[发明专利]电解液、电化学装置以及电子设备

说明书

本申请公开了一种电解液、电化学装置以及电子设备，所述电解液包括有机溶剂、双氟磺酰亚胺锂、式I化合物以及添加剂；所述添加剂包括氟代碳酸乙烯酯和式II化合物；本申请电解液中特殊的溶剂化结构有利于双氟磺酰亚胺锂的阴离子衍生形成富含LiF的SEI膜，富含LiF的SEI膜具有较高的机械强度，能够适应硅基材料较大的体积变化，且本申请电解液中的添加剂有利于SEI膜柔韧性的提升，从而可以提高SEI膜整体的稳定性，提升电化学装置的循环稳定性。

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种电解液、电化学装置以及电子设备。

背景技术

硅材料的理论克容量约为4200mAh/g，远高于石墨材料的理论克容量(约372mAh/g)，因此，成为开发高能量密度锂离子电池的首选负极活性材料，但是硅材料在充放电过程中具有较大的体积膨胀(约300％)，所以普通电解液在负极表面所形成的固态电解质界面膜(SEI膜)的强度已难以适应如此大的体积变化，需探索可以在负极表面形成更高强度SEI膜的电解液。

发明内容

本申请提供一种电解液、电化学装置以及电子设备，以提升电化学装置的循环性能。

第一方面，本申请提供了一种电解液，所述电解液包括有机溶剂、双氟磺酰亚胺锂、式I化合物以及添加剂。所述添加剂包括氟代碳酸乙烯酯和式II化合物；

其中，R₁至R₆各自独立地选自氢、氟、经氟取代或未经氟取代的C₁-C₁₂的烷基、经氟取代或未经氟取代的C₁-C₁₂的含氧烷基，R₁至R₆中相邻的两个基团可选地连接成环，且R₁至R₆中的至少一者含氟。R₇至R₁₀各自独立地选自经取代或未经取代的C₁-C₁₂的烷基、经取代或未经取代的C₁-C₁₂的含氧烷基、经取代或未经取代的C₂-C₁₂的含不饱和碳碳双键的基团、经取代或未经取代的C₂-C₁₂的含不饱和碳碳三键的基团，且R₇至R₁₀中的至少一者包括不饱和碳碳双键或不饱和碳碳三键；经取代时，取代基包括卤素。

本申请的电解液由于特殊的溶剂化结构使得双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)中的阴离子FSI^-处于较低的LUMO能级和较高的HOMO能级，有利于FSI^-在充放电过程中参与氧化还原反应，在正负极表面衍生形成富含LiF的SEI膜和正极电解质界面膜(CEI膜)，增强保护膜的机械强度，有利于适应负极较大的体积变化，并提升保护膜的离子传导性，降低循环过程中的极化，进而改善电化学装置的循环性能。式I化合物具有较好的浸润性和较强的耐氧化性能，将其加入电解液中可以形成局域高盐电解液，降低电解液的粘度，且式I化合物在负极还可以还原脱氟，进一步促进了富含LiF的SEI膜的形成，有利于提升电化学装置的动力学性能和循环性能。同时，引入的氟代碳酸乙烯酯可在负极还原，从而与FSI^-共同作用形成稳定的外层有机内层无机的SEI膜，增加SEI膜整体的稳定性。此外，式II化合物中的硅官能团可以与负极表面的-OH发生偶联反应，形成牢固的Li-O-Si化学键，且式II化合物中的不饱和基团聚合后与SEI膜中的有机成分具有良好的相容性，从而提高负极表面有机层与无机层的结合力，使得SEI膜具有更强的柔韧性，可适应负极较大的体积变化，进一步提高电化学装置的循环稳定性。

在一些实施例中，所述式II化合物包括以下化合物中的至少一种：

在一些实施例中，所述式I化合物包括以下化合物中的至少一种：