[发明专利]一种电解液及含有该电解液和/或负极的锂离子电池

说明书

本发明提供了一种电解液，包括锂盐、电解液溶剂和添加剂，所述添加剂为本申请所示结构的烯烃类化合物及其衍生物。本发明还提供了一种负极和采用该电解液的锂离子电池。本发明提供的电解液中，通过采用本发明所述结构的烯烃类化合物及其衍生物作为本发明特定的添加剂，可以保护负极不被损坏，同时也保护电解液溶剂不被还原分解（过度消耗），延长电池在高电压和高低温下的寿命。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，尤其涉及一种电解液及含有该电解液和/或负极的一种锂离子电池。

背景技术

自20世纪90年代至今，锂离子二次电池从诞生达到了迅速的发展。一般来说，电解液的锂离子电池包括壳体和容纳于壳体内的电芯、电解液，电芯包括正极、负极和介于正极与负极之间的隔膜。目前硅负极锂电池的循环性依然不尽人意，从电解液角度可有效改善硅负极锂电池循环性的方法是在电解液中加入合适的成膜添加剂优先在硅负极表面形成稳定的SEI膜。目前文献和业内研究或报道用于硅负极锂电池的电解液添加剂包括碳酸亚乙烯酯（VC）、氟代碳酸乙烯酯（FEC）、丁二酸酐（SA）、三五氟苯基硼烷（TPFPB），一些硅氧烷化合物。除此之外，专利CN201110078105报道了一种焦碳酸酯作为电解液添加剂能有效提高硅负极锂离子电池的充放电性能，减少副反应的发生，从而减少电池胀气；专利CN201310628294报道了一种含聚醚链的有机硅异氰酸化合物作为电解液添加剂能有效减少电池胀气，提高电池的循环寿命；专利CN201410487258报道了亚硫酸酯化合物作为电解液添加剂能更有效提高硅负极锂离子电池的充放电性能，减少副反应的发生，提高电池的常温和高温性能都；专利CN201510174879报道了三乙氧基甲基三甲氧基硅异氰酸、乙氧基化烷基硫酸钠、联苯、环己基苯、脂肪醇聚氧乙烯醚、叔戊基苯和己二腈作为电解液添加剂可以改善硅负极电池循环性能。

以上现有技术中的添加剂尽管可以在硅负极表面形成SEI膜，但是由于硅基材料在脱嵌锂的过程中会产生剧烈的体积变化，使得之前在材料表面形成的SEI膜会破裂且新增界面从而加速电解液消耗，上述电解液添加剂可以延缓硅负极电池容量衰减，但是不能从根本上解决硅负极锂电池长循环性能不佳的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中至少一个的技术问题，提供了一种电解液，包括锂盐、电解液溶剂和添加剂，所述添加剂为式(1)所示结构的烯烃类化合物及其衍生物，其结构如下：

式(1)；

其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6相同或不同，分别独立地选自-F、-Cl、-Br、-I中的一种。

一种负极，所述负极包括负极集流体、位于负极集流体表面的负极材料层，所述负极材料层的表面具有聚合物膜，所述聚合物膜的成分包括本申请所述添加剂的聚合物。

本发明还提供了一种锂离子电池，包括壳体和容纳于壳体内的电芯、电解液，电芯包括正极、负极和介于正极与负极之间的隔膜，所述电解液为本发明提供的电解液和/或所述负极极为本发明提供的负极。

本发明通过在电解液中添加本发明所述结构的烯烃类化合物及其衍生物，可以保护负极不被损坏，能够有效阻碍电解液在负极表面发生氧化还原反应，阻碍了电解液的消耗。因而能有效地提高负极锂电池的充放电性能，减少副反应的发生，降低电池胀气，提高电池的常温和高温性能。

发明人经过大量实验发现，采用本发明所述结构的烯烃类化合物及其衍生物作为本发明特定的添加剂，其还原分解电位为1.2V-1.4V，高于碳酸酯类电解液溶剂的还原电位，能够优先在负极表面形成一层保护膜，阻止电解液的进一步还原分解。且这层膜为聚合物膜，具有一定弹性，绝缘性，耐氧化性，以及稳定性，可保证负极在脱嵌锂过程中的体积变化而不破裂；且有效阻碍电解液在负极发生氧化还原反应，保护电解液不被过度消耗，以此提高负极锂电池的充放电性能，减少副反应的发生，降低电池胀气，提高电池的常温和高温性能。