【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池领域，具体涉及一种电解液及锂离子电池。
技术介绍
1、
2、高比容量的负极材料是提高锂离子电池能量密度的重要突破口，硅基材料因为其高理论比容量(si：4200mah/g，sio:2650mah/g)，适宜的放电电位以及在自然界中较为丰富的储量被认为是最有可能取代石墨的负极材料。但是单质硅在锂离子电池中的商业化应用存在诸多问题，首先，硅基材料作为负极在电池循环中会出现体积膨胀问题，并且可能会导致活性颗粒的破裂、硅粉化和活性物质脱落的问题。其次，硅负极在首次循环过程中伴有较大的体积膨胀，由于硅体积发生变化固体电解质界面膜(sei)会随之破裂，新暴露在表面的硅会生产新的sei膜，同时会不断消耗电解液中的锂离子，降低了首次库伦效率。更严重的是，在循环过程中由于电极材料的体积变化，使硅负极界面的sei膜重复生长破裂，极大地影响了循环稳定性。由于硅基负极材料的体积效应，硅基负极在电解液中难以形成稳定的固体电解质界面膜，并且在电池循环过程中存在电极结构被破坏，暴露的硅基表面会不断的形成新的固体电解质界面膜，导致了负极材料的腐蚀以及容量衰减。
3、正极linixcoymnzo2(ncm)中高的ni含量可促使更多的ni2+参与氧化还原过程(ni2+ni4+)，从而能提升电池的能量密度。不过随之而来的是，正极材料的循环稳定性显著下降，这主要是因为随着ni含量提升，增大了正极材料的li+/ni2+混排；再者，各向应力应变摧毁正极的层状结构，这会引起循环后期的颗粒破损；同时也会导致过渡金属离子溶出和电解液
4、为了改善高ni材料的界面稳定性，表面包覆和电解液添加剂都是常用的方法，通过在正极表面形成一层惰性层的方法，抑制电解液在正极材料表面的氧化分解，通常采用单一功能添加剂进行改善，但改善效果有限。
5、硅负极具有很高克容量，但其体积膨胀大，界面膜非常不稳定，通常采用碳酸亚乙烯酯(vc)添加剂进行改善，但vc自身稳定性差，且改善程度有限。
技术实现思路
1、为解决上述现有技术中固体电解质界面膜稳定性差的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种电解液及锂离子电池。
2、本专利技术提供一种电解液添加剂，所述电解液添加剂的结构通式为如下式(i)：
3、
4、其中，r1～r5中至少一个为f原子，r1～r5各自独立地为h原子、甲基或氨基。
5、本专利技术电解液添加剂为上述结构通式的化合物，第一方面，与电解液中的组成溶剂——线性碳酸酯和环状碳酸酯相比，该电解液添加剂具有低lumo、高homo能级的性质，呈现出电解液溶剂化与电极界面的双重调控作用；第二方面，促使在正负极表面形成丰富无机锂盐——li2s、li3n和lif，三种无机锂盐协同作用能更好保护正负极界面，li3n是一种层状结构的固体电解质，具有二维离子迁移通道，室温电导率达到10～3s/cm，离子电导率高，富含lif和苯环骨架可以形成致密、刚性的固体电解质界面膜，且lif和li2s热稳定性高；第三方面，抑制发生在正极ncm表面的碳酸乙烯酯(ec)脱氢反应，ec发生脱氢反应电解液的酸度增高导致三价锰的歧化反应加剧，一旦二价锰产生，由于其高度的溶解性会溶解在电解液里，随后二价锰会由于电场作用迁移到负极，沉积在sei膜上，对sei膜有很强的破坏作用，对于电解液本身，二价锰也会有催化分解作用。本专利技术的电解液添加剂同时含呋喃、氟和磺酰胺多种官能团，lewis acid的呋喃不仅具有中等的介电常数还拥有较低的li+去溶剂化能，保证了li+良好络合能力的同时，具备高效的去溶剂化能力，呋喃还具有低熔点和低粘度优点，可广泛应用于低温领域，在解决低温充电、提高快充有较好的效果；氟具有弱溶剂化，能形成富lif的界面膜；磺酰胺基可以提高电解液的抗氧化性，能使高镍正极材料在高电压具有良好稳定性；该电解液添加剂分子结构中f、芳基和磺酰胺存在共轭体系，使得分子结构稳定更优；氟和磺酰具有阻燃效果。本专利技术电解液添加剂通过上述作用协同调控，可以提高锂离子电池的循环性能、倍率性能和安全性能。
6、优选地，所述电解液添加剂的包括如下结构式中的至少一种：
7、
8、本方案所述电解液添加剂的包括上述结构式中的至少一种，上述结构式所述电解液添加剂可以进一步提高锂离子电池的循环性能、倍率性能和安全性能。
9、本专利技术提供一种电解液，包括所述电解液添加剂。
10、优选地，在所述电解液中，所述电解液添加剂的质量分数为1％～4％。
11、本方案在所述电解液中，所述电解液添加剂的质量分数为1％～4％，既可以充分实现电解液添加剂的上述技术效果，又可以确保锂离子电池的循环性能和倍率性能提高，同时维持合理的成本。
