[发明专利]一种电解液及锂电池

说明书

为克服现有技术中锂电池锂枝晶的生长导致安全隐患的问题，本发明提供了一种电解液，包括锂盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括如下结构式所示的化合物A，化合物A：其中，R₁、R₂各自独立地选自碳原子数为1‑3的含氟链状脂肪烃。同时，本发明还公开了含有上述电解液的锂电池。本发明提供的电解液可以抑制锂枝晶的生长，增强隔膜浸润性，提升电池的循环性能和使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种锂电池电解液以及含有该电解液的锂电池。

背景技术

随着便携式电子设备和电动汽车的发展，传统的锂离子电池(LIBs)已难以满足高能量密度的需求。在众多的候选电池中，锂金属电池(LMBs)因其超高的理论比容量(3860mAh/g)和最低的电化学电位(-3.04V vs标准氢电极)而一直被认为是最有前途的一种。然而，由于锂枝晶的形成不理想、低库仑效率、不稳定的固体电解质界面(SEI)等因素严重限制了锂金属电池的大规模商业应用。更糟糕的是，在镀锂/剥锂过程中，锂枝晶的持续生长可能会造成严重的安全隐患。因此，迫切需要克服这些严重的问题，以开发更高效、更安全的锂金属电池。

目前，有一些策略被提出用来抑制锂枝晶生长和保护锂负极，例如电解液修饰、固态电解质、高浓度和局部高浓度电解液、离子液体、负极材料结构设计等等。但是，从实际应用的角度来看，电解液添加剂具有成本低、易于加工等优点，可以较好地提高锂金属电池的性能。现已有文献报道了各种提高电池性能的电解液添加剂，包括碳酸氟乙烯(FEC)和碳酸亚乙烯酯(VC)对SEI层的调节，Cs⁺和K⁺离子的新型静电屏蔽机制，15-冠醚-5和LiTFA对溶剂化作用的影响等等。

然而，在众多的电解液添加剂中，其能够起到作用的地方大多集中在单个电极上，因此在一定程度上对电池性能的提高是十分有限的。为了突破这些限制，希望多功能添加剂同时影响阳极，促进SEI和阴极电解质界面(CEI)的形成，提高电池各方面的性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中锂电池锂枝晶的生长导致安全隐患的问题，提供一种锂电池电解液，可以抑制锂枝晶的生长，增强隔膜浸润性，提升电池的循环性能和使用寿命。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

提供一种电解液，包括锂盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括如下结构式所示的化合物A，

化合物A：

其中，R₁、R₂各自独立地选自碳原子数为1-3的含氟链状脂肪烃。

本发明还提供了含有上述电解液的锂电池。

本发明提供的电解液中含有前述结构的化合物A，可有效抑制锂枝晶的生长，同时对正极、负极和隔膜起改善作用，优化正极的CEI、负极SEI，增加隔膜浸润性，从多方面来共同提高电池的整体性能。

附图说明

图1是由电解液1制备的锂电池S1的锂负极表面的扫描电镜图；

图2是由电解液2制备的锂电池S2的锂负极表面的扫描电镜图；

图3是由电解液3制备的锂电池S3的锂负极表面的扫描电镜图；

图4是由对比电解液1制备的锂电池D1的锂负极表面的扫描电镜图；

图5是由电解液1-3以及对比电解液1制备的锂对称电池的循环寿命图；

图6是由电解液2和对比电解液1制备的全电池的循环性能图；

图7是电解液2在隔膜表面的接触角测试图；

图8是对比电解液1在隔膜表面的接触角测试图。

具体实施方式