本申请公开了一种电解液、电化学装置以及电子设备，所述电解液包括有机溶剂、双氟磺酰亚胺锂、式I化合物以及添加剂；所述添加剂包括氟代碳酸乙烯酯和式II化合物；本申请电解液中特殊的溶剂化结构有利于双氟磺酰亚胺锂的阴离子衍生形成富含LiF的SEI膜，富含LiF的SEI膜具有较高的机械强度，能够适应硅基材料较大的体积变化，且本申请电解液中的添加剂有利于SEI膜柔韧性的提升，从而可以提高SEI膜整体的稳定性，提升电化学装置的循环稳定性。提升电化学装置的循环稳定性。
【技术实现步骤摘要】
电解液、电化学装置以及电子设备
[0001]本申请涉及电池
，尤其涉及一种电解液、电化学装置以及电子设备。
技术介绍
[0002]硅材料的理论克容量约为4200mAh/g，远高于石墨材料的理论克容量(约372mAh/g)，因此，成为开发高能量密度锂离子电池的首选负极活性材料，但是硅材料在充放电过程中具有较大的体积膨胀(约300％)，所以普通电解液在负极表面所形成的固态电解质界面膜(SEI膜)的强度已难以适应如此大的体积变化，需探索可以在负极表面形成更高强度SEI膜的电解液。
技术实现思路
[0003]本申请提供一种电解液、电化学装置以及电子设备，以提升电化学装置的循环性能。
[0004]第一方面，本申请提供了一种电解液，所述电解液包括有机溶剂、双氟磺酰亚胺锂、式I化合物以及添加剂。所述添加剂包括氟代碳酸乙烯酯和式II化合物；
[0005][0006]其中，R1至R6各自独立地选自氢、氟、经氟取代或未经氟取代的C1‑
C
12
的烷基、经氟取代或未经氟取代的C1‑
C
12
的含氧烷基，R1至R6中相邻的两个基团可选地连接成环，且R1至R6中的至少一者含氟。R7至R
10
各自独立地选自经取代或未经取代的C1‑
C
12
的烷基、经取代或未经取代的C1‑
C
12
的含氧烷基、经取代或未经取代的C2‑
C
12
的含不饱和碳碳双键的基团、经取代或未经取代的C2‑
C
12
的含不饱和碳碳三键的基团，且R7至R
10
中的至少一者包括不饱和碳碳双键或不饱和碳碳三键；经取代时，取代基包括卤素。
[0007]本申请的电解液由于特殊的溶剂化结构使得双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)中的阴离子FSI
‑
处于较低的LUMO能级和较高的HOMO能级，有利于FSI
‑
在充放电过程中参与氧化还原反应，在正负极表面衍生形成富含LiF的SEI膜和正极电解质界面膜(CEI膜)，增强保护膜的机械强度，有利于适应负极较大的体积变化，并提升保护膜的离子传导性，降低循环过程中的极化，进而改善电化学装置的循环性能。式I化合物具有较好的浸润性和较强的耐氧化性能，将其加入电解液中可以形成局域高盐电解液，降低电解液的粘度，且式I化合物在负极还可以还原脱氟，进一步促进了富含LiF的SEI膜的形成，有利于提升电化学装置的动力学性能和循环性能。同时，引入的氟代碳酸乙烯酯可在负极还原，从而与FSI
‑
共同作用形成稳
定的外层有机内层无机的SEI膜，增加SEI膜整体的稳定性。此外，式II化合物中的硅官能团可以与负极表面的
‑
OH发生偶联反应，形成牢固的Li
‑
O
‑
Si化学键，且式II化合物中的不饱和基团聚合后与SEI膜中的有机成分具有良好的相容性，从而提高负极表面有机层与无机层的结合力，使得SEI膜具有更强的柔韧性，可适应负极较大的体积变化，进一步提高电化学装置的循环稳定性。
[0008]在一些实施例中，所述式II化合物包括以下化合物中的至少一种：
[0009][0010][0011]在一些实施例中，所述式I化合物包括以下化合物中的至少一种：
[0012][0013][0014]在一些实施例中，基于所述电解液的质量，所述式I化合物的质量百分含量记为a，所述有机溶剂的质量百分含量记为b，所述双氟磺酰亚胺锂的质量百分含量记为c，所述氟代碳酸乙烯酯的质量百分含量记为x，所述式II化合物的质量百分含量记为y，满足以下条件中的至少一者：(1)25％≤c/(b+c)≤60％；(2)25％≤a/(a+b+c)≤70％；(3)15％≤b≤50％；(4)8％≤c≤50％。合适的锂盐以及有机溶剂的比例有利于降低自由溶剂的含量，进而降低溶剂的HOMO能级，提高LUMO能级，拓宽电解液的电化学窗口，此时FSI
‑
处于较高的HOMO能级和较低的LUMO能级，有利于FSI
‑
参与氧化还原反应，衍生形成富含LiF的SEI/CEI保护膜，进而提高保护膜的机械稳定性，并增加保护膜的离子传导性，降低循环过程中的极化；合适的式I化合物的含量有利于增加电解液的浸润性，降低电解液的整体粘度，进而提高电导率，有利于提升电化学装置的长循环稳定性。
[0015]在一些实施例中，0.1％≤x≤5％。适量的氟代碳酸乙烯酯可以在负极表面形成稳
定的外层有机内层无机的SEI膜，进而增加SEI膜整体的稳定性，提升电化学装置的循环性能。在一些实施例中，0.5％≤x≤3％。
