CN112018442A - 一种锂离子电池电解液及锂离子电池 - Google Patents

一种锂离子电池电解液及锂离子电池 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种锂离子电池电解液，该电解液包括锂盐、溶剂和添加剂，添加剂含有如式(I)所示的化合物：
Figure DDA0002077367390000011
其中，R1、R2和R3各自独立地为氢、氟、C1‑C10烷基、C1‑C10氟代烷基、氰基和氰基取代的C1‑C10氰基烷基中的一种，且R1、R2和R3中至少一个为氟或C1‑C10氟代烷基；R4为氰基取代的C2‑C10烷基，且至少一个氰基位于R4的非端基碳原子上。采用本公开的锂离子电池电解液的锂离子电池具有较优的循环稳定性。

Description

一种锂离子电池电解液及锂离子电池
技术领域
本公开涉及锂离子电池领域，具体地，涉及一种锂离子电池电解液及锂离子电池。
背景技术
现有的锂离子电池都在追求具有较高的比能量，但是在实际应用过程中，电池的循环性能也是影响锂离子电池应用的重要因素。虽然现有技术中也有对于电池的循环性能进行改进研究，但是这种改进研究通常是针对电极材料进行改性，这类研究包括减小电极材料的尺寸、对电极材料进行掺杂或与其它材料进行复合制备新材料等以提高锂离子电池的循环性能。这种方式虽然在一定程度上可以改善电池的循环性能，但是对电极材料的改性会大大地提高材料的生产成本。
发明内容
本公开的目的是为了克服现有技术中锂离子电池的循环性能差的问题，提供一种锂离子电池电解液及锂离子电池。
为了实现上述目的，本公开提供一种锂离子电池电解液，该电解液包括锂盐、溶剂和添加剂，所述添加剂含有如式(I)所示的化合物：
Figure BDA0002077367380000011
其中，R1、R2和R3各自独立地为氢、氟、C1-C10烷基、C1-C10氟代烷基、氰基和氰基取代的C1-C10烷基中的一种，且R1、R2和R3中至少一个为氟或C1-C10氟代烷基；R4为氰基取代的C2-C10烷基，且至少一个所述氰基位于R4的非端基碳原子上。
可选地，所述R4为氰基取代的C2-C10烷基，且至少两个所述氰基位于R4的非端基碳原子上。
可选地，所述R4为氰基取代的C2-C10烷基，且至少两个所述氰基位于R4的非端基碳原子上，其中至少一个所述氰基位于与Si原子直接相连的碳原子上。
可选地，所述R4为氰基取代的C2-C10烷基，至少一个所述氰基与R4的端基碳原子连接，至少一个所述氰基与R4的非端基碳原子连接。
可选地，所述式(I)所示的化合物中，所述R1、R2和R3各自独立地选自氢、氟、C1-C10烷基、C1-C10氟代烷基、氰基和氰基取代的C1-C10烷基中的一种，且R1、R2和R3中至少两个为氟和/或C1-C10氟代烷基。
可选地，以100重量份的所述电解液为基准，所述添加剂的含量为0.01-15重量份。
可选地，以100重量份的所述电解液为基准，所述添加剂的含量为0.5-5重量份。
可选地，所述锂盐的含量为0.5-3mol/L。
可选地，所述添加剂含有如下化合物中的至少一种：
Figure BDA0002077367380000021
Figure BDA0002077367380000031
可选地，所述溶剂选自γ-丁内酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸二丙酯、酸酐、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、环丁砜、二甲亚砜和亚硫酸二甲酯中的一种或几种。
可选地，所述锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂和双氟磺酰亚胺锂中的一种或几种。
本公开第二方面提供一种锂离子电池，该锂离子电池包括正极、负极和本公开第一方面提供的电解液。
可选地，所述正极包括正极活性物质和正极集流体；所述正极活性物质选自LiFePO4、LiFe1-x-yMnxMyPO4和LiNiaCobMncO2中的一种或几种，其中，0≤x≤1，0≤y≤1且M为Co、Ni、Mg、Zn、V和Ti中的一种或多种；0<a<1，0<b<1，0<c<1且a+b+c＝1；所述正极集流体的材料选自铝、铜和镀镍钢的一种或几种；
所述负极包括负极活性物质和负极集流体；所述负极活性物质选自天然石墨、人造石墨、石油焦、有机裂解碳、中间相碳微球、碳纤维、锡合金和硅合金中的一种或几种；所述负极集流体的材料选自铝、铜、镀镍钢和钢的一种或几种。
通过上述技术方案，本公开的锂离子电池电解液含有特殊结构的添加剂，该添加剂与电解液中水的反应活性更高，可以有效地降低锂离子电池在循环过程中电解液中的水分，从而使得锂离子电池具有更好的循环稳定性。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
本公开第一方面提供一种锂离子电池电解液，该电解液包括锂盐、溶剂和添加剂，添加剂含有如式(I)所示的化合物：
Figure BDA0002077367380000051
