CN112886064B - 电解液及锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电解液及锂离子电池。该电解液包括有机溶剂、LiPF6以及添加剂，添加剂包括具有下列式I所示的四（三烷基硅氧基）硅烷化合物，
Figure 794842DEST_PATH_IMAGE001
，其中，R选自C1~C4的烷基中的任意一种。本发明电解液中的四（三烷基硅氧基）硅烷类化合物含有较多的硅氧键，且该四（三烷基硅氧基）硅烷类化合物上的取代基综合了电荷感应效应和空间位阻效应的优势，使得其最大化地进行水解反应，即1摩尔的四（三甲基硅氧基）硅烷能够与4摩尔的水分子反应，从而将锂离子电池体系中的残留的水分除去，进而极大地改善锂离子电池的产气问题，进一步地，提高锂离子电池的高温稳定、循环稳定等综合性能。

Description

电解液及锂离子电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种电解液及锂离子电池。
背景技术
近年来，随着新能源技术的发展，车用的锂离子动力电池对锂离子二次电池的性能提出了更高的要求。为了满足电动汽车长续航里程、宽温度范围环境、可快速充电等要求，需要开发具有更高的能量密度、更优异的循环、存储性能以及耐低温性能的锂离子二次电池。然而，除了锂离子二次电池的正极、负极、隔膜等原材料通常含有较高的水分外，在电池的生产过程中，电芯也容易吸收生产环境中的水分，而且这些水分即使通过高温干燥的方式也很难去除。通常干燥后的正极极片、隔膜等的水分依然在500~700ppm以上。而电池中残留的水分会导致电池在高温循环或存储时容易产气。该产气的机理可能是水分与电解液中的六氟磷酸锂发生反应，生成了产物三氟氧磷，进一步催化电解液分解产生二氧化碳等气体，导致电解液胀气，尤其是高温时会加快该副反应的发生。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种电解液及锂离子电池，以解决现有技术中的锂离子电池在高温循环或存储时容易产气的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电解液，该电解液包括有机溶剂、LiPF6以及添加剂，添加剂包括具有下列式I所示的四（三烷基硅氧基）硅烷化合物，
Figure 22422DEST_PATH_IMAGE001
，其中，R选自C1~C4的烷基中的任意一种。
进一步地，上述四（三烷基硅氧基）硅烷化合物的质量为有机溶剂总质量的0.01~5%。
进一步地，上述四（三烷基硅氧基）硅烷化合物的质量为有机溶剂总质量的0.1~1%。
进一步地，上述R选自甲基、乙基、正丙基中的任意一种。
进一步地，上述添加剂还包括具有碳碳双键的添加剂。
进一步地，具有碳碳双键的添加剂的质量为有机溶剂质量的0.01~5%。
进一步地，具有碳碳双键的添加剂的质量为有机溶剂质量的0.1~2%。
进一步地，具有碳碳双键的添加剂选自碳酸亚乙烯酯、乙烯基碳酸亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯中的任意一种或几种。
进一步地，上述添加剂还包括酯类添加剂。
进一步地，上述酯类添加剂选自1,3-丙磺酸内酯、三（三甲基硅烷）硼酸酯、三（三甲基硅烷）磷酸酯中的任意一种或多种。
进一步地，上述有机溶剂包括环状碳酸酯和链状酸酯。
进一步地，上述环状碳酸酯和链状酸酯的体积比为15~40:60~85。
进一步地，环状碳酸酯选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、γ-丁内酯中的一种或几种。
进一步地，上述链状酸酯选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯中的一种或几种。
进一步地，上述LiPF6的质量为电解液质量的10~20%。
进一步地，上述电解液还包括锂盐添加剂。
进一步地，上述锂盐添加剂选自LiBF4、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、Li(FSO2)2N、LiPO2F2、Li(CF3SO2)2N、LiPF2(C2O4)2、LiClO4中的任意一种或多种。
进一步地，上述锂盐添加剂为Li(FSO2)2N和LiPO2F2。
