[发明专利]电解液及其应用

说明书

本发明涉及电解液及其应用。该电解液包括有机溶剂、锂盐和酸酐类添加剂；在所述电解液中，所述锂盐的浓度为2.5mol/L～7.5mol/L，所述酸酐类添加剂的质量含量为0.1％～0.5％。利用酸酐在化成阶段的开环接枝反应，在负极表面诱导形成一层有机组分增多的稳定致密的固液界面膜，达到促进锂离子均匀沉积的作用，提升单次循环锂的利用率，进而提升电池首效。此外，通过在负极表面化成作用，钝化金属锂负极，抑制负极的反应活性，抑制循环过程电池内阻增加，改善锂金属电池的循环稳定性，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及二次电池技术领域，特别涉及一种电解液及其应用。

背景技术

二次电池作为能量转换与存储的重要载体，随着全球工业化和计算机的广泛应用，人们对其提出了更高的要求——更高的能量密度、更长的循环寿命以及更高的安全性。

相较于传统的液态电池体系，基于固态隔膜技术的半固态电池，以及完全使用固体电解质作为锂离子传输路径的全固态电池，由于减少或完全不添加电解液量，使得其具备更高的能量密度，安全性能也得以提升。但是由于涂覆隔膜的使用以及固固接触较差等问题，使得电池内阻增大，循环过程中电池极化增长剧烈，电池首效较低，不利于电池循环寿命延长。

目前，针对电池首效较低以及极化增长的问题，大多通过材料改性(如正极、负极材料改性)的策略来提高电池首效，降低极化。例如，现已报道了一种电极极片及其制作方法和半固态电池，通过先在锂金属微粒表面包覆离子导电聚合物材料形成核壳材料，将核壳材料添加到电极极片中并加热辊压形成电极极片的方式，提高了锂离子通道，从而通过补充锂离子实现提高半固态电池的首次可逆容量。该技术虽然通过外源补锂技术达到提升电池首效的目的，但是并未从根本解决电池内阻大，且循环过程中极化增长剧烈问题。

而针对固态锂电池内阻较大的问题，有研究人员通过在负极片内部、负极片和固态电解质之间、固态电解质内部、固态电解质和所述正极片之间，以及正极片内部中的至少一处设置有聚合物凝胶电解质，通过该固体电池中的聚合物凝胶电解质抑制固态电解质与正负极之间的界面反应，提高固态电解质的机械韧性和降低陶瓷颗粒之间的界面内阻。但是该方法无法解决金属锂负极反应活性高，易形成锂枝晶，不利于固态电池长循环等问题。

发明内容

基于此，本发明提供了一种能够提升电池首效和改善电池循环性能的电解液，可应用于锂电池领域，特别是固态电池。

技术方案如下：

一种电解液，包括有机溶剂、锂盐和酸酐类添加剂；

在所述电解液中，所述锂盐的浓度为2.5mol/L～7.5mol/L，所述酸酐类添加剂的质量含量为0.1％～0.5％。

在其中一个实施例中，在所述电解液中，所述锂盐的浓度为4.5mol/L～7.5mol/L。

在其中一个实施例中，在所述电解液中，所述酸酐类添加剂的质量含量为0.1％～0.3％。

在其中一个实施例中，所述酸酐类添加剂选自丁二酸酐、马来酸酐、邻苯二甲酸酐、三氟乙酸酐、二氟乙酸酐、二甘醇酸酐、戊二酸酐和4-氟邻苯二甲酸酐中的一种或几种的混合物。

在其中一个实施例中，所述锂盐选自双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、硝酸锂、二氟草酸硼酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂和双(五氟乙基磺酰基)亚氨基锂中的一种或几种的混合物。

在其中一个实施例中，所述有机溶剂选自乙二醇二甲醚、丙二醇二甲醚、碳酸二甲酯，碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸甲乙酯中的一种或几种的混合溶剂。

本发明还提供一种锂电池，其包含正极，如上所述的电解液，以及负极。

在其中一个实施例中，所述电解液在所述锂电池的质量百分含量为5％～10％。