CN110120554B - 一种电解液和含有该电解液的二次电池 - Google Patents

一种电解液和含有该电解液的二次电池 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种电解液和包括该电解液的二次电池，通过在有机溶剂中添加包括不同含量的硅氧烷化合物和腈化合物以及电解质盐来制备电解液，通过将腈化合物与硅氧烷化合物结合应用于二次电池电解液和二次电池，充分发挥二者的作用，进一步改善了二次电池的循环性能和高温存储性能。

Description

一种电解液和含有该电解液的二次电池
技术领域
本申请涉及电池领域，具体而言，一种电解液和含有该电解液的二次电池。
背景技术
随着智能手机、消费级无人机以及电动汽车领域的技术进步和市场发展，人们对高性能电池的要求越发迫切。二次电池尤其锂离子以其较高的能量密度、较长的循环寿命、无记忆效应等优点，依然是应用于上述领域的主流电池。但是，当前市场对锂离子电池的各项性能指标提出了更为严苛的要求，其中，高温存储产气是非常重要的一项。
因此，有必要提供一种能够有效改善电芯高温存储产气的电解液。
发明内容
针对相关技术中的问题，本申请研究了一种电解液及含有该电解液的二次电池，其能显著降低二次电池在高温存储时的产气量，改善二次电池的循环性能以及高温存储性能。
本申请提供了一种电解液，包括腈化合物和硅氧烷化合物。
在上述电解液中，其中基于所述电解液的总质量，所述腈化合物的质量百分比为0.5wt％～10wt％。
在上述电解液中，其中基于所述电解液的总质量，所述硅氧烷化合物的质量百分比为0.1wt％～10wt％。
在上述电解液中，所述腈化合物选自含有1～3个腈基的烃、含有1～3个腈基的烃氧化合物、含有1～3个腈基的卤代烃及含有1～3个腈基的卤代烃氧化合物中的一种或多种。
在上述电解液中，所述腈化合物选自式I结构式所示的化合物中的一种或多种：
Figure GDA0002710729710000021
其中，R1、R2、R3各自独立地选自H、腈基、碳原子数为1～10的烷基、碳原子数为1～10的卤代烷基中的一种。
在上述电解液中，所述腈化合物选自式II结构式所示的化合物中的一种或多种：
Figure GDA0002710729710000022
其中，R4、R5、R6各自独立地选自碳原子数为0～5的亚烷基、碳原子数为0～5的卤代亚烷基、碳原子数为1～5的亚烷氧基、碳原子数为1～5的卤代亚烷氧基、碳原子数为1～5的烷基烷氧基及卤代烷基烷氧基中的一种；R4、R5、R6碳原子数不同时为0。
在上述电解液中，所述腈化合物选自以下化学结构式所示的化合物中的一种或多种：
Figure GDA0002710729710000023
在上述电解液中，所述有机硅烷选自式III化学结构式所示的化合物中的一种或多种：
Figure GDA0002710729710000024
其中R7、R8、R9各自独立地选自F、Cl、Br、I、碳原子数为1～6的烷基、碳原子数为2～6的烯烃基、碳原子数为2～6的炔烃基中的一种；
R10为甲基；
Y为碳原子数为1～10的亚烷氧基。
在上述电解液中，所述有机硅氧烷选自以下化学结构式所示的化合物中的一种或多种：
Figure GDA0002710729710000031
在上述电解液中，所述电解液还包括锂盐，其中，所述电解质盐的浓度为0.5M～3M；所述电解质盐的浓度还可以为0.5～1.5M。
包括上述电解液的锂离子电池。
本申请提供的电解液，通过在电解液中添加硅氧烷化合物和腈化合物，在两者的协同作用下可以显著降低电池在高温存储时的产气量，同时改善电池的循环性能及高温存储性能。
具体实施方式
下面将结合本申请的实施例，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
根据本申请的一个方面，本申请提供了一种电解液，包括：非水有机溶剂、电解质盐、腈化合物、硅氧烷化合物。
在该电解液中，非水有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、1,4-丁内酯、丙酸甲酯、丁酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯中的一种或多种。
在该电解液中，还含有电解质盐。所述电解质盐可选自锂盐、钠盐或锌盐，依据所应用的二次电池的不同而不同。其中，以锂盐为例，锂盐可选自无机锂盐和有机锂盐中的一种或几种，所述锂盐选自六氟磷酸锂(LiPF6)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)、四氟硼酸锂(LiBF4)、六氟砷酸锂、高氯酸锂、二草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)中的一种或几种，其中，锂盐在电解液中的浓度为0.5M～3M。
在该电解液中，所述锂盐选自六氟磷酸锂(LiPF6)和四氟硼酸锂(LiBF4)中的至少一种，其中锂盐在电解液中的浓度为0.5M～1.5M。