12、优选地，所述电解液还包括线性碳酸酯和环状碳酸酯。
13、优选地，所述线性碳酸酯包括碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸甲丙酯(mpc)中的至少一种，所述环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯(ec)、氟代碳酸乙烯酯(fec)、碳酸丙烯酯(pc)中的至少一种。
14、优选地，所述电解液还包括含硫添加剂和锂盐添加剂；在所述电解液中，所述含硫添加剂的质量分数为1％～3％，所述锂盐添加剂的质量分数为0.5～1％。
15、本方案所述电解液还包括含硫添加剂和锂盐添加剂；在所述电解液中，所述含硫添加剂的质量分数为1％～3％，所述锂盐添加剂的质量分数为0.5～1％，电解液中包括含硫添加剂和锂盐添加剂，且含硫添加剂和锂盐添加剂的质量分数在该范围，既可以在电极表面形成稳定致密的sei膜，提升电解液的高温性能，抑制气胀和减少电池内阻，又可以减少sei膜有机成分含量。
16、优选地，所述含硫添加剂包括1,3-丙磺酸内酯、硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、丙烯基-1,3-磺酸内酯中的至少一种。
17、优选地，所述锂盐添加剂包括lipo2f2、liodfb、liodfp、libob中的至少一种。
18、优选地，在所述电解液中，还包括浓度为1.2～1.5mol/l的六氟磷酸锂lipf6。
19、本专利技术还提供一种锂离子电池，包括所述电解液。
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1.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括电解液添加剂，所述电解液添加剂的结构通式如下式(Ⅰ)所示：
2.根据权利要求1所述电解液，其特征在于，所述电解液添加剂的包括如下结构式中的至少一种：
3.根据权利要求1所述电解液，其特征在于，在所述电解液中，所述电解液添加剂的质量分数为1％～4％。
4.根据权利要求1所述电解液，其特征在于，所述电解液还包括线性碳酸酯和环状碳酸酯。
5.根据权利要求4所述电解液，其特征在于，所述线性碳酸酯包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯中的至少一种。
6.根据权利要求4所述电解液，其特征在于，所述环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的至少一种。
7.根据权利要求1所述电解液，其特征在于，所述电解液还包括含硫添加剂和锂盐添加剂；在所述电解液中，所述含硫添加剂的质量分数为1％～3％，所述锂盐添加剂的质量分数为0.5～1％。
8.根据权利要求7所述电解液，其特征在于，所述含硫添加剂包括1,3-丙磺酸内酯、硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、丙烯基-1,3
9.根据权利要求7所述电解液，其特征在于，所述锂盐添加剂包括LiPO2F2、LiODFB、LiODFP、LiBOB中的至少一种。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述电解液。
...【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括电解液添加剂，所述电解液添加剂的结构通式如下式(ⅰ)所示：
2.根据权利要求1所述电解液，其特征在于，所述电解液添加剂的包括如下结构式中的至少一种：
3.根据权利要求1所述电解液，其特征在于，在所述电解液中，所述电解液添加剂的质量分数为1％～4％。
4.根据权利要求1所述电解液，其特征在于，所述电解液还包括线性碳酸酯和环状碳酸酯。
5.根据权利要求4所述电解液，其特征在于，所述线性碳酸酯包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯中的至少一种。
6.根据权利要求4所述电解液，其特征在于，所述环状碳酸酯包括碳酸乙...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢英朋，赵瑞瑞，冀亚娟，
申请(专利权)人：惠州亿纬锂能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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