其中，R1、R2和R3各自独立地为氢、氟、C1-C10烷基、C1-C10氟代烷基、氰基和氰基取代的C1-C10烷基中的一种，且R1、R2和R3中至少一个为氟或C1-C10氟代烷基；R4为氰基取代的C2-C10烷基，且至少一个所述氰基位于R4的非端基碳原子上。
具体地，端基碳原子是指位于化合物的端基的碳原子。端基碳原子包括主链末端、支链末端的碳原子，其中与Si直接相连的不是端基碳原子。R4中至少一个氰基位于R4的非端基碳原子上是指：(1)当R4为直链烷基时，其中至少有一个氰基位于除R4末端的碳原子以外的其他碳原子上；(2)当R4为含有支链的烷基时，R4中至少有一个氰基不位于R4主链末端的碳原子上，且不位于支链末端的碳原子上，而位于其他位置的碳原子上。
本公开的锂离子电池电解液包括特殊的添加剂，该添加剂是含有氰基取代基的氟硅腈且该氰基位于氟硅腈的特定位置。本公开的发明人意外地发现，当氰基于化合物(I)中R4的非端基碳原子上时，氰基中的碳原子局部正电荷的极化程度更高，使得该添加剂与电解液中的水有更高的反应活性。因此采用本公开的电解液可以有效降低电池循环过程中电解液中的水，进而可以显著提高锂离子电池的循环稳定性。同时，氰基具有较高的氧化稳定性，氰基还可以与金属形成配位，也可以进一步使得锂离子电池电极保持良好的稳定性。
根据本公开，R4可以为氰基取代的C2-C10烷基，且至少两个氰基可以位于R4的非端基碳原子上。当有多个氰基位于R4的非端基碳原子上时，氰基中的碳原子局部带正电荷的极化程度更高，从而更有效地降低电解液中的水而进一步提升锂离子电池的循环稳定性。
优选地，R4可以为氰基取代的C2-C10烷基，且至少两个氰基可以位于R4的非端基碳原子上，其中至少一个氰基可以位于与Si原子直接相连的碳原子上，具有上述结构的化合物(I)可以使得锂离子电池具有更优的循环稳定性。
根据本公开，R4可以为氰基取代的C2-C10烷基，至少一个氰基可以与R4的端基碳原子连接，至少一个氰基可以与R4的非端基碳原子连接。例如，R4的非端基碳原子上可以连接有1-5个氰基，进一步连接有2-4个氰基，多个氰基可以连接在相同的非端基碳原子上或者连接在不同的非端基碳原子上。
根据本公开，式(I)所示的化合物中，所述R1、R2和R3可以各自独立地选自氢、氟、C1-C10烷基、C1-C10氟代烷基、氰基和氰基取代的C1-C10烷基中的一种，其中，R1、R2和R3中的氟代烷基可以选自氟代甲基、氟代乙基、氟代丙基和氟代异丙基中的一种或几种；C1-C10烷基可以选自甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基和仲丁基中的一种或几种；C1-C10氰基取代的烷基可以选自氰基乙基、氰基丙基、氰基丁基和氰基戊基中的一种或几种。并且R1、R2和R3中至少两个可以为氟和/或C1-C10氟代烷基，例如R1、R2和R3中只有任意两个为氟，或者任意两个为C1-C10氟代烷基；或者一个为C1-C10氟代烷基，另一个为氟；或者R1、R2和R3中全部为氟，或者R1、R2和R3中全部为C1-C10氟代烷基，或者R1、R2和R3中任意两个为C1-C10氟代烷基，另一个为氟，或者R1、R2和R3中任意两个为氟，另一个为C1-C10氟代烷基。F原子具有强电负性和弱极性，其可以有效地提高电解液使用的温度窗口、氧化稳定性、电解液与电极间的兼容性，且具有良好的成膜性，从而使得锂离子电池不但具有良好的循环稳定性，还具有更优的电化学性能。
根据本公开，以100重量份的电解液为基准，添加剂的含量可以为0.01-15重量份。在上述比例范围内，电解液的综合性能良好，不但具有较优的锂离子传导能力，还可以保证锂离子电池良好的循环稳定性。
优选地，以100重量份的电解液为基准，添加剂的含量可以为0.5-5重量份，以进一步调提高锂离子电池的循环稳定性。
根据本公开，锂盐的含量可以为0.5-3mol/L，以保证含有本公开电解液的锂离子电池不但具有良好的循环稳定性，还具有较高的锂离子电导率，使得锂离子电池的电化学性能良好。
根据本公开，添加剂可以含有如下化合物中的至少一种：
Figure BDA0002077367380000071
Figure BDA0002077367380000081
上述化合物可以采用本领域的技术人员所熟知的方法制备或者直接由商购得到。当添加剂含有上述化合物中的至少一种时，该添加剂中的氰基中碳原子局部正电荷的极化程度高，其与锂离子电池电解液中的水反应更活性好、反应效率更高，使得锂离子电池具有更有的循环稳定性。优选地，添加剂含有化合物1(1,1,2-三氰基乙基甲基二氟硅烷)和化合物2(1,1,2-三氰基丙基甲基二氟硅烷)。上述化合物1和2中由于有多个氰基在烷基非端基位置取代，与氰基在烷基端基取代以及只有一个氰基在非端基位置取代相比较，氰基中的碳原子带局部正电荷的极化程度更高，因此它们与电解液中的水分具有更高的反应活性，从而可以更有效地降低电池在循环过程中的电解液中的水分，进一步提高锂离子电池的循环稳定性。