在该电解液中，包括腈化合物和硅氧烷化合物，其中，腈官能团中的孤对电子能级与二次电池阴极活性物质中过渡金属原子最外层空余轨道的能级相近，使得含腈官能团的化合物可以在阴极表面发生络合吸附。吸附在阴极表面的腈化合物可以很好地将电解液中易氧化组分与阴极表面隔开，大大降低了充电态的二次电池阴极表面对电解液的氧化作用，从而改善二次电池的循环性能和高温存储性能。据上述认识，不同结构的腈化合物对电解液与阴极表面将产生不同的隔离效果，随腈化合物中腈官能团个数的增加，其所起的隔离效果越显著。同时，含腈官能团有机分子的大小有一个最优值，分子过小不能将电解液中易氧化组分与阴极表面有效隔开，分子过大，电解液中易氧化组分可以通过含腈官能团化合物的间隙与阴极表面发生接触，仍不能起到很好的隔离效果，优选地，所述腈化合物选自含有1～3个腈基的烃、含有1～3个腈基的烃氧化合物、含有1～3个腈基的卤代烃及含有1～3个腈基的卤代烃氧化合物中的一种或几种，而碳碳双键有利于有机分子发生聚合反应。聚合后的含腈官能团化合物吸附在阴极表面可以起到较未聚合的有机分子更好的隔离效果。其中，功能化硅氧烷化合物可以除掉电解液中微量的水分，进而抑制六氟磷酸锂的水解反应，同时，硅氧烷化合物可以和六氟磷酸锂分解产生的五氟化磷反应，降低其对电解液溶剂的催化作用，从而达到缓解二次电池高温存储产气的目的，将腈化合物与硅氧烷化合物结合应用于电解液中，在两者的协同作用下，充分发挥二者的作用，可进一步改善了二次电池的循环性能和高温存储性能。
在该电解液中，添加剂中的腈化合物选自以下式I、式II所示化学结构式的化合物中的一种或多种，其中，R1、R2、R3各自独立地选自各自独立地选自H、腈基、碳原子数为1～10的烷基、碳原子数为1～10的卤代烷基中的一种；R4、R5、R6各自独立地选自碳原子数为0～5的亚烷基、碳原子数为0～5的卤代亚烷基、碳原子数为1～5的亚烷氧基、碳原子数为1～5的卤代亚烷氧基、碳原子数为1～5的烷基烷氧基及碳原子数为1～5的卤代烷基烷氧基中的一种；R4、R5、R6碳原子数不同时为0。
Figure GDA0002710729710000051
在该电解液中，添加剂中的腈化合物选自以下式J-1、式J-2、式J-3、式J-4、式J-5、式J-6、式J-7、式J-8所示化学结构式的化合物中的一种或多种。
Figure GDA0002710729710000052
在该电解液中，所述硅氧烷化合物选自式Ⅲ结构式所示的化合物中的一种或多种：
Figure GDA0002710729710000053
其中R7，R8，R9各自独立地选自F、Cl、Br、I、碳原子数为1～6的烷基、碳原子数为2～6的烯烃基、碳原子数为2～6的炔烃基中的一种；
R10为甲基；
Y为碳原子数为1～10的亚烷氧基。
在该电解液中，添加剂中的硅氧烷化合物选自以下式S-1,式S-2，式S-3：
Figure GDA0002710729710000054
在该电解液中，腈化合物占电解液总质量的百分比为0.5wt％～10wt％，其中，当腈化合物在电解液总质量中的百分含量低于0.5wt％时，其对阴极表面与电解液中易氧化组分的隔离作用不明显，对二次电池的循环性能和高温存储性能没有明显改善，当腈化合物在非水电解液中的质量百分含量高于10wt％时，会对电解液的粘度、电导率产生不利影响，从而影响二次电池的循环性能，同时，腈化合物与阳极的不兼容性被放大。
在该电解液中，其中基于所述电解液总质量，硅氧烷化合物的质量百分比为0.1wt％～10wt％，其中，当硅氧烷化合物在非水电解液中的质量百分含量低于0.1wt％时，其对锂离子电池性能改善作用不明显；当硅氧烷化合物在非水电解液中的质量百分含量高于10wt％时，会影响锂离子电池循环性能。
在该电解液中，添加剂还包括具有碳-碳双键的环状碳酸酯、氟代环状碳酸酯、磺酸内酯化合物中的一种或几种。
在该电解液中，其中基于所述电解液总质量，具有碳-碳双键的环状碳酸酯的质量百分数为0.1wt％～10wt％，所述氟代环状碳酸酯的质量百分数为0.1wt％～30wt％，所述磺酸内酯化合物的质量百分数0.1wt％-5wt％。
在该电解液中，具有碳-碳双键的环状碳酸酯选自碳酸亚乙烯酯(VC)、4-甲基碳酸亚乙烯酯、4-乙基碳酸亚乙烯酯中的一种或几种，所述具有氟代环状碳酸酯选自氟代碳酸亚乙酯(FEC)、二氟代碳酸亚乙酯、三氟甲基碳酸亚乙酯中的一种或几种。
若加入添加剂，如碳酸乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)及1,3-丙烷磺内酯(PS)中的一种或几种,可降低电解液在阳极的消耗，同时保护了阴阳极，有利于循环的改善。
根据本申请的第二方面，本申请提供了一种包括上述电解液的二次电池，其中，二次电池包括正极极片、负极极片、隔离膜和电解液，其中，正极极片包括正极集流体、正极活性材料、粘结剂和导电剂，负极极片包括负极集流体、负极活性材料、粘结剂和导电剂。
在根据本申请第二方面所述的二次电池中，所述二次电池可为锂离子二次电池、钠离子二次电池或锌离子二次电池。