[0016]在一些实施例中，0.02≤x/b≤0.25。通过调控FEC的质量百分含量与有机溶剂的质量百分含量的比值x/b在上述范围内，更有利于FEC及时修补循环过程中SEI膜破裂产生的缺陷，从而改善电化学装置的循环性能。在一些实施例中，0.02≤x/b≤0.15。
[0017]在一些实施例中，0.01％≤y≤5％。适量的式II化合物有利于提高负极表面有机层与无机层的结合力，使得SEI膜具有更强的柔韧性，进而提高电化学装置的循环稳定性和热箱安全性能。在一些实施例中，0.3％≤y≤2％。
[0018]在一些实施例中，0.02≤y/(x+y)≤0.75。在一些实施例中，0.1≤y/(x+y)≤0.5。
[0019]在一些实施例中，满足以下条件中的至少一者：(1)27％≤c/(b+c)≤56％；(2)30％≤a/(a+b+c)≤55％；(3)20％≤b≤40％；(4)15％≤c≤35％。此时，更有利于FSI
‑
参与氧化还原反应，促进富含LiF的SEI膜和CEI膜的生成，进一步增强保护膜的机械强度和离子传导性，提升电化学装置的循环性能。
[0020]在一些实施例中，所述有机溶剂包括碳酸酯或羧酸酯中的至少一种。
[0021]在一些实施例中，所述碳酸酯包括碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二丙酯或碳酸甲丙酯中的至少一种。
[0022]在一些实施例中，所述羧酸酯包括甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸丁酯、二氟乙酸乙酯、乙酸二氟乙酯、三氟乙酸乙酯、乙酸三氟乙酯或三氟丙酸甲酯中的至少一种。
[0023]在一些实施例中，所述添加剂还包括式III化合物；
[0024]M
‑
(Q)
x
ꢀꢀꢀ
式III
[0025]其中，M选自C1～C5烷基、C1～C5亚烷基、式c所示基团中的任一种；
[0026][0027]Q各自独立地选自式d所示基团中的任一种；
[0028]*
‑
O
‑
R
17
‑
CN
ꢀꢀꢀ
式d
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括有机溶剂、双氟磺酰亚胺锂、式I化合物以及添加剂；所述添加剂包括氟代碳酸乙烯酯和式II化合物；其中，R1至R6各自独立地选自氢、氟、经氟取代或未经氟取代的C1‑
C
12
的烷基、经氟取代或未经氟取代的C1‑
C
12
的含氧烷基，R1至R6中相邻的两个基团可选地连接成环，且R1至R6中的至少一者含氟；R7至R
10
各自独立地选自经取代或未经取代的C1‑
C
12
的烷基、经取代或未经取代的C1‑
C
12
的含氧烷基、经取代或未经取代的C2‑
C
12
的含不饱和碳碳双键的基团、经取代或未经取代的C2‑
C
12
的含不饱和碳碳三键的基团，且R7至R
10
中的至少一者包括不饱和碳碳双键或不饱和碳碳三键；经取代时，取代基包括卤素。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述式II化合物包括以下化合物中的至少一种：
3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述式I化合物包括以下化合物中的至少一种：
4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，基于所述电解液的质量，所述式I化合物的质量百分含量记为a，所述有机溶剂的质量百分含量记为b，所述双氟磺酰亚胺锂的质量百分含量记为c，所述氟代碳酸乙烯酯的质量百分含量记为x，所述式II化合物的质量百分含量记为y，满足以下条件(1)至(9)中的至少一者：(1)25％≤c/(b+c)≤60％；(2)25％≤a/(a+b+c)≤70％；(3)15％≤b≤50％；(4)8％≤c≤50％；(5)0.1％≤x≤5％；(6)0.02≤x/b≤0.25；(7)0.01％≤y≤5％；(8)0.02≤y/(x+y)≤0.75；(9)所述有机溶剂包括碳酸酯或羧酸酯中的至少一种。5.根据权利要求4所述的电解液，其特征在于，满足以下条件(1)至(10)中的至少一者：(1)27％≤c/(b+c)≤56％；(2)30％≤a/(a+b+c)≤55％；(3)20％≤b≤40％；(4)15％≤c≤35％；(5)0.5％≤x≤3％；(6...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈卫晓，栗文强，王翔，唐超，
申请(专利权)人：东莞新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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