根据本公开，本公开的电解液中的溶剂不做具体要求，可以采用本领域的技术人员所常规采用的，例如溶剂可以选自γ-丁内酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸二丙酯、酸酐、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、环丁砜、二甲亚砜和亚硫酸二甲酯中的一种或几种。优选地，溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和碳酸二甲酯中的一种或几种。
根据本公开，锂盐可以选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂和双氟磺酰亚胺锂中的一种或几种，优选为六氟磷酸锂，其溶解度高、导电性能好，并且安全性能高、环境友好，是综合性能最优的锂盐，可以使得本公开的锂离子电池具有良好的电化学性能。
本公开第二方面提供一种锂离子电池，该锂离子电池包括正极、负极和本公开第一方面所提供电解液，本公开的锂离子电池循环性能稳定。对锂离子电池的具体形式没有要求，例如可以为软包电池、纽扣电池和方形电池。
本公开的锂离子电池还可以包括隔膜层，设置于正极和负极之间，并与正极、负极和电解液一起密封在电池壳中，隔膜层具有电绝缘性能和液体保持性能。对隔膜层的具体形式不做限制，可以是本领域的技术人员所常规采用的各种隔膜层，例如改性聚乙烯毡、改性聚丙烯毡、超细玻璃纤维毡、维尼纶毡或尼龙毡与聚烯烃微孔膜经焊接或粘接而成的复合膜。
根据本公开，正极可以包括正极活性物质和正极集流体；正极活性物质可以选自LiFePO4、LiFe1-x-yMnxMyPO4和LiNiaCobMncO2中的一种或几种，其中，0≤x≤1，0≤y≤1且M为Co、Ni、Mg、Zn、V和Ti中的一种或多种；0<a<1，0<b<1，0<c<1且a+b+c＝1；正极集流体的材料可以选自铝、铜和镀镍钢的一种或几种。
进一步地，正极还可以包括正极粘接剂，正极粘接剂可以为憎水性粘接剂与亲水性粘接剂的混合物，其中，憎水性粘接剂与亲水性粘接剂的比例没有特别的限制。正极粘接剂可以以水溶液或乳液形式来使用，或以固体形式使用，优选地，以水溶液或乳液形式使用，对亲水性粘接剂溶液的浓度和憎水性粘接剂乳液的浓度没有特别的限制，可以根据对该浓度进行灵活调整。憎水性粘接剂可以为聚四氟乙烯和/或丁苯橡胶；亲水性粘接剂可以为羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素和聚乙烯醇中的一种或几种。以100重量份的正极活性材料为基准，正极粘接剂的含量可以为0.01-8重量份，优选为1-5重量份。为了提高正极的导电性能，正极还可以包括正极导电剂，以100重量份的正极材料为基准，正极导电剂的含量可以为0-15重量份，优选为0.5-10重量份，正极导电剂可以为导电碳黑、乙炔黑、镍粉、铜粉和导电石墨中的一种或几种。
负极可以包括负极活性物质和负极集流体；负极活性物质可以选自天然石墨、人造石墨、石油焦、有机裂解碳、中间相碳微球、碳纤维、锡合金和硅合金中的一种或几种；负极集流体的材料可以选自铝、铜、镀镍钢和钢的一种或几种。
进一步地，负极还可以包括负极粘接剂和负极导电剂，以100重量份的负极活性物质为基准，负极粘接剂的含量可以为0.5-8重量份，优选为2-5重量份；负极导电剂的含量可以为0.4-1.5重量份。粘接剂可以选自聚乙烯醇、聚四氟乙烯、羟甲基纤维素和丁苯橡胶中的一种或几种，负极导电剂可以选自天然石墨、人造石墨和碳纤维中的一种或几种。
根据本公开，本领域的技术人员可以根据需要选择锂离子电池电解液的用量，在此不再赘述。
本公开的锂离子电池可以采用本领域的技术人员所常规采用的方法制备，例如在正极和负极之间设置隔膜层以构成电极组，然后再将该电极组容纳在电池壳中，注入本公开的锂离子电池电解液，然后将电池壳密封即可制得二次锂离子电池。其中，与现有技术一样，正极的制备方法包括在正极集流体上涂覆含有正极活性物质、正极粘合剂和正极导电剂的浆料，再经过干燥、辊压、切片后即得正极。干燥通常在50-160℃，优选为80-150℃下进行。负极的制备方法与正极的制备方法类似，包括在负极集流体上涂覆含有负极活性物质、负极粘结剂和选择性含有的负极导电剂的浆料，再经干燥、辊压、切片后即得负极。
下面通过实施例来进一步说明本公开，但是本公开并不因此而受到任何限制。
实施例和对比例中的化合物1-11购自阿科玛股份有限公司，碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯购自、化合物碳酸二甲酯购自和LiPF6购自阿拉丁，NCM81购自比亚迪股份有限公司，乙炔黑购自天津正宁新材料科技有限公司，聚偏氟乙烯购自宁波志展新材料有限公司，N-甲基吡咯烷酮购自山东优索化工科技有限公司，沥青购自济南辰弗化工有限公司，导电炭黑购自天津正宁新材料科技有限公司，丁苯橡胶购自东莞呈熹塑胶进出口有限公司，羧甲基纤维素购自任丘市立天化工有限公司。
实施例1
电解液的制备：在手套箱中，将重量比为34：35：13：13：5的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)和本公开的化合物1混合得到有机溶液；加入LiPF6使得有机溶液中锂盐的浓度为1.0mol/L，搅拌至所有固体物质全部溶解，即得到所需电解液。