在根据本申请第二方面所述的二次电池中，正极活性材料的具体种类均不受到具体的限制，可根据需求进行选择。具体地，所述正极活性材料选自钴酸锂(LiCoO2)、锂镍锰钴三元材料、磷酸亚铁锂(LiFePO4)、锰酸锂(LiMn2O4)中的一种或几种。
在根据本申请第二方面所述的二次电池中，负极活性材料的具体种类均不受到具体的限制，可根据需求进行选择。具体地，以锂离子二次电池为例，所述负极活性材料选自天然石墨、人造石墨、中间相微碳球(简称为MCMB)、硬碳、软碳、硅、硅-碳复合物、Li-Sn合金、Li-Sn-O合金、Sn、SnO、SnO2、尖晶石结构的锂化TiO2-Li4Ti5O12、Li-Al合金中的一种或几种。
下面结合实施例对本申请的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本申请技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的范围，均应涵盖在本申请的保护范围中。
在下述实施例、对比例中，所使用到的试剂、材料以及仪器如没有特殊的说明，均可商购获得或合成获得。
下面结合具体的实施例制备包括上述电解液的锂离子电池，并分别对其进行性能测试，并结合对比例进行比较分析。
对比例1
(1)电解液的制备
在干燥氩气气氛中，首先将有机溶剂碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二乙酯(DEC)以质量比EC:EMC:DEC＝30:50:20混合，然后向有机溶剂中加入占电解液总质量3wt％的FEC，溶解并混合均匀，最后将锂盐六氟磷酸锂(LiPF6)溶解在有机溶剂与添加剂的混合溶液中，得到锂盐的浓度为1.15M的电解液。
(2)正极的制备
将正极活性材料钴酸锂(LiCoO2)、导电剂Super P、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)在N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中制成正极浆料。将正极浆料均匀涂布在集流体铝箔上，在85℃下烘干后进行冷压，然后进行切边、裁片、分条后，在85℃的真空条件下烘干4h，制成锂离子电池正极片。
(3)负极的制备
将作为负极活性材料的石墨与导电剂Super P、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)、粘接剂丁苯橡胶(SBR)在去离子水中混合均匀，制成负极浆料。将负极浆料涂布在集流体铜箔上并在85℃下烘干；然后进行切边、裁片、分条后，在120℃真空条件下烘干12h，制成锂离子电池负极片。
(4)锂离子电池的制备
将隔离膜及制得的正极片、负极片按照正极片、隔膜、负极片按顺序叠好，使隔膜处于正负极片中间，经卷绕得电芯；焊接极耳后将电芯置于铝塑膜外包装中，将上述制备的电解液注入到干燥后的锂离子电池中，经过封装、静置、化成、整形、容量测试，完成锂离子电池的制备。
对比例2
以与对比例1中相同方法制备电解液，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为1wt％的J-2。
对比例3
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为1wt％的J-3。
对比例4
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为1wt％的J-6。
对比例5
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是向电解液中还包括占电解液总质量百分比为1wt％的J-8。
对比例6
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为1wt％的J-2和占电解液总质量百分比为1wt％的J-6。
对比例7
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为1wt％的J-2和占电解液总质量百分比为1wt％的J-8。
对比例8
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为1wt％的J-3和占电解液总质量百分比为1wt％的J-6。
对比例9
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为1wt％的J-3和占电解液总质量百分比为1wt％的J-8。
对比例10
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为0.01wt％的J-8和占电解液总质量百分比为1wt％的S-1。
对比例11
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为35wt％的J-8占电解液总质量百分比为1wt％的S-1。
