極集流體和至少涂覆在正極集流體一側表面上的正極活性材料層，所述正極活性材料層包括正極活性材料；
...【技術特征摘要】
1.一種電解液，其特征在于，包括電解質、溶劑和添加劑，所述添加劑至少包括第一添加劑和第二添加劑，所述第一添加劑選自化學通式如式(i)所示的含有不飽和鍵的硅氧基化合物：
2.根據權利要求1所述的電解液，其特征在于：基于所述電解液的總質量計，所述第一添加劑的質量百分比為0.1％～3％。
3.根據權利要求1所述的電解液，其特征在于：基于所述電解液的總質量計，所述第二添加劑的質量百分比為0.01％～1％。
4.根據權利要求1所述的電解液，其特征在于：所述電解質為鋰鹽，所述鋰鹽選自六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、雙(三氟甲基)磺酰亞胺鋰、二草酸硼酸鋰、二氟二草酸磷酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、二氟磷酸鋰或三氟甲基磺酸鋰中的至少一種。
5.根據權利要求4所述的電解液，其特征在于：所述鋰鹽包括六氟磷酸鋰和雙氟磺酰亞胺鋰，且六氟磷酸鋰在所述電解液中所占的質量百分比大于...
【專利技術屬性】
技術研發人員：胡阿娟，余樂，
申請(專利權)人：遠景動力技術江蘇有限公司，
類型：發明
國別省市：
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