正极材料的制备：将重量比为90：5：5的活性物质NCM811、乙炔黑、和聚偏氟乙烯溶解于N-甲基吡咯烷酮中。以100重量份的混合电池浆料为基准，其中固体物质的浓度为50重量份。将其搅拌均匀后涂覆在厚度为16μm的铝箔的两面上，并在110±5℃下烘烤，然后经过压延、真空干燥，形成厚度为140±5μm的材料层，即得到正极材料。
负极材料的制备：将重量比为95：1：1.7：2.3的沥青包覆天然石墨(沥青包覆量为2％)与导电炭黑、丁苯橡胶和羧甲基纤维素分散在去离子水中得到负极浆料，搅拌均匀后将浆料涂敷在厚度为10μm的铜箔两面上，并在110±5℃下烘烤，然后经过压延、真空干燥，形成厚度为100±5μm的材料层，得到负极材料。
电池的组装：将上述正、负极片与20μm厚的聚丙烯隔膜卷绕成方形锂离子电池组，装入电池壳中并进行焊接，随后将制备好的适量的电解液注入到电池壳中，密封制成锂离子电池S1。
实施例2
与实施例1相同的方法制备电池，不同之处仅在于，将重量比为34：35：13：13：5的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)和本公开的化合物2混合得到有机溶液。
实施例3
与实施例1相同的方法制备电池，不同之处仅在于，将重量比为34：35：13：13：5的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)和本公开的化合物3混合得到有机溶液。
实施例4
与实施例1相同的方法制备电池，不同之处仅在于，将重量比为34：35：13：13：5的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)和本公开的化合物4混合得到有机溶液。
实施例5
与实施例1相同的方法制备电池，不同之处仅在于，将重量比为34：35：13：13：5的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)和本公开的化合物5混合得到有机溶液。
实施例6
与实施例1相同的方法制备电池，不同之处仅在于，将重量比为34：35：13：13：5的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)和本公开的化合物6混合得到有机溶液。
实施例7
与实施例1相同的方法制备电池，不同之处仅在于，将重量比为34：35：13：13：5的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)和本公开的化合物7混合得到有机溶液。
实施例8
与实施例1相同的方法制备电池，不同之处仅在于，将重量比为34：35：13：13：5的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)和本公开的化合物8混合得到有机溶液。
实施例9
与实施例1相同的方法制备电池，不同之处仅在于，将重量比为34：35：13：13：5的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)和本公开的化合物9混合得到有机溶液。
实施例10
与实施例1相同的方法制备电池，不同之处仅在于，将重量比为34：35：13：13：5的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)和本公开的化合物10混合得到有机溶液。
实施例11
与实施例1相同的方法制备电池，不同之处仅在于，将重量比为34：35：13：16：2的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)和本公开的化合物1混合得到有机溶液。
实施例12
与实施例1相同的方法制备电池，不同之处仅在于，将重量比为34：35：13：16：2的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)和本公开的化合物2混合得到有机溶液
实施例13
与实施例1相同的方法制备电池，不同之处仅在于，将重量比为34：35：13：17.5：0.5的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)和本公开的化合物1混合得到有机溶液
实施例14
与实施例1相同的方法制备电池，不同之处仅在于，将重量比为34：35：13：17.5：0.5的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)和本公开的化合物2混合得到有机溶液
实施例15
与实施例1相同的方法制备电池，不同之处仅在于，将重量比为34：35：13：17.995：0.005的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)和本公开的化合物1混合得到有机溶液
对比例1
与实施例1相同的方法制备电池，不同之处仅在于，将重量比为34：35：13：18的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸二甲酯(DMC)混合得到有机溶液。
对比例2