对比例12
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为1wt％的S-1。
对比例13
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为1wt％的S-2。
对比例14
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为1wt％的J-8和占电解液总质量百分比为0.01wt％的S-1。
对比例15
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为1wt％的J-8和占电解液总质量百分比为15wt％的S-1。
对比例16
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中不含FEC，但含有占电解液总质量百分比为1wt％的PS和占电解液总质量百分比为1wt％的S-1。
实施例1
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为1wt％的J-2和占电解液总质量百分比为1wt％的S-1。
实施例2
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为1wt％的J-2和占电解液总质量百分比为1wt％的S-2。
实施例3
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为1wt％的J-3和占电解液总质量百分比为1wt％的S-1。
实施例4
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为1wt％的J-3和占电解液总质量百分比为1wt％的S-2。
实施例5
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为1wt％的J-6和占电解液总质量百分比为1wt％的S-1。
实施例6
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为1wt％的J-6和占电解液总质量百分比为1wt％的S-2。
实施例7
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为1wt％的J-8和占电解液总质量百分比为1wt％的S-1。
实施例8
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为1wt％的J-8和占电解液总质量百分比为1wt％的S-2。
实施例9
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为1wt％的J-2、占电解液总质量百分比为1wt％的J-6和占电解液总质量百分比为1wt％的S-1。
实施例10
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为1wt％的J-2、占电解液总质量百分比为1wt％的J-6和占电解液总质量百分比为1wt％的S-2。
实施例11
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为1wt％的J-2、占电解液总质量百分比为1wt％的J-8和占电解液总质量百分比为1wt％的S-1。
实施例12
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为1wt％的J-2、占电解液总质量百分比为1wt％的J-8和占电解液总质量百分比为1wt％的S-2。
实施例13
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为1wt％的J-3、占电解液总质量百分比为1wt％的J-6和占电解液总质量百分比为1wt％的S-1。
实施例14
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为1wt％的J-3、占电解液总质量百分比为1wt％的J-6和占电解液总质量百分比为1wt％的S-2。
实施例15
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为1wt％的J-3、占电解液总质量百分比为1wt％的J-8和占电解液总质量百分比为1wt％的S-1。
实施例16
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为1wt％的J-3、占电解液总质量百分比为1wt％的J-8和占电解液总质量百分比为1wt％的S-2。
实施例17
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为0.5wt％的J-8和占电解液总质量百分比为1wt％的S-1。
实施例18
