电解液与锂离子电池的制作方法

本发明涉及锂离子电池，具体涉及电解液与锂离子电池。

背景技术：

1、里程限制长期以来影响电动汽车的驾驶便利性以及用户的接受度，阻碍电动汽车发展。高比能量电池可直接提高电动汽车的续航里程，是克服里程焦虑的关键突破口。具有硅负极的锂离子电池是目前高比能量电池的热门研究对象，但其存在以下问题：

2、硅碳负极最突出的问题就是硅引发的体积膨胀，在满充状态下硅碳负极体积膨胀率较高。体积膨胀将导致硅负极在循环过程中出现颗粒破碎以及脱粉，而且持续暴露的新鲜电极表面会使电解液不断还原分解形成sei(固态电解质界面)，导致电解液以及锂离子的持续消耗，加速电池失效。随着硅碳负极中硅含量的增加，该问题无疑将进一步恶化。

3、正极材料在充放电过程和存储过程中可能会发生过渡金属溶出，还会与电解质界面发生副反应，产生微裂纹，造成电池循环性能和高温稳定性能迅速下降。

4、如何在不牺牲能量密度的前提下，有效解决锂离子电池存在的上述问题成为亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、基于现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种电解液与包含其的锂离子电池，提高正负极材料的稳定性，抑制界面副反应，有效改善锂离子电池产气问题以及循环稳定性、高温稳定性等电化学性能。

2、第一方面，本发明提供了一种电解液，包括第一添加剂和第二添加剂，所述第一添加剂包括式ⅰ或式ⅱ所示结构化合物中的至少一种；所述第二添加剂包括式ⅲ所示结构化合物中的至少一种；

3、

4、其中，r1～r6各自独立的包含c1～c10的氰基；r7～r9各自独立的包含c1～c10的烷基、c1～c10的烷氧基中的至少一种；r10包含c1～c10的烷基；

5、所述第一添加剂和第二添加剂的质量比为(1～20)：(1～10)。

6、进一步地，所述第一添加剂包含如下结构的化合物中的至少一种：

7、

8、所述第二添加剂包含如下结构式的化合物中的至少一种：

9、

10、进一步地，所述第一添加剂的质量占所述电解液总质量的0.1％～6％；所述第二添加剂的质量占所述电解液总质量的0.1％～3％。

11、进一步地，所述电解液包括六氟磷酸锂和第二锂盐，所述第二锂盐包括第二锂盐，所述第二锂盐包括四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟二草酸磷酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、高氯酸锂、二氟磷酸锂、五氟乙基三氟硼酸锂、4,5-二氰基-2-三氟甲基-咪唑锂中的至少一种。

12、进一步地，所述六氟磷酸锂的质量占所述电解液总质量的12％～15％，所述第二锂盐的质量占所述电解液总质量的0～15.0％。

13、进一步地，所述电解液还包括溶剂，所述溶剂包括氟代碳酸乙烯酯和第二溶剂，所述第二溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸二苯酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、γ-丁内酯、乙腈、环丁砜中的至少一种。

14、进一地，所述氟代碳酸乙烯酯和第二溶剂的质量比包括(1～5)：(5～15)。

15、第二方面，本发明提供了锂离子电池，包括正极材料、负极材料和所述电解液。

16、可选地，所述正极材料选自镍钴锰三元材料、镍铝锰三元材料、钴酸锂材料、磷酸铁锂材料、锰酸锂材料、磷酸锰铁锂材料和镍锰尖晶石材料中的至少一种。

17、可选地，所述负极材料包括硅碳材料，所述硅碳材料中的硅基材料包括硅单质、硅碳、硅氧和硅金属化合物中的至少一种；所述硅碳材料中的碳基材料包括石墨。

18、相比现有技术，本申请的有益效果在于：

19、(1)本申请利用第一添加剂中的氰基与正极表面的过渡金属离子络合，抑制正极材料溶解以及正极界面副反应，减少产气以及界面腐蚀，而且第一添加剂中的氰基可优先电解液溶剂发生还原，在负极形成均匀致密的sei膜，同时第一添加剂中的支状结构可促进sei膜中有机交联聚合网络的形成，进一步提高sei膜的机械性能，有效保护负极/电解液界面。

20、(2)本申请利用第二添加剂使硅碳负极表面的硅醇基团(-sioh)转化为稳定的硅氧烷和/或硅酸根，抑制硅醇基团与pf6-等阴离子发生副反应，增加界面稳定性。

21、(3)本申请利用第一添加剂和第二添加剂间的协同作用，提高正负极材料的稳定性，抑制界面副反应，减少产气，有效改善锂离子电池的产气性能、循环稳定性、高温稳定性等电化学性能。

技术特征：

1.一种电解液，其特征在于，包括第一添加剂和第二添加剂，

2.根据权利要求1所述电解液，其特征在于，所述第一添加剂包括如下结构的化合物中的至少一种：

3.根据权利要求1所述电解液，其特征在于，所述第一添加剂的质量占所述电解液总质量的0.1％～6％；所述第二添加剂的质量占所述电解液总质量的0.1％～3％。

4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，包括六氟磷酸锂和第二锂盐，所述第二锂盐包括四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟二草酸磷酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、高氯酸锂、二氟磷酸锂、五氟乙基三氟硼酸锂、4,5-二氰基-2-三氟甲基-咪唑锂中的至少一种。

5.根据权利要求4所述电解液，其特征在于，所述六氟磷酸锂的质量占所述电解液总质量的12％～15％，所述第二锂盐的质量占所述电解液总质量的0～15.0％。

6.根据权利要求1所述电解液，其特征在于，所述电解液还包括溶剂，所述溶剂包括氟代碳酸乙烯酯和第二溶剂，所述第二溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸二苯酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、γ-丁内酯、乙腈、环丁砜中的至少一种。

7.根据权利要求6所述电解液，其特征在于，所述氟代碳酸乙烯酯和第二溶剂的质量比包括(1～5)：(5～15)。

8.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极材料、负极材料和如权利要求1～7任一项所述的电解液。

9.根据权利要求8所述锂离子电池，其特征在于，所述正极材料包括镍钴锰三元材料、镍铝锰三元材料、钴酸锂材料、磷酸铁锂材料、锰酸锂材料、磷酸锰铁锂材料和镍锰尖晶石材料中的至少一种。

10.根据权利要求8所述锂离子电池，其特征在于，所述负极材料包括硅碳材料，所述硅碳材料中的硅基材料包括硅单质、硅碳、硅氧和硅金属化合物中的至少一种；所述硅碳材料中的碳基材料包括石墨。

技术总结
本申请公开了一种电解液与锂离子电池，属于锂离子电池技术领域。本申请利用第一添加剂和第二添加剂间的协同作用，提高正负极材料的稳定性，抑制界面副反应，减少产气，有效改善锂离子电池的内阻、循环稳定性、高温稳定性等电化学性能以及安全性能。

技术研发人员：蔡涛涛,乔飞燕,褚春波,张耀
受保护的技术使用者：欣旺达电动汽车电池有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13