一种电解液及锂离子电池的制作方法

本发明属于二次电池，具体涉及一种电解液及锂离子电池。

背景技术：

1、现有3c数码锂离子电池通常由正极、负极、隔膜、电解液四大主材及其他辅材组成，最常用的正极活性材料为licoo2，其具有极高的压实密度，且具有高电压的特性。负极材料最常见的为人造石墨，其具有较高的理论克容量(372mah/g)，且经过多年发展，目前其实际克容量已接近其理论克容量，因此限制了锂离子电池能量密度的提高。

2、硅负极是目前具有应用前景的下一代负极材料，但其在充放电过程中会发生巨大的体积变化(约300％)，会导致粘结剂失效、活性材料与集流体脱离等。现有负极粘结剂丁苯橡胶sbr、聚偏二氟乙烯pvdf等易受硅负极体系效应的影响而失去粘结作用，进而导致循环性能恶化。且硅负极表面的sei会因硅颗粒的体积变化而反复破裂，破裂位置会重新生长新的sei，会导致li+消耗，进而导致循环性能恶化。

3、因此急需开发一种新型负极与电解液的组合，提高负极克容量的同时，增强硅负极表面sei的稳定性，进而改善高电压licoo2-硬碳/sic(或siox)体系的循环性能，并改善硅负极的快充性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：提供一种电解液，改善目前高硅负极体系电池负极容量较低及sei膜稳定性较差的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种电解液，包括：有机溶剂、锂盐和添加剂；

4、其中，所述有机溶剂包括溶剂a、溶剂b和溶剂c，所述溶剂a如下式1所示，所述溶剂b如下式2所示，所述溶剂c如下式3所示；

5、

6、添加剂包括添加剂d和添加剂e，所述添加剂d如下式4所示，所述添加剂e如下式5所示；

7、

8、r1-r10均各自独立地选自碳原子数为1～10的烷基、碳原子数为2～4的氟代烷基、碳原子数为2～4的氟代烯基、含n杂环、含s杂环中的至少一种。

9、优选的，所述溶剂a在电解液中的质量含量为w；所述溶剂b在电解液中的质量含量为x；所述溶剂c在电解液中的质量含量为y；添加剂d在电解液中的质量含量为2～15％；添加剂e在电解液中的质量含量为z；其中，w、x、y、z之间满足以下关系式：

10、0.1≤w/(x+y)≤0.5；

11、0.003≤z/(2x+y)≤0.08；

12、0.1≤x/y≤1；

13、0.007≤z/(2w+y)≤0.15。

14、优选的，所述w为5～20％；所述x为5～50％；所述y为10～70％；所述z为0.4～5％。

15、优选的，所述溶剂a的结构式为：

16、

17、所述溶剂b的结构式为:

18、

19、所述溶剂c的结构式为:

20、

21、所述添加剂d的结构式为:

22、

23、所述添加剂e的结构式为:

24、

25、优选的，所述溶剂a、溶剂b和溶剂c的质量比为(13～15)：(38～42)：

26、(43～47)。

27、优选的，所述锂盐选自六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂盐和双氟磺酰亚胺锂中的至少一种，所述锂盐的含量占电解液总质量的8～25％。

28、优选的，所述添加剂还包括成膜添加剂，所述成膜添加剂为1,3-丙磺酸内酯、硫酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯中的至少一种。

29、优选的，所述成膜添加剂的质量占电解液总质量的0.1～20％。

30、此外，本发明还提供一种锂离子电池，包括正极片、隔膜、负极片和上述的电解液。

31、优选的，所述负极片的负极活性材料包括硬碳和硅碳，所述硬碳的克容量≥380mah/g，所述硅碳的克容量≥1800mah/g，所述负极片的总克容量≥600mah/g。

32、本发明的有益效果在于：本发明通过使用a、b、c三种化合物作为溶剂，配合添加剂d、e可显著影响硅负极体系锂离子电池充放电时li+的定向迁移，显著降低li+溶剂化及去溶剂化时的能垒，加速li+的溶剂化及去溶剂化过程，减小充放电过程中的极化，改善快充性能。并在硅负极表面sei的内层形成薄且坚硬的无机物层，有效提高sei的稳定性，改善循环性能。此外添加剂d与添加剂e的协同使用，能形成更加均匀致密的sei膜，该sei膜阻抗小，可以进一步提升了电池的循环和高温储存性能，本发明的电解液可明显改善目前高硅负极体系电池负极容量较低及sei膜稳定性较差的问题。

技术特征：

1.一种电解液，其特征在于，包括：有机溶剂、锂盐和添加剂；

2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述溶剂a在电解液中的质量含量为w；所述溶剂b在电解液中的质量含量为x；所述溶剂c在电解液中的质量含量为y；添加剂d在电解液中的质量含量为2～15；添加剂e在电解液中的质量含量为z；其中，w、x、y、z之间满足以下关系式：

3.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于，所述w为5～20％；所述x为5～50％；所述y为10～70％；所述z为0.4～5％。

4.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述溶剂a、溶剂b和溶剂c的质量比为(13～15)：(38～42)：(43～47)。

6.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述锂盐选自六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂和双氟磺酰亚胺锂中的至少一种，所述锂盐的含量占电解液总质量的8～25％。

7.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述添加剂还包括成膜添加剂，所述成膜添加剂为1,3-丙磺酸内酯、硫酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的电解液，其特征在于，所述成膜添加剂的质量占电解液总质量的0.1～20％。

9.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极片、隔膜、负极片和权利要求1～8任一项所述的电解液。

10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极片的负极活性材料包括硬碳和硅碳，所述硬碳的克容量≥380mah/g，所述硅碳的克容量≥1800mah/g，所述负极片的总克容量≥600mah/g。

技术总结本发明公开了一种电解液及锂离子电池，包括：有机溶剂、锂盐和添加剂；其中，所述有机溶剂包括溶剂A、溶剂B和溶剂C，添加剂包括添加剂D和添加剂E；相比于现有技术，本发明采用多种溶剂与高锂盐体系，与添加剂D和E进行组合，使电解液体系具有较高的离子迁移数，有效改变Li+的溶剂化结构，显著降低Li+溶剂化及去溶剂化时的能垒，加速Li+的溶剂化及去溶剂化过程，在硅负极表面SEI的内层形成薄且坚硬的无机物层，有效提高SEI的稳定性，减小充放电过程中的极化，改善硅负极体系锂离子电池的循环性能，快充性能以及稳定性。技术研发人员：蒋阳慧,熊伟,郑畅,杨新哲,马斌受保护的技术使用者：惠州锂威新能源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/21