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为2wt％的J-8为和占电解液总质量百分比为1wt％的S-1。
实施例19
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为5wt％的J-8和占电解液总质量百分比为1wt％的S-1。
实施例20
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为10wt％的J-8和占电解液总质量百分比为1wt％的S-1。
实施例21
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为1wt％的J-8和占电解液总质量百分比为0.1wt％的S-1。
实施例22
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为1wt％的J-8和占电解液总质量百分比为0.2wt％的S-1。
实施例23
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为1wt％的J-8和占电解液总质量百分比为0.5wt％的S-1。
实施例24
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为1wt％的J-8和占电解液总质量百分比为2wt％的S-1。
实施例25
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为1wt％的J-8和占电解液总质量百分比为5wt％的S-1。
实施例26
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中还包括占电解液总质量百分比为1wt％的J-8和占电解液总质量百分比为10wt％的S-1。
实施例27
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中FEC含量为6wt％，且还包括占电解液总质量百分比为1wt％的J-3、占电解液总质量百分比为1wt％的J-8和占电解液总质量百分比为1wt％的S-1。
实施例28
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中FEC含量为9wt％，且还包括占电解液总质量百分比为1wt％的J-3、占电解液总质量百分比为1wt％的J-8和占电解液总质量百分比为1wt％的S-1。
实施例29
以与对比例1中相同的方法制备，不同的是电解液中FEC含量为6wt％，且还包括占电解液总质量百分比为3wt％的PS、占电解液总质量百分比为1wt％的J-3、占电解液总质量百分比为1wt％的J-8和占电解液总质量百分比为1wt％的S-1。
对比例1～16和实施例1～29中的添加剂的种类和含量如下表1所示。
表1添加剂的种类和含量
Figure GDA0002710729710000131
Figure GDA0002710729710000141
之后，对通过上述对比例和实施例制备的锂离子电池进行循环性能、高温存储性能测试：
循环性能测试：
将锂离子电池置于25℃恒温箱中，静置30分钟，使锂离子电池达到恒温。以0.7C恒流充电至4.4V，恒压充电至电流为0.05C，然后用1C恒流放电至3.0V，上述为一个充放电循环。以首次放电的容量为100％，反复进行充放电循环，至放电容量衰减至80％时，停止测试，记录循环圈数，作为评价锂离子电池循环性能的指标。
同时测试锂离子电池在45℃的循环性能，测试方法同上述25℃的循环性能测试，仅温度为45℃。
高温存储测试：
将锂离子电池置于25℃恒温箱中，静置30分钟，使锂离子电池达到恒温。以0.5C恒流充电至4.4V，恒压充电至电流为0.05C，然后用0.5C恒流放电至3.0V，记录放电容量，作为锂离子电池初始容量。之后以0.5C恒流充电至4.4V，恒压充电至电流为0.05C，用千分尺测试并记录电池的厚度。将测试锂离子电池转至60℃恒温箱中进行存储21天，期间每隔3天测试并记录电池厚度一次，21天存储结束后将电池转移至25℃恒温箱中，静置60分钟，以0.5C恒流放电至3.0V，记录放电容量，作为锂离子电池剩余容量。按下式1计算锂离子电池存储厚度膨胀率，并作为评价锂离子电池高温存储产气量的指标。
厚度膨胀率＝(存储24小时厚度-初始厚度)/初始厚度*100％(式1)
按下式2计算锂离子电池存储容量保持率，并作为评价两锂电池高温存储性能的指标。
容量保持率＝剩余容量/初始容量*100％(式2)
所有实施例与对比例的循环性能和高温存储性能的测试结果如表2所示。
表2对比例及实施例的锂离子电池的测试结果
Figure GDA0002710729710000151
Figure GDA0002710729710000161
