本发明专利技术提供了一种电解液，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。本发明专利技术还提供了一种负极和采用该电解液的锂离子电池。本发明专利技术提供的电解液中，通过采用本发明专利技术所述结构的烯烃类化合物及其衍生物作为本发明专利技术特定的添加剂，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。
An electrolyte and a lithium ion battery containing the electrolyte and / or negative electrode.
The present invention provides an electrolyte comprising lithium salts, electrolyte solvents and additives, which are olefin compounds and their derivatives of the structure shown in the present application. The invention also provides a negative electrode and a lithium ion battery using the electrolyte. In the electrolyte provided by the invention, the olefin compounds and their derivatives of the structure described in the invention can be used as the specific additives of the invention to protect the negative electrode from being damaged, at the same time to protect the electrolyte solvent from being reductively decomposed (excessive consumption), and to prolong the life of the battery at high voltage and high and low temperature.
【技术实现步骤摘要】
一种电解液及含有该电解液和/或负极的锂离子电池
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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，所述电解液为本专利技术提供的电解液和/或所述负极极为本专利技术提供的负极。本专利技术通过在电解液中添加本专利技术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。专利技术人经过大量实验发现，采用本专利技术所述结构的烯烃类化合物及其衍生物作为本专利技术特定的添加剂，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。将本专利技术提供的电解液用于电池中，在电池的充放电过程中，电解液中的添加剂在1.2V-1.4V电位下，在负极的表面发生聚合反应，首次反应添加剂可全部消耗完全，因此不影响电池体系的功能。具体实施方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下对本专利技术进行进一步详细说明。本专利技术提供了一种电解液，包括锂盐、电解液溶剂和添加剂，所述添加剂包括本专利技术所述结构的烯烃类化合物及其衍生物。本专利技术提供的电解液中，通过采用本申请所述结构的烯烃类化合物及其衍生物作为本专利技术所述电解液的添加剂，该添加剂的还原电位为1.2V-1.4V，高于碳酸酯类电解液溶剂，可以优先碳酸酯类电解液溶剂在负极表面发生聚合反应，生成一层聚合物膜，避免作为锂盐溶剂的碳酸酯类物质持续大量被还原分解而严重降低电池性能。具体的，该聚合物膜形成的框架结构，大大提高了聚合物膜的弹性性能，使得负极表面的聚合物膜在脱嵌锂的过程中不会因体积变化而破裂，保护负极不被损坏；同时，在成膜反应中生成的卤化锂可以填充在框架中，有效提高聚合物膜对电子的绝缘性，阻止电解液从负极获得电子，使电解液无法被还原，最终可以有效地控制负极表面的副反应，阻碍电解液的消耗。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。本专利技术中，所采用的添加剂为式(1)所示结构的烯烃类化合物及其衍生物，具有下式(1)所示结构：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。本专利技术特定结构的添加剂具有比碳酸酯类电解液溶剂更低的LUMO轨道（LUMO是未占有电子的能级最低的轨道）能量，因而有更高的还原电位，可优先碳酸酯类电解液溶剂在负极表面通过电化学还原聚合生成一层聚合物膜，首先，本申请所述添加剂在成膜过程中不产生任何气体，减少电池化成过程中产气；其次，这层含有大量聚烯烃化合物和/或卤代聚烯烃化合物的聚合物膜具有突出的弹性性能，可避免负极在脱嵌锂过程中，该聚合物膜因体积变化而破裂；最后，在成膜反应过程中生成的卤化锂可以填充在聚合物膜形成的框架的空隙中，有效提高聚合物膜对电子的绝缘性，最终可以有效地控制负极表面的副反应，大大减缓了电解液的消耗速度。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。优选，所述添加剂可以选自全氟丁二烯、六氯丁二烯、2-氯代五氟-1,3-丁二烯中的一种或几种。具体结构如下：全氟丁二烯:优选，丁二烯结构决定了添加剂更高的还原电位，卤代是为了提升添加剂的抗氧化性，同时更容易断键聚合。优选，以电解液总质量为基准，所述添加剂的含量为0.1~10wt%，进一步优选为0.2~5wt%。含量优选为0.6~1.2wt%，添加剂既能够在负极表面形成足够厚度与足够覆盖度的膜层，同时也不会有多余的添加剂对体系造成影响。优选情况下，本专利技术提供的电解液中，锂盐的浓度为0.1~1.2mol/L。所述锂盐为本领域技术人员常用的各种锂盐，例如可以选自LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiSiF6、LiAlCl4、LiBOB、LiODFB、LiCl、LiBr、Lil、LiCF3SO3、Li(CF3SO2)3、Li(CF3CO2)2N、Li(CF3SO2)2N、Li(SO2C2F5)2N、Li(SO3CF3)2N、LiB(C2O4)2中的一种或多种混合使用。进一步优选的方案，本专利技术采用LiPF6作为主要锂盐。本专利技术采用本领域技术人员常用的各种电解液溶剂即可，例如可以选自碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸甲乙酯（EMC）、甲酸甲酯（M本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电解液，包括锂盐、电解液溶剂和添加剂，其特征在于，所述添加剂为式(1)所示结构的烯烃类化合物及其衍生物，式(1)的结构如下：
【技术特征摘要】
1.一种电解液，包括锂盐、电解液溶剂和添加剂，其特征在于，所述添加剂为式(1)所示结构的烯烃类化合物及其衍生物，式(1)的结构如下：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。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述添加剂选自全氟丁二烯、六氯丁二烯、2-氯代五氟-1,3-丁二烯中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，以电解液总质量为基准，所述添加剂的含量为0.1~10wt%。4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述锂盐选自LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiSiF6、LiAlCl4、LiBOB、LiODFB、LiCl、LiBr、Lil、LiCF3SO3、Li(CF3SO2)3、Li(CF3CO2)2N、Li(CF3SO2)2N、Li(SO2C2F5)2N、Li(SO3CF3)2N、LiB(C2O4)2中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液溶剂为碳酸酯系溶剂，所述碳酸酯系溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、氟代碳酸乙烯酯中的一种或几种。6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟海敏，王圣，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44
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