[发明专利]电解液、含有该电解液的电池和电动车辆

说明书

本发明公开了一种电解液、含有该电解液的电池和电动车辆，该电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂含有烯胺及其衍生物。根据本发明的电解液具有较高的成膜电位，可以优先碳酸酯类电解液溶剂在负极表面通过电化学聚合生成一层聚合物膜，同时，可有效抑制氢氟酸对电解液的劣化，采用该电解液的锂离子电池具有良好的高温循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体地，本发明涉及一种电解液，本发明还涉及一种采用所述电解液的锂离子电池和电动车辆。

背景技术

近年来，随着新能源汽车行业的大力发展，行业对动力电池的容量、循环和安全等性能要求更高。车辆的续航里程已成为人们关注的重点，为了满足人们的需求，本领域常见的是采用比容量更高的正极活性材料和/或负极活性材料。

硅负极具有近4200mAh/g的理论比容量，远高于现在大规模使用的石墨负极（370mAh/g），是突破高能量密度电池的关键性材料，也是目前最有希望的下一代负极活性材料。

但是，硅颗粒在脱嵌锂的过程中存在很大的体积膨胀，像纯硅活性材料极易粉化，脱离集流体而失去电接触，无法使用。目前更接近商业化的是硅碳复合活性材料，由于硅含量更少，材料整体膨胀更小，不会出现严重的材料粉化问题。但是硅颗粒的膨胀依然会导致负极表面的SEI膜破裂，众所周知，SEI膜可以隔绝电解液与负极反应。SEI膜的破裂会导致电解液和活性锂的消耗加快，电池阻抗变大，最终使得电池容量降低循环性能不佳。

目前，电解液中加入合适的添加剂优先在硅负极表面形成稳定的SEI膜，可以有效改善的提升硅负极电池的循环性能。其中最有效的方法是在电解液里面加入较大量的可在负极成膜降低负极阻抗的添加剂氟代碳酸乙烯酯（FEC）。这虽然改善了硅负极电池的常温循环性能，但大大降低了硅负极电池的高温性能，分析其原因在于FEC高温易分解产生氢氟酸而加速电解液的性能劣化，最终导致电池性能变差。

因此，研究开发具有更为优异的高温循环性能的电解液体系具有十分重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的锂二次电池高温循环性差的技术问题。

根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种电解液，该电解液含有锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂含有烯胺及其衍生物，所述烯胺及其衍生物具有式(1)所示的结构，

式(1)，

其中，X为(CH₂)_n，n=0，1，2；R₁、R₂各自独立地选自氢、烷基或烷基苯中的一种；R₃、R₄、R₅各自独立地选自氢、氯、氟、烷基或苯环中的一种。

根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种锂离子电池，该锂离子电池包括电池壳体、电芯和电解液，所述电芯和电解液密封在电池壳体内，所述电芯包括正极、负极以及设置在正极和负极之间的隔膜或固态电解质层，其中，所述电解液为本发明第一个方面所述的电解液。

根据本发明的第三个方面，本发明提供了一种电动车辆，该电动车辆含有上述的锂离子电池。

发明人在偶然中发现，采用烯胺及其衍生物作为电解液添加剂，可明显改善电池的高温循环性。分析其原因可能在于：本申请提供的电解液添加剂具有较高的成膜电位，较碳酸酯类电解液溶剂优先在负极表面通过电化学聚合生成一层聚合物膜（SEI膜）。该SEI膜弹性性能优异，可以适应硅材料和/或碳材料的体积变化而不破裂，依然能够有效地阻止电解液与负极表面的副反应，即提高电池的循环性能。同时，当电池温度较高的情况下，电解液中会产生氢氟酸，负极表面的SEI膜含有碱性基团（氨基），可以有效除去电解液中的氢氟酸，有利于降低电解液在使用过程中的劣化，进一步提高电池的高温循环性能，延长电池的寿命。