[发明专利]一种电解液和锂离子电池

说明书

本发明提供了一种电解液和锂离子电池。所述电解液包括如式1所示的化合物，其中，R₁选自C1‑C6全取代或部分取代的氟代烷基中的任意一种，R₂和R₃分别独立地选自氢原子、烷烃、苯基、烷基苯或甲氧基硅烷基中的任意一种。本发明制备的电解液中加入式1所示的化合物，可以降低电解液黏度和表面张力，可以显著改善电解液在高面密度高压实电池体系中的浸润性，从而提高生产效率，还可以提升电池的倍率和循环性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，涉及一种电解液，尤其涉及一种电解液和锂离子电池。

背景技术

近几年来，随着国家对新能源汽车的大力推广及补助政策的实施，锂电池的需求急剧增长。新能源汽车普及的同时，市场对锂离子电池的能量密度要求也越来越高，如何在相同体积空间提高锂电池的能量密度是众多产品共同的追求。提高电池能量密度的主要方法有：①增大涂布面密度和压实密度，提高单位体积内正负极活性物质的占比；②降低单位体积内辅料的占比，比如选用更薄的集流体和隔膜；③减少电解液注液量。

伴随着涂布面密度和压实密度的增大，虽然能更大程度的提升电池的能量密度，但带来的问题是使用传统的电解液会出现极片浸润性变差，吸液时间增长。这一方面会导致电池生产效率降低，另一方面会造成电池吸液一致性差，循环性能恶化和负极析锂等安全问题。因此，开发新型高浸润性电解液是解决高面密度、高压实极片浸润性差较为实用和有效的措施。

CN110890592A公开了一种含芳香类化合物作为稀释剂的锂金属电池电解液，稀释剂为芳香类化合物，可以用于抑制锂金属电池中锂金属负极在循环过程中由于不均匀沉积而产生的锂枝晶，从而提高电解液的浸润性能。

CN108808091A公开了一种锂金属电池用高浸润性电解液及锂离子电池。改善浸润性添加剂为间甲苯磺酸盐类浸润性添加剂，提高了锂金属电池正负极极片的吸液效率，提高电解液的浸润性。

但是CN110890592A和CN108808091A都是应用在锂金属电池改性中，应用场景有限，对于电池的改善性能有限，因此如何制备一种应用于商业电池的新型高浸润性电解液，是本领域重要的研究方向。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高浸润性的电解液和锂离子电池。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种电解液，所述电解液包括如式1所示的化合物，

其中，R₁选自C1-C6全取代或部分取代的氟代烷基中的任意一种，R₂和R₃分别独立地选自氢原子、烷烃、苯基、烷基苯或甲氧基硅烷基中的任意一种。

本发明式1所示的化合物具有非离子氟碳表面活性剂的结构，既含有极性基团的酰胺基，又含有非极性基团碳-氟键。碳-氟键的结构稳定，难以被极化，使得氟碳链同时具备疏水性和疏油性，因此该添加剂具有比其他表面活性分子更强的脱离溶液的倾向，在液/气界面定向聚集排列成分子膜，在极低的应用浓度下便能显著降低电解液的表面张力，改善电解液的浸润性，增加电解液与厚电极深层孔隙中固相的接触，从而降低电池的内阻，提升倍率和循环等性能。另外式1所示的化合物还具有较高的热稳定性和化学稳定性，既能较大程度提升电解液在厚电极中的浸润能力，也不会劣化电解液的性能。

作为本发明优选地技术方案，所述电解液包括如式2-式5所示化合物中的任意一种，

作为本发明优选的技术方案，在所述电解液中，所述式1所述的化合物的质量分数为0.1～0.5％，其中所述质量分数可以是0.1％、0.2％、0.3％、0.4％或0.5％等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为0.1～0.3％。