【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电池领域，特别涉及一种电解液和二次电池。
技术介绍
1、二次电池（rechargeable battery）又称为可充电电池，是指在放电后可通过充电的方式继续使用的电池。通常，二次电池可以包括正极极片、负极极片、电解质和隔离膜。电解液中的活性离子可以穿过隔离膜在正极极片和负极极片之间往返嵌入和脱出，进而实现二次电池的充电和放电。
2、近年来，随着二次电池的应用范围越来越广泛，对二次电池的循环寿命等方面的也提出了更高的要求。在二次电池的化成工艺中，通常会在负极膜层的表面形成一个钝化层，即sei膜。理想的sei膜致密且稳定，可抑制电极活性物质进一步与电解液间发生副反应，减少使用过程中对活性物质和电解液的消耗，抑制锂枝晶的形成，从而有利于提升二次电池的循环性能。因此，形成理想的sei膜是二次电池改进的一个方向。
技术实现思路
1、本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于，提供一种电解液、包括该电解液的二次电池。所述电解液中包含硅杂化冠醚，能够参与sei膜的形成，提高sei膜的韧性，从而改善二次电池的循环性能。
2、为了达到上述目的，本申请提供了一种电解液，包括活性离子盐、溶剂和至少一种硅杂化冠醚；所述硅杂化冠醚为环上至少1个碳原子被硅原子替换的冠醚，其中所述硅杂化冠醚中每个碳原子具有取代基r，和/或每个硅原子具有取代基r’，其中所述取代基r选自氢、苯基、苯氧基、c1-c6卤代烷基、c1-c6卤代烷氧基、卤代苯基和卤代苯氧基中的至少一种，所述取代基r’选自
3、本申请的电解液中包含的硅杂化冠醚。硅杂化冠醚与活性离子之间具有增强的配位作用，并且硅杂化冠醚在负极极片表面发生开环聚合反应得到的聚合物可以沉积在sei膜中，提升sei膜的韧性。上述提高硅杂化冠醚的稳定性。
4、采用该电解液的二次电池具有改善的循环寿命，另外，选自取代基r能够进一步提高二次电池的循环寿命。
5、在一些实施方式中，所述硅杂化冠醚为环上相互键合的至少一对碳原子被硅原子替换的12冠4醚~24冠8醚。
6、在一些实施方式中，所述硅杂化冠醚为环上相互键合的一对或两对碳原子被硅原子替换的12冠4醚~24冠8醚。上述硅杂化冠醚的环内空间与活性离子的直径相适合，因此与活性离子具有强络合能力。
7、在一些实施方式中，所述取代基r选自氢、苯基、苯氧基、c1-c4巯代烷氧基、c1-c4卤代烷氧基、卤代苯基和卤代苯氧基中的至少一种，所述取代基r’选自氢和c1-c4烷基中的至少一种。
8、在一些实施方式中，所述取代基r选自氢、c1-c4卤代烷基和c1-c4卤代烷氧基中的至少一种，其中卤素为氟和/或氯，所述取代基r’为甲基和/或乙基。
9、在一些实施方式中，所述取代基r选自氢、c1-c4卤代烷基中的至少一种，其中卤素为f，所述取代基r’为甲基。
10、在一些实施方式中，所述硅杂化冠醚的至少一个非α碳原子被包含至少一个氟原子的取代基r所取代，其中所述非α碳原子为所述硅杂化冠醚的环上不与硅氧键的氧原子连接的碳原子。氟原子的取代基r取代非α碳原子时，氟原子的取代基r与氧原子在分子结构的空间上具有较大的距离，氧原子会带更多的电负性，硅杂化冠醚与活性离子的配位作用进一步增强。
11、在一些实施方式中，所述硅杂化冠醚选自以下通式i-通式xvi所示的化合物：
12、通式i、通式ii、
13、通式iii、通式iv、
14、通式v、通式vi、
15、通式vii、通式viii、
16、通式ix、通式x、
17、通式xi、通式xii、
18、通式xiii、通式xiv、
19、通式xv、通式xvi。
20、在一些实施方式中，所述硅杂化冠醚选自以下结构式所示的化合物：
21、化合物a、化合物b、化合物c、
22、化合物d、化合物e、
23、化合物f、化合物g、
24、化合物h、化合物i、
25、化合物j、化合物k、
26、化合物l、化合物m、
27、化合物n、化合物o、
28、化合物p、化合物q、
29、化合物r、化合物s、
30、化合物t；选自上述化合物的硅杂化冠醚，-cf3连接在非碳原子上，硅杂化冠醚与活性离子具有强络合能力。
31、在一些实施方式中，基于电解液的总重量，所述硅杂化冠醚的添加量在0.5wt%-15wt%。硅杂化冠醚的添加量在上述范围内时，在化成阶段可以适当的量在负极表面发生开环聚合并沉积到sei膜中。当在负极表面形成sei膜后，可阻止负极中的活性物质继续与电解液发生反应，因此硅杂化冠醚的添加量在上述范围内时，剩余的硅杂化冠醚不再在负极发生开环聚合，而以足够量与活性离子络合，增加活性离子的迁移数。
32、在一些实施方式中，所述活性离子盐选自锂盐或钠盐。
33、在一些实施方式中，所述锂盐选自双氟磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、双(三氟甲磺酰)亚胺锂、三氟甲磺酸锂、二氟磷酸锂中至少一种。
34、在一些实施方式中，所述钠盐选自双氟磺酰亚胺钠、六氟磷酸钠、四氟硼酸钠、六氟砷酸钠、双(三氟甲基磺酰基)亚胺钠、三氟甲磺酸钠、二氟磷酸钠、二氟草酸硼酸钠、四氟草酸磷酸钠中的至少一种。
35、在一些实施方式中，所述电解液中所述活性离子盐的浓度为0.5mol/l-4mol/l。