进一步地，上述Li(FSO2)2N的质量为电解液质量的0.1~10%。
进一步地，上述LiPO2F2的质量为电解液质量的0.1~1.5%。
根据本发明的另一个方面，提供了一种锂离子电池，包括正极片、负极片以及电解液，该电解液为上述的电解液。
进一步地，上述正极片包括正极材料。
进一步地，上述正极材料为锂的过渡金属氧化物和/或锂的过渡金属磷酸化合物。
进一步地，锂的过渡金属氧化物选自LiCoO2、LiNixCoyMnzO2、LiNixMnyO2、LiMn2O4、LiMnO2、Li2MnO4、Li1+aMn1-xMxO2、LiCo1-xMxO2、LiMn1-xMxO4、Li2Mn1-xO4中的任意一种或多种。
进一步地，上述锂的过渡金属磷酸化合物选自LiFePO4、LiMnPO4、LiCoPO4、LiFe1- xMxPO4中的任意一种或多种，其中，M选自Ni、Co、Mn、Al、Cr、Mg、Zr、Mo、V、Ti中的任意一种，0≤a<0.2，0≤x，y，z≤1。
进一步地，负极片包括负极材料。
进一步地，上述负极材料选自碳质材料、合金类材料、含有锂的金属复合物材料中的任意一种或多种。
进一步地，上述负极材料选自天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳、钛酸锂、硅、硅碳合金、硅氧合金中的任意一种或多种。
应用本发明的技术方案，本发明电解液中的四（三烷基硅氧基）硅烷类化合物含有较多的硅氧键，且该四（三烷基硅氧基）硅烷类化合物上的取代基综合了电荷感应效应和空间位阻效应的优势，使得其最大化地进行水解反应，即1摩尔的四（三甲基硅氧基）硅烷能够与4摩尔的水分子反应，从而将锂离子电池体系中的残留的水分除去，进而极大地改善锂离子电池的产气问题，进一步地，提高锂离子电池的高温稳定、循环稳定等综合性能。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明的实施例1、对比例1的锂离子二次电池在45℃下的循环容量保持率图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如背景技术所分析的，现有技术中存在锂离子电池在高温循环或存储时容易产气的问题，为解决该问题，本发明提供了一种电解液及锂离子电池。
在本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种电解液，该电解液包括有机溶剂、LiPF6以及添加剂，添加剂包括具有下列式I所示的四（三烷基硅氧基）硅烷化合物，
Figure 520269DEST_PATH_IMAGE001
，其中，R选自C1~C4的烷基中的任意一种。
本发明电解液中的四（三烷基硅氧基）硅烷类化合物含有较多的硅氧键，且该四（三烷基硅氧基）硅烷类化合物上的取代基综合了电荷感应效应和空间位阻效应的优势，使得其最大化地进行水解反应，即1摩尔的四（三甲基硅氧基）硅烷能够与4摩尔的水分子反应，从而将锂离子电池体系中的残留的水分除去，进而极大地改善锂离子电池的产气问题，进一步地，提高锂离子电池的高温稳定、循环稳定等综合性能。
在本申请的一种实施例中，上述四（三烷基硅氧基）硅烷化合物的质量为有机溶剂总质量的0.01~5%，优选为0.1~1%。
1摩尔的四（三甲基硅氧基）硅烷能够与4摩尔的水分子反应，为确保四（三甲基硅氧基）硅烷能够尽可能地除去锂离子电池体系中的残留的水分，并不至于造成对四（三甲基硅氧基）硅烷的浪费，且避免对电解液的粘度造成过大影响，优选四（三烷基硅氧基）硅烷化合物的质量占有机溶剂总质量的百分比在上述范围内。
四（三烷基硅氧基）硅烷类化合物与水的反应为亲核取代反应，R的体积太大，位阻效应太明显，不利于亲核取代反应的进行，R的给电子性越强，越有利于亲核取代反应的进行，为平衡上述两方面的作用，从而尽可能地提高亲核取代反应的效率，优选上述R选自甲基、乙基、正丙基中的任意一种。此外，随着R取代基的碳链的增长，相应地，四（三烷基硅氧基）硅烷类化合物的分子量越大，粘度就越大，从而也会不利于四（三烷基硅氧基）硅烷类化合物的进一步地除水作用的发挥。
为提高锂离子电池的存储性能、循环性能，优选上述添加剂还包括具有碳碳双键的添加剂，优选具有碳碳双键的添加剂的质量为有机溶剂质量的0.01~5%，优选为0.1~2%，优选具有碳碳双键的添加剂选自碳酸亚乙烯酯、乙烯基碳酸亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯中的任意一种或几种。
