[发明专利]一种电解液及包括该电解液的锂离子电池

说明书

本发明提供了一种电解液及包括该电解液的锂离子电池。本发明采用的电解液包括非水有机溶剂、电解质锂盐以及电解液功能添加剂；所述非水有机溶剂包括氟代有机溶剂；所述电解质锂盐包括含氟阴离子锂盐；所述电解液功能添加剂包括具有两个独立Si‑N键的化合物中的至少一种。其中，含氟阴离子锂盐和氟代有机溶剂是高能锂离子电池电解液的体系基础，选用具有两个独立Si‑N键的化合物作电解液功能添加剂时能够高效地抵消“高氟”电解液所带来的极易产生HF的缺点，稳定电池体系，保证电池的性能表现。应用该电解液体系使得高能锂离子电池实现优异的常温循环稳定性和高温循环稳定性。

技术领域

本发明属于电解液及锂离子电池技术领域，具体涉及一种电解液及包括该电解液的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池发展至今，越来越成熟的体系以及性能稳定性使得其在众多应用领域上站稳脚跟，成为在短期内很难被取代的一部分。随着研究的逐渐深入，研究者们对锂离子电池的性能表现也有着更高的追求，纷纷开始对锂离子电池的电极材料、电解液、隔膜等重要部分开展更为细致的研究，期望发现与电池性能衰减更为具体、本质的联系。

当下锂离子电池不断地追求着更高的能量密度，传统电解液体系“高氟化”趋势逐渐强烈，成为高能量密度的锂离子电池电解液体系的重要基础，但“高氟”电解液与高能量密度的锂离子电池的性能表现也有着密不可分的联系，其极易发生脱氟效应，而产生氢氟酸(HF)，后者会明显增加电解液的酸性，刻蚀碱性电极材料表面，引起电极材料结构破坏、过渡金属离子溶出、界面膜恶化等，导致了电池性能的剧烈衰退。

发明内容

本发明针对“高氟”电解液体系中极易产生HF而导致锂离子电池性能急剧衰减的问题，引入具有两个独立Si-N键的化合物作电解液功能添加剂，通过具有孤对电子的N原子与在HF中几乎是裸核的H⁺进行结合，而具有空电子轨道的Si原子则与外层几乎满电子的F^-结合，有效清除HF的同时能够形成Si-F键的稳定成分组成界面膜，提升电极/电解液界面稳定性。具有两个独立Si-N键的化合物能够高效地保证“高氟”锂离子电池稳定的性能表现，应用该电解液体系的锂离子电池具有优秀的常温循环稳定性和高温循环稳定性。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

一种电解液，所述电解液包括非水有机溶剂、电解质锂盐以及电解液功能添加剂；

其中，所述非水有机溶剂包括氟代有机溶剂，所述电解质锂盐包括含氟阴离子锂盐，所述电解液功能添加剂包括至少一种具有两个独立Si-N键的化合物。

根据本发明，所述具有两个独立Si-N键的化合物具有式(I)或式(Ⅱ)所示的结构；

在式(I)中，

R选自Mg、S、C＝O、取代或未取代的C₁-C₆亚烷基、取代或未取代的C₂-C₆亚烯基、取代或未取代的C₂-C₆亚炔基、取代或未取代的C₃-C₆亚环烷基、取代或未取代的C₆-C₁₀亚芳基、取代或未取代的C₅-C₁₀亚杂芳基中的任意一种；

X₁、X₂相同或不同，独立地选自氢原子、取代或未取代的C₁-C₆烷基、取代或未取代的C₂-C₆烯基、取代或未取代的C₂-C₆炔基、取代或未取代的C₃-C₆硅烷基、取代或未取代的C₂-C₆烷酯基、取代或未取代的C₇-C₁₁芳酯基中的任意一种；