与实施例1相同的方法制备电池，不同之处仅在于，将重量比为34：35：13：13：2的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)和本公开的化合物11混合得到有机溶液，化合物11的结构式为：
Figure BDA0002077367380000151
测试实施例
常温循环性能：将实施例1-15与对比例1-2制备的锂离子电池装入电池性能测试仪BS-9300上，在25℃下以1C的电流，上限电压4.2V，下限电压2.5V的条件下进行500次循环性能测试。其中，第500次的放电容量与第1次的放电容量的比值即为该电池500次的常温循环容量保持率。测试结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002077367380000152
Figure BDA0002077367380000161
采用本公开的电解液的锂离子电池具有良好的循环稳定性，优选地，当化合物(I)的非端基碳原子上含有多个氰基，该锂离子电池具有更优的循环稳定性；优选地，以100重量份的所述电解液为基准，电解液中添加剂的含量为0.5-5重量份时，该锂离子电池具有更优的循环稳定性。
以上详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (13)

1.一种锂离子电池电解液，其特征在于，该电解液包括锂盐、溶剂和添加剂，所述添加剂含有如式(I)所示的化合物：
Figure FDA0002077367370000011
其中，R1、R2和R3各自独立地为氢、氟、C1-C10烷基、C1-C10氟代烷基、氰基和氰基取代的C1-C10烷基中的一种，且R1、R2和R3中至少一个为氟或C1-C10氟代烷基；R4为氰基取代的C2-C10烷基，且至少一个所述氰基位于R4的非端基碳原子上。
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述R4为氰基取代的C2-C10烷基，且至少两个所述氰基位于R4的非端基碳原子上。
3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述R4为氰基取代的C2-C10烷基，且至少两个所述氰基位于R4的非端基碳原子上，其中至少一个所述氰基位于与Si原子直接相连的碳原子上。
4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述R4为氰基取代的C2-C10烷基，至少一个所述氰基与R4的端基碳原子连接，至少一个所述氰基与R4的非端基碳原子连接。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的电解液，其特征在于，所述式(I)所示的化合物中，所述R1、R2和R3各自独立地选自氢、氟、C1-C10烷基、C1-C10氟代烷基、氰基和氰基取代的C1-C10烷基中的一种，且R1、R2和R3中至少两个为氟和/或C1-C10氟代烷基。
6.根据权利要求1-4中任意一项所述的电解液，其特征在于，以100重量份的所述电解液为基准，所述添加剂的含量为0.01-15重量份。
7.根据权利要求1-4中任意一项所述的电解液，其特征在于，以100重量份的所述电解液为基准，所述添加剂的含量为0.5-5重量份。
8.根据权利要求1-4中任意一项所述的电解液，其特征在于，所述锂盐的含量为0.5-3mol/L。
9.根据权利要求1-4中任意一项所述的电解液，其特征在于，所述添加剂含有如下化合物中的至少一种：
Figure FDA0002077367370000021
Figure FDA0002077367370000031
10.根据权利要求1-4中任意一项所述的电解液，其特征在于，所述溶剂选自γ-丁内酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸二丙酯、酸酐、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、环丁砜、二甲亚砜和亚硫酸二甲酯中的一种或几种。
11.根据权利要求1-4中任意一项所述的电解液，其特征在于，所述锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂和双氟磺酰亚胺锂中的一种或几种。
12.一种锂离子电池，其特征在于，该锂离子电池包括正极、负极和权利要求1-11中任意一项所述的电解液。
13.根据权利要求12所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极包括正极活性物质和正极集流体；所述正极活性物质选自LiFePO4、LiFe1-x-yMnxMyPO4和LiNiaCobMncO2中的一种或几种，其中，0≤x≤1，0≤y≤1且M为Co、Ni、Mg、Zn、V和Ti中的一种或多种；0<a<1，0<b<1，0<c<1且a+b+c＝1；所述正极集流体的材料选自铝、铜和镀镍钢的一种或几种；