36、在一些实施方式中，所述溶剂包括选自酯类溶剂、醚类溶剂、硅氧烷类溶剂、磷酸酯类溶剂、砜类溶剂和腈类溶剂中的至少一种；可选地，所述溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、氟代碳酸乙烯酯、双氟代碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、甲基三氟乙基碳酸酯、碳酸二甲酯、二甲氧基乙烷、1,2-二甲氧基丙烷、1,3-二甲氧基丙烷、二甲氧基丁烷、二乙氧基乙烷、1,2-二乙氧基丙烷、1,3-二乙氧基丙烷、四氢呋喃、1,3-环氧戊烷、二甲氧基二甲基硅烷、甲氧基三甲基硅烷、三甲氧基甲基硅烷、四甲氧基硅烷、磷酸甲酯、三磷酸亚甲酯、三磷酸乙酯、三磷酸亚乙酯、乙腈和二甲基亚砜中的至少一种；进一步可选地，所述溶剂包括二甲氧基乙烷、1,2-二甲氧基丙烷、1,3-二甲氧基丙烷、二甲氧基丁烷、二乙氧基乙烷、1,2-二乙氧基丙烷、1,3-二乙氧基丙烷、四氢呋喃和1,3-环氧戊烷中的至少一种；更进一步可选地，所述溶剂包括二甲氧基乙烷和/或二乙氧基乙烷。选自上述溶剂能够改善电解液的离子电导，并且电解液的溶剂化层能够容纳足够的阴离子（氟离子），有利于提高sei膜中无机物，如lif的含量，有利于改善电池的循环性能。
37、本申请的第二方面提供一种电池单体，包括正极极片、负极极片、隔离膜和第一方面提供的电解液，所述负极极片包括负极材料。...
【技术保护点】
1.一种电解液，其特征在于，包括活性离子盐、溶剂和至少一种硅杂化冠醚；
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述硅杂化冠醚为环上相互键合的至少一对碳原子被硅原子替换的12冠4醚~24冠8醚。
3.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于，所述硅杂化冠醚为环上相互键合的一对或两对碳原子被硅原子替换的12冠4醚~24冠8醚。
4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述取代基R选自氢、苯基、苯氧基、C1-C4卤代烷基、C1-C4卤代烷氧基、卤代苯基和卤代苯氧基中的至少一种，所述取代基R’选自氢和C1-C4烷基中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的电解液，其特征在于，所述取代基R选自氢、C1-C4卤代烷基和C1-C4卤代烷氧基中的至少一种，其中卤素为氟和/或氯，所述取代基R’为甲基和/或乙基。
6.根据权利要求5所述的电解液，其特征在于，所述取代基R选自氢、C1-C4卤代烷基中的至少一种，其中卤素为F，所述取代基R’为甲基。
7.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述硅杂化冠醚的至少一个非α碳原子
8.根据权利要求1-7中任一项所述的电解液，其特征在于，所述硅杂化冠醚选自以下通式I-通式XVI所示的化合物：
9.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述硅杂化冠醚选自以下结构式所示的化合物：
10.根据权利要求1-7中任一项所述的电解液，其特征在于，基于所述电解液的总重量，所述硅杂化冠醚的添加量在0.5wt%-15wt%。
11.根据权利要求1-7中任一项所述的电解液，其特征在于，所述活性离子盐选自锂盐或钠盐。
12.根据权利要求11所述的电解液，其特征在于，所述锂盐选自双氟磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、双(三氟甲磺酰)亚胺锂、三氟甲磺酸锂、二氟磷酸锂中至少一种。
13.根据权利要求1-7中任一项所述的电解液，其特征在于，所述电解液中所述活性离子盐的浓度为0.5mol/L-4mol/L。
14.一种电池单体，其特征在于，包括正极极片、负极极片、隔离膜和如权利要求1-13中任一项所述的电解液，所述负极极片包括负极材料。
15.根据权利要求14所述的电池单体，其特征在于，所述负极材料包括金属锂和/或锂合金。
16.一种二次电池，其特征在于，包括如权利要求14或15所述的电池单体。
...【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于，包括活性离子盐、溶剂和至少一种硅杂化冠醚；
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述硅杂化冠醚为环上相互键合的至少一对碳原子被硅原子替换的12冠4醚~24冠8醚。
3.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于，所述硅杂化冠醚为环上相互键合的一对或两对碳原子被硅原子替换的12冠4醚~24冠8醚。
4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述取代基r选自氢、苯基、苯氧基、c1-c4卤代烷基、c1-c4卤代烷氧基、卤代苯基和卤代苯氧基中的至少一种，所述取代基r’选自氢和c1-c4烷基中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的电解液，其特征在于，所述取代基r选自氢、c1-c4卤代烷基和c1-c4卤代烷氧基中的至少一种，其中卤素为氟和/或氯，所述取代基r’为甲基和/或乙基。
6.根据权利要求5所述的电解液，其特征在于，所述取代基r选自氢、c1-c4卤代烷基中的至少一种，其中卤素为f，所述取代基r’为甲基。
7.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述硅杂化冠醚的至少一个非α碳原子被包含至少一个氟原子的取代基r所取代，其中所述非α碳原子为所述硅杂化冠醚的环上不与硅氧键的氧原子连接的碳原子。
【专利技术属性】
技术研发人员：王禹淳，王瀚森，钟韡，张儒鹏，冯富祥，万攀，黄圣源，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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