从表1和表2中的数据分析可知，从对比例1与对比例2-9及对比例12-13中数据可知，单独加入腈化合物可以明显缓解锂离子二次电池的高温存储产气问题，提高锂离子二次电池循环次数和高温存储后的容量保持率，单独加入硅氧烷化合物也可以明显缓解锂离子二次电池的高温存储产气问题，提高锂离子二次电池循环次数和高温存储后的容量保持率，但是二者单独使用时，对锂离子二次电池的改善效果均不明显。
实施例1～16示出向有机溶剂中同时加入特定结构的腈化合物和硅氧烷化合物所制备的锂离子电池，通过表2的电性能测试结果，将对比例1～9及对比例12-13与实施例1～16进行对比可知，同时加入腈化合物和硅氧烷化合物可以在单独加入腈化合物或硅氧烷化合物的基础上进一步明显缓解锂离子二次电池的高温存储产气问题，降低锂离子二次电池高温存储后的厚度膨胀率，同时提高锂离子二次电池循环次数和高温存储后的容量保持率。实施例9-16中同时加入两种腈化合物，对锂离子二次电池的循环次数和高温存储后的容量保持率改善效果更为明显，可能是由于两种腈化合物在电极表面形成的保护膜更加稳定，在充放电过程不易分解。实施例17～20可知腈化合物含量的增加可以进一步改善锂离子二次电池高温存储后的厚度膨胀率，并提高锂离子二次电池高温存储后的容量保持率，但随着腈化合物含量的增加，其对锂离子二次电池的循环性能的改善效果逐渐减弱。当腈化合物的含量过高(对比例12)，电解液中的腈化合物并不会明显改善锂离子二次电池的高温存储后的厚度膨胀率和高温存储后的容量保持率，反而会影响对锂离子二次电池的常温循环性能和高温循环性能。
实施例21～26可知硅氧烷化合物含量的增加可以进一步改善锂离子二次电池高温存储后的厚度膨胀率，并提高锂离子二次电池高温存储后的容量保持率，但随着硅氧烷化合物含量的增加，其对锂离子二次电池的循环性能的改善效果逐渐减弱。当硅氧烷化合物的含量过高，电解液中的硅氧烷化合物并不会明显改善锂离子二次电池高温存储后的厚度膨胀率和高温存储后的容量保持率，反而会轻微影响锂离子二次电池的常温循环性能和高温循环性能。
实施例29中可知，当电解液中还含有PS时，可更显著改善锂离子二次电池高温存储后的厚度膨胀率和高温存储后的容量保持率，这可能是由于硅氧烷化合物和PS在负极表面形成了更加稳定且致密的SEI保护膜。
本申请提供了一种电解液和包括该电解液的锂离子电池，通过在电解液中添加包括不同含量的硅氧烷化合物和腈化合物的添加剂以及锂盐来制备电解液，通过将腈化合物与硅氧烷化合物结合应用于锂离子电池电解液和锂离子电池，充分发挥二者的作用，可以有效降低锂离子电池在高温存储时的产气量，显著改善锂离子电池高温存储形变，从而进一步改善了锂离子电池的循环性能和高温存储性能。
以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电解液，包括：腈化合物和硅氧烷化合物；
基于所述电解液的总质量，所述硅氧烷化合物的质量百分比为0.1wt％～10wt％，其中，所述硅氧烷化合物选自以下化学结构式所示的化合物中的一种或多种：
Figure FDA0002909603190000011
以及所述电解液还包括1,3-丙烷磺内酯。
2.根据权利要求1所述的电解液，其中，基于所述电解液的总质量，所述腈化合物的质量百分比为0.5wt％～10wt％。
3.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述腈化合物选自含有1～3个腈基的烃化合物、含有1～3个腈基的烃氧化合物、含有2～3个腈基的卤代烃化合物及含有1～3个腈基的卤代烃氧化合物中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述腈化合物选自式I化学结构式所示的化合物中的一种或多种：
Figure FDA0002909603190000012
其中，R1、R2、R3各自独立地选自H、腈基、碳原子数为1～10的烷基、碳原子数为1～10的卤代烷基中的一种。
5.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述腈化合物选自式II化学结构式所示的化合物中的一种或多种：
Figure FDA0002909603190000013
其中，R4、R5、R6各自独立地选自碳原子数为0～5的亚烷基、碳原子数为0～5的卤代亚烷基、碳原子数为1～5的亚烷氧基、碳原子数为1～5卤代亚烷氧基、碳原子数为1～5的烷基烷氧基及碳原子数为1～5的卤代烷基烷氧基中的一种；R4、R5、R6碳原子数不同时为0。
6.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述腈化合物选自以下化学结构式所示的化合物中的一种或多种：
Figure FDA0002909603190000021
7.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述电解液还包括电解质盐，其中，所述电解质盐的浓度为0.5M～3M。
8.一种二次电池，包括权利要求1～7中任一项所述的电解液。
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