所述负极包括负极活性物质和负极集流体；所述负极活性物质选自天然石墨、人造石墨、石油焦、有机裂解碳、中间相碳微球、碳纤维、锡合金和硅合金中的一种或几种；所述负极集流体的材料选自铝、铜、镀镍钢和钢的一种或几种。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113823837A (zh) * 2021-10-26 2021-12-21 珠海冠宇电池股份有限公司 一种非水电解液和含有该非水电解液的锂离子电池
CN114006046A (zh) * 2021-10-26 2022-02-01 珠海冠宇电池股份有限公司 一种非水电解液和含有该非水电解液的锂离子电池
CN114006047A (zh) * 2021-10-26 2022-02-01 珠海冠宇电池股份有限公司 一种非水电解液和含有该非水电解液的锂离子电池

Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1129898A (en) * 1965-12-31 1968-10-09 Ici Ltd New silicon-containing compounds
CN101859913A (zh) * 2010-05-19 2010-10-13 中国科学院广州能源研究所 含氰基高介电常数有机硅电解质材料
US20140113186A1 (en) * 2011-06-09 2014-04-24 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Materials for Battery Electrolytes and Methods for Use
US20150072247A1 (en) * 2013-09-11 2015-03-12 Samsung Sdi Co.. Ltd. Electrolyte for lithium battery, lithium battery including the same, and method of manufacturing electrolyte for lithium battery
CN104837850A (zh) * 2013-06-04 2015-08-12 塞勒创尼克斯公司 腈-取代的硅烷和电解质组合物和包含它们的电化学装置
WO2016032792A1 (en) * 2014-08-27 2016-03-03 Arkema Inc. Fluorosilicon nitrile compounds
CN105428701A (zh) * 2015-12-21 2016-03-23 东莞新能源科技有限公司 一种电解液以及包括该电解液的锂离子电池
US20160141717A1 (en) * 2014-11-14 2016-05-19 Samsung Sdi Co., Ltd. Electrolyte for lithium battery and lithium battery including the electrolyte
CN105655641A (zh) * 2016-03-30 2016-06-08 宁德新能源科技有限公司 一种电解液及其锂离子电池
CN105990605A (zh) * 2015-01-28 2016-10-05 比亚迪股份有限公司 一种非水电解液及含有该非水电解液的锂离子电池
CN106795184A (zh) * 2014-10-03 2017-05-31 塞勒创尼克斯公司 官能化硅烷和包含其的电解液组合物及电化学装置
CN106935801A (zh) * 2015-12-31 2017-07-07 比亚迪股份有限公司 一种锂离子电池非水电解液、锂离子电池负极及包含该负极的锂离子电池
CN108475814A (zh) * 2015-09-23 2018-08-31 深圳新宙邦科技股份有限公司 Lto型锂离子电池电解液
CN108808071A (zh) * 2018-06-25 2018-11-13 东莞东阳光科研发有限公司 一种高镍三元正极材料体系电池用电解液及锂离子电池
CN109103501A (zh) * 2018-07-13 2018-12-28 惠州市智键科技有限公司 一种锂离子电池电解液
CN109346761A (zh) * 2018-10-18 2019-02-15 欣旺达电子股份有限公司 锂离子电池、锂离子电池电解液及其制备方法
CN109411814A (zh) * 2017-08-18 2019-03-01 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种电解液以及电池

Patent Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1129898A (en) * 1965-12-31 1968-10-09 Ici Ltd New silicon-containing compounds
CN101859913A (zh) * 2010-05-19 2010-10-13 中国科学院广州能源研究所 含氰基高介电常数有机硅电解质材料
