电解液和电池的制作方法

本发明属于电池，具体涉及一种电解液和电池。

背景技术：

1、锂离子电池具备比能量密度较大，循环寿命长等优点，因此被广泛应用于各类电子产品中，近年来还被大量用于电动车辆和各种电动工具、储能装置中，随着应用领域与应用场景的不断增加，对电池能量密度也提出了更高的要求。锂离子电池是一种充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间的移动来工作。在充放电过程中，锂离子在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，锂离子从正极脱嵌，经过电解液嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。硅基材料由于高比容量和较低嵌锂电位被重点研究，有望成为高比能锂离子电池负极材料，但是硅基负极在充放电过程中体积会发生巨大的变化，严重影响其性能。在高电压下，电池中的正极材料及硅负极材料容易体积膨胀，应力会破坏电极表面的界面，导致电池的性能下降。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的是提供一种电解液和电池，用以解决在高电压下电池中的正极材料及硅负极材料容易体积膨胀，应力会破坏电极表面的界面的问题。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种电解液，包括：

3、电解质、溶剂、第一添加剂与第二添加剂，所述第一添加剂选自结构式(1)～结构式(4)中的至少一种，

4、

5、其中，r1、r2和r3各自独立地选自c1-c20的烷烃基、卤代烷烃、芳香烃或卤代芳香烃中的一种；

6、所述第二添加剂选自结构式(5)～结构式(7)中的至少一种，

7、

8、进一步地，r1、r2和r3各自独立地选自被卤素取代或未被取代的c1-c20的烷烃基、被卤素取代或未被取代的c3-c20的环烷基、被卤素取代或未被取代的苯基、被卤素取代或未被取代的联苯基、被卤素取代或未被取代的c6-c26的苯烷基、被卤素取代或未被取代的稠环芳烃基。

9、进一步地，r1、r2和r3各自独立地选自被f取代或未被取代的c1-c5的烷烃基、被f取代或未被取代的c3-c5的环烷基、被f取代或未被取代的苯基、被f取代或未被取代的c6-c9的苯烷基、被f取代或未被取代的稠环芳烃基。

10、进一步地，所述第一添加剂选自结构式1-1～结构式1-10中的至少一种，

11、

12、进一步地，所述第一添加剂的含量为电解液总质量的0.1-5.0％。

13、进一步地，所述第二添加剂的含量为电解液总质量的0.1-5.0％。

14、进一步地，所述电解质包括：

15、六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、六氟锑酸锂、六氟砷酸锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂、二(五氟乙基磺酰)亚胺锂、三(三氟甲基磺酰)甲基锂和二(三氟甲基磺酰)亚胺锂中的至少一种；和/或

16、所述电解液还包括：氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、1,3,6-己烷三腈中的至少一种。

17、进一步地，所述溶剂包括：碳酸酯与羧酸酯中的至少一种。

18、进一步地，所述碳酸酯包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的至少一种；

19、所述羧酸酯包括乙酸丙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、乙酸正戊酯、乙酸异戊酯、丙酸丙酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯和正丁酸乙酯中的至少一种。

20、第二方面，本发明实施例提供了一种电池，包括：

21、上述实施例中所述的电解液。

22、本发明实施例的电解液，包括：电解质、溶剂、第一添加剂与第二添加剂，所述第一添加剂选自结构式(1)～结构式(4)中的至少一种，所述第二添加剂选自结构式(5)～结构式(7)中的至少一种。第一添加剂为带有不饱和键的含磷化合物，耐氧化性较高，高电压下能够吸收由正极释放出的单线氧且抑制溶剂的氧化分解，含有的不饱和双键能够在负极发生聚合形成sei保护膜，形成的保护膜可以抑制硅负极体积的膨胀，进一步阻止电解液进入负极材料造成破坏。第二添加剂是含有单个或者多个磷酸酯的噻吩结构，噻吩结构可以在正极表面聚合，在高电压下第二添加剂能够在正极表面形成聚合膜，能够有效阻隔电解液和正极材料的接触，同时含有的磷酸酯基团可以提升电解液的耐氧化性能，通过第一添加剂和第二添加剂含有的磷酸酯基团的共同作用，可以在电极表面形成稳定的膜层，可以抑制电极的体积膨胀，防止膨胀应力破坏电极的表面的界面，阻断电解液和电极材料的接触，提高电解液的抗氧化能力，有利于提升电池在高电压下的性能稳定性，提升电池的高温存储及循环性能。

技术特征：

1.一种电解液，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，r1、r2和r3各自独立地选自被卤素取代或未被取代的c1-c20的烷烃基、被卤素取代或未被取代的c3-c20的环烷基、被卤素取代或未被取代的苯基、被卤素取代或未被取代的联苯基、被卤素取代或未被取代的c6-c26的苯烷基、被卤素取代或未被取代的稠环芳烃基。

3.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于，r1、r2和r3各自独立地选自被f取代或未被取代的c1-c5的烷烃基、被f取代或未被取代的c3-c5的环烷基、被f取代或未被取代的苯基、被f取代或未被取代的c6-c9的苯烷基、被f取代或未被取代的稠环芳烃基。

4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述第一添加剂选自结构式1-1～结构式1-10中的至少一种，

5.根据权利要求1-4中任一项所述的电解液，其特征在于，所述第一添加剂的含量为电解液总质量的0.1-5.0％。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的电解液，其特征在于，所述第二添加剂的含量为电解液总质量的0.1-5.0％。

7.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解质包括：

8.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述溶剂包括：碳酸酯与羧酸酯中的至少一种。

9.根据权利要求8所述的电解液，其特征在于，所述碳酸酯包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的至少一种；

10.一种电池，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开一种电解液和电池，电解液包括：电解质、溶剂、第一添加剂与第二添加剂，所述第一添加剂选自结构式(1)～结构式(4)中的至少一种，所述第二添加剂选自结构式(5)～结构式(7)中的至少一种。第一添加剂耐氧化性较高，含有的不饱和双键能够在负极发生聚合形成SEI保护膜，保护膜抑制硅负极体积的膨胀。高电压下第二添加剂能够在正极表面形成聚合膜，可以提升电解液的耐氧化性，通过第一添加剂和第二添加剂的共同作用，在电极表面形成稳定的膜层，抑制电极的体积膨胀，防止膨胀应力破坏电极的表面的界面，阻断电解液和电极材料的接触，提高电解液的抗氧化能力，提升电池在高电压下的性能稳定性，提升电池的高温存储及循环性能。

技术研发人员：于智力,曹启雄,王海,李素丽,陈晓凤
受保护的技术使用者：珠海冠宇电池股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13