一种电解液及其制备方法与应用与流程

本发明属于电池，具体涉及一种电解液及其制备方法与应用。

背景技术：

1、锂离子电池是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。为了提高锂离子电池的能量密度(ed)，硅材料作为负极材料已成为当今的主要趋势之一。然而通常由于硅材料的体积膨胀效应，使得其表面的固态电解质界面膜(sei)破损加剧电解液的消耗和副反应增多，使得电池的循环性能差；此外，为了取得更高的ed，负极片通常采用高压实制备方法(如辊压)，压实密度高容易引起硅材料与电解液的浸润性显著下降，电解液难以均匀的充满极片内外部，造成循环容量衰退严重，进一步降低电池的循环性能。因此，如何提高电池的循环性能是现今亟待解决的核心问题之一。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种电解液，将其应用于电池中，可大幅提高电池的循环性能。

2、本发明还提出一种电解液的制备方法。

3、本发明还提出一种二次电池。

4、本发明还提出上述电解液的应用。

5、本发明的第一方面，提出了一种电解液，包括氟代环状碳酸酯和含氟的添加剂ⅰ，其中所述添加剂ⅰ包括氟代苯类化合物或氟代联苯类化合物。

6、根据本发明实施例的电解液，至少具有以下有益效果：

7、本发明中的电解液，通过氟代环状碳酸酯和含氟的添加剂ⅰ的协同作用，在保障sei膜稳定的同时，还能有利于提高电解液与负极(如高压实硅负极)的浸润性，从而大幅提高电化学装置(如电池)的循环性能。具体地，含氟的添加剂ⅰ提高电解液与电池负极片(如硅材料)的浸润性，加快电解液在负极片中的传递效率，降低阻抗；同时其具有较高的homo能级和较低的lumo能级，在一定程度上也可以部分充当负极表面成膜剂，生成含lif的界面膜。氟代环状碳酸酯能在电池的硅材料负极表面形成sei膜，且该膜富含lif成分，保证了sei膜结构稳定，致密均匀，li+传导性良好，降低极化，电流均匀分布，提高电池循环性能。

8、在本发明的一些实施方式中，所述添加剂ⅰ包括如式ⅰ-1～ⅰ-7化合物中的至少一种：

9、

10、在本发明的一些实施方式中，所述电解液中，所述添加剂ⅰ的质量分数为0.1-10％。

11、在本发明的一些优选的实施方式中，所述电解液中，所述添加剂ⅰ的质量分数为0.1-5％。

12、在本发明的一些实施方式中，所述氟代环状碳酸酯包括氟代碳酸乙烯酯(fec)、双氟碳酸乙烯酯(dfec)、三氟甲基碳酸乙烯酯(tfpc)或4-(2,2,3,3-四氟丙氧基甲基)-1,3-二氧戊环-2-酮(hfeec)中的至少一种。

13、在本发明的一些实施方式中，所述电解液中，所述氟代环状碳酸酯的质量分数为5-30％。

14、在本发明的一些优选的实施方式中，所述电解液中，所述氟代环状碳酸酯的质量分数为5-20％。

15、在本发明的一些实施方式中，所述添加剂ⅰ于电解液中的质量分数为x％，所述氟代环状碳酸酯于电解液中的质量分数为y％，x和y之间满足：5＜x+y≤20。

16、通过上述实施方式，基于添加剂ⅰ与氟代环状碳酸酯的协同作用，氟代环状碳酸酯可以在负极表面产生富含lif的sei膜成分，而添加剂ⅰ分子结构中含有f原子，也可以作为sei膜的f化成分，在一定程度上是氟代环状碳酸酯的“补充剂”，添加剂ⅰ与氟代环状碳酸酯组合后形成的sei膜与负极的兼容性得到提高，可进一步提升电池的循环性能，且可减小电解液与硅负极片的接触角。

17、在本发明的一些实施方式中，所述电解液还包括锂盐。

18、在本发明的一些优选的实施方式中，所述锂盐包括六氟磷酸锂(lipf6)、二氟磷酸锂(lipf2o2)、二氟草酸硼酸锂(liodfb)、四氟硼酸锂(libf4)、二氟双草酸磷酸锂(lidfbop)、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(litfsi)或双(氟磺酰)亚胺锂(lifsi)中的至少一种。

19、在本发明的一些优选的实施方式中，所述电解液中，所述锂盐的质量分数为0.1-15％。

20、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述电解液中，所述锂盐的质量分数为0.1-10％。

21、在本发明的一些实施方式中，所述电解液还包括有机溶剂。

22、在本发明的一些优选的实施方式中，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯(ec)、丙烯碳酸酯(pc)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸二乙酯(dec)、丙酸乙酯(ep)、丙酸丙酯(pp)、乙酸乙酯(ea)、γ-丁内酯(gbl)中的至少一种。

23、在本发明的一些优选的实施方式中，所述电解液中，所述有机溶剂的质量分数为50-94％。

24、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述电解液中，所述有机溶剂的质量分数为50-90％。

25、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述电解液中，所述有机溶剂的质量分数为70-90％。

26、在本发明的一些优选的实施方式中，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯。

27、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯的质量比为(0.8-1.2)：(0.8-1.2)：(0.8-1.2)。

28、在本发明的一些实施方式中，所述电解液还包括添加剂ⅱ。

29、在本发明的一些优选的实施方式中，所述添加剂ⅱ包括碳酸亚乙酯(vc)、1,3-丙烷磺酸内酯(ps)、硫酸乙烯酯(dtd)、马来酸酐、丁二酸酐、丁二腈(sn)、己二腈(adn)、乙二醇双(丙腈)醚(egbe)或己烷三腈(htcn)中的至少一种。

30、在本发明的一些优选的实施方式中，所述电解液中，所述添加剂ⅱ的质量分数为0.1-20％。

31、本发明的第二方面，提出了一种电解液的制备方法，包括如下步骤：将锂盐、氟代环状碳酸酯和含氟的添加剂ⅰ混合，得到所述电解液。

32、在本发明的一些实施方式中，所述制备方法包括如下步骤：将有机溶剂、锂盐、氟代环状碳酸酯和添加剂ⅰ混合，得到所述电解液。

33、在本发明的一些实施方式中，所述制备方法包括如下步骤：将有机溶剂和锂盐先混合，再加入添加剂ⅰ和氟代环状碳酸酯，得到所述电解液。

34、在本发明的一些实施方式中，所述制备方法包括如下步骤：将有机溶剂、锂盐、氟代环状碳酸酯、添加剂ⅰ和添加剂ⅱ混合，得到所述电解液。

35、在本发明的一些实施方式中，所述制备方法包括如下步骤：向有机溶剂中加入锂盐，加入添加剂ⅰ、氟代环状碳酸酯和添加剂ⅱ，得到所述电解液。

36、本发明的第三方面，提出了一种二次电池，所述二次电池包括上述电解液。

37、在本发明的一些实施方式中，所述二次电池还包括负极，所述负极包括硅材料。

38、在本发明的一些优选的实施方式中，所述硅材料包括siox，2≥x＞0。

39、在本发明的一些实施方式中，所述二次电池还包括正极。

40、在本发明的一些优选的实施方式中，所述正极包括licoo2。

41、在本发明的一些实施方式中，所述二次电池包括锂离子电池或钠离子电池中的至少一种。

42、本发明的第四方面，提出了上述电解液在用电装置制备中的应用。