US20140113186A1 (en) * 2011-06-09 2014-04-24 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Materials for Battery Electrolytes and Methods for Use
US20160351946A1 (en) * 2013-06-04 2016-12-01 Silatronix, Inc. Nitrile-substituted silanes and electrolyte compositions and electrochemical devices containing them
CN104837850A (zh) * 2013-06-04 2015-08-12 塞勒创尼克斯公司 腈-取代的硅烷和电解质组合物和包含它们的电化学装置
US20150072247A1 (en) * 2013-09-11 2015-03-12 Samsung Sdi Co.. Ltd. Electrolyte for lithium battery, lithium battery including the same, and method of manufacturing electrolyte for lithium battery
WO2016032792A1 (en) * 2014-08-27 2016-03-03 Arkema Inc. Fluorosilicon nitrile compounds
CN106795183A (zh) * 2014-08-27 2017-05-31 阿科玛股份有限公司 氟硅腈化合物
CN106795184A (zh) * 2014-10-03 2017-05-31 塞勒创尼克斯公司 官能化硅烷和包含其的电解液组合物及电化学装置
US20160141717A1 (en) * 2014-11-14 2016-05-19 Samsung Sdi Co., Ltd. Electrolyte for lithium battery and lithium battery including the electrolyte
CN105990605A (zh) * 2015-01-28 2016-10-05 比亚迪股份有限公司 一种非水电解液及含有该非水电解液的锂离子电池
CN108475814A (zh) * 2015-09-23 2018-08-31 深圳新宙邦科技股份有限公司 Lto型锂离子电池电解液
CN105428701A (zh) * 2015-12-21 2016-03-23 东莞新能源科技有限公司 一种电解液以及包括该电解液的锂离子电池
CN106935801A (zh) * 2015-12-31 2017-07-07 比亚迪股份有限公司 一种锂离子电池非水电解液、锂离子电池负极及包含该负极的锂离子电池
CN105655641A (zh) * 2016-03-30 2016-06-08 宁德新能源科技有限公司 一种电解液及其锂离子电池
CN109411814A (zh) * 2017-08-18 2019-03-01 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种电解液以及电池
CN108808071A (zh) * 2018-06-25 2018-11-13 东莞东阳光科研发有限公司 一种高镍三元正极材料体系电池用电解液及锂离子电池
CN109103501A (zh) * 2018-07-13 2018-12-28 惠州市智键科技有限公司 一种锂离子电池电解液
CN109346761A (zh) * 2018-10-18 2019-02-15 欣旺达电子股份有限公司 锂离子电池、锂离子电池电解液及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LONG WANG，YULIN MA，QIN LI，ETC: "1,3,6-Hexanetricarbonitrile as electrolyte additive for enhancing electrochemical performance of high voltage Li-rich layered oxide cathode", 《JOURNAL OF POWER SOURCES》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113823837A (zh) * 2021-10-26 2021-12-21 珠海冠宇电池股份有限公司 一种非水电解液和含有该非水电解液的锂离子电池
CN114006046A (zh) * 2021-10-26 2022-02-01 珠海冠宇电池股份有限公司 一种非水电解液和含有该非水电解液的锂离子电池
CN114006047A (zh) * 2021-10-26 2022-02-01 珠海冠宇电池股份有限公司 一种非水电解液和含有该非水电解液的锂离子电池

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