[发明专利]电解液及锂离子电池

说明书

本发明提供了一种电解液及锂离子电池。该电解液包括有机溶剂、锂盐以及添加剂，该添加剂包括具有式I所示结构的羧酸酐衍生物，其中，R₁、R₂、R₃、R₄各自独立地选自H、三烷基硅氧基中的任意一种，三烷基硅氧基中的各烷基的碳原子数为1～10，且R₁、R₂、R₃、R₄中至少有一个为三烷基硅氧基。羧酸酐衍生物中的酸酐基能够保护电极结构的稳定，从而抑制电芯产气。三烷基硅氧基一方面可消耗微量的水或氢氟酸，形成稳定的副产物，从而起到抑制产气的重要作用。且三烷基硅氧基也能降低钝化膜的阻抗。因此，通过酸酐基与硅氧基的协同作用，使得本申请的酸酐和硅氧烷的作用得到平衡，从而得到兼具产气少和阻抗小的锂离子电池。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种电解液及锂离子电池。

背景技术

目前使用新能源替代传统燃料已经成为时代发展的趋势，其中锂离子电池在电动汽车领域的应用受到各国的重视，如人们对于电动汽车的续航里程提出更高的要求，这就需要提升锂离子电池的能量密度，为此一个行之有效的方法就是提高正负极材料的比容量。

三元材料(镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂)中镍的含量越高，材料的比容量越大，因而发展高镍三元正极材料是锂离子电池目前的主要发展方向。然而，随着镍含量提高，正极结构的不稳定性和电解液的分解反应加剧导致高温存储产气增加，循环稳定性降低。

硅负极具有高的理论克容量(4200mAh/g)，使其成为高能量密度锂离子电池的理想负极材料。但是硅材料在嵌锂的过程中巨大的体积膨胀效应(大于300％)引起负极材料的粉化和开裂，最终导致循环性能急剧下降。

此外，常规采用包覆活性材料的方法会导致克容量降低，或者加入大量成膜添加剂则会导致析锂严重、阻抗大幅增加等负面效果。如专利授权公告号为CN102637894B的中国专利中公开了一种2,3-二甲基马来酸酐(DMA)能够在正负极表面成膜，抑制电解液的分解，对电池胀气和高温存储性能有一定的改善作用，但电池阻抗明显增大。专利授权公告号为CN105140564B的中国专利中公开了一种高电压三元正极材料体系锂离子电池电解液，其中的环状羧酸酐化合物能够在负极成膜，有助于改善高温性能和循环性能。然而，羧酸酐添加剂过强的成膜作用也导致电池阻抗增大明显。随着对二次电池的性能要求的提高，不仅抑制气体产生的能力需要进一步改善，而且电池阻抗需要进一步降低，因此，提供一种新型的高能量密度锂离子电池电解液来克服以上缺陷是非常有必要的。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种电解液及锂离子电池，以解决现有技术中的锂离子电池难以兼具产气少和阻抗小的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电解液，该电解液包括有机溶剂、锂盐以及添加剂，该添加剂包括具有式I所示结构的羧酸酐衍生物，

其中，R₁、R₂、R₃、R₄各自独立地选自H、三烷基硅氧基中的任意一种，三烷基硅氧基中的各烷基的碳原子数为1～10，且R₁、R₂、R₃、R₄中至少有一个为三烷基硅氧基。

进一步地，上述三烷基硅氧基选自三甲基硅氧基、三乙基硅氧基、三丙基硅氧基中的任意一种，可选地，三烷基硅氧基为三甲基硅氧基。

进一步地，上述羧酸酐衍生物为

和/或

进一步地，上述羧酸酐衍生物的质量为电解液总质量的0.1～10％，优选为2～10％。