为提高添加剂之间的协同配合性，从而提高锂离子电池的综合性能，优选上述添加剂还包括酯类添加剂，优选酯类添加剂选自1,3-丙磺酸内酯、三（三甲基硅烷）硼酸酯、三（三甲基硅烷）磷酸酯中的任意一种或多种。其中的三（三甲基硅烷）硼酸酯、三（三甲基硅烷）磷酸酯是常用的电解液添加剂，可起到除水除酸的作用，1,3-丙磺酸内酯是正极保护添加剂，并可起到改善电池高温性能的作用，从而降低产气量。硫酸乙烯酯可以更好地与四（三烷基硅氧基）硅烷类化合物进行协同除水，当然本领域技术人员也可以添加其它具有除水除酸功能、耐高温稳定性的添加剂，在此不再赘述。
在一些实施例中，设定上述有机溶剂包括环状碳酸酯和链状酸酯，优选环状碳酸酯和链状酸酯的体积比为15~40:60~85；进一步地，优选环状碳酸酯选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、γ-丁内酯中的一种或几种；优选链状酸酯选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯中的一种或几种。
上述种类的有机溶剂可以更好地规避水对电解液的破坏，同时有利于促进电解液中的各组分更充分的进行溶解，从而提高各组分之间的协同性，得到电学性能优良的电解液。
LiPF6作为电解液的电解质，可增强锂离子电池的导电性、储能性以及环保性，为进一步地发挥LiPF6的作用，本申请优选上述LiPF6的质量为电解液质量的10~20%。
为增强锂盐添加剂与锂盐以及酯类添加剂之间的配合作用，从而提高电解液的综合性能，优选上述电解液还包括锂盐添加剂，优选锂盐添加剂选自LiBF4、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、Li(FSO2)2N、LiPO2F2、Li(CF3SO2)2N、LiPF2(C2O4)2、LiClO4中的任意一种或多种，优选锂盐添加剂为Li(FSO2)2N和LiPO2F2，优选Li(FSO2)2N的质量为电解液质量的0.1~10%，优选LiPO2F2的质量为电解液质量的0.1~1.5%。
在本申请的另一种典型的实施方式中，提供了一种锂离子电池，包括正极片、负极片以及电解液，该电解液为上述的电解液。
采用上述电解液的锂离子电池几乎无产气现象，从而使得锂离子电池具有更优良的循环稳定性等电学性能。
为提高电解液与正负极片的配合作用，从而使得锂离子电池的循环稳定性、高温存储性能更优，优选上述正极片包括正极材料，优选正极材料为锂的过渡金属氧化物和/或锂的过渡金属磷酸化合物，进一步地，优选锂的过渡金属氧化物选自LiCoO2、LiNixCoyMnzO2、LiNixMnyO2、LiMn2O4、LiMnO2、Li2MnO4、Li1+aMn1-xMxO2、LiCo1-xMxO2、LiMn1-xMxO4、Li2Mn1-xO4中的任意一种或多种；优选锂的过渡金属磷酸化合物选自LiFePO4、LiMnPO4、LiCoPO4、LiFe1- xMxPO4中的任意一种或多种，其中，M选自Ni、Co、Mn、Al、Cr、Mg、Zr、Mo、V、Ti中的任意一种，0≤a<0.2，0≤x，y，z≤1；进一步地，优选负极片包括负极材料，更优选负极材料选自碳质材料、合金类材料、含有锂的金属复合物材料中的任意一种或多种，进一步优选负极材料选自天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳、钛酸锂、硅、硅碳合金、硅氧合金中的任意一种或多种。其中进一步地优选的天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳更有助于提高负极材料的性能。
以下将结合具体实施例和对比例，说明本申请的有益技术效果。
式I所示的四（三甲基硅氧基）硅烷化合物可以直接购买或者参考专利CN107629081B中的制备方法合成，以下实施例中涉及到的四（三烷基硅氧基）硅烷化合物的制备方法也可以参考专利CN107629081B中的制备方法合成。
实施例1
（1）锂离子二次电池的正极片的制备
将正极活性材料镍钴锰酸锂（LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2）、导电剂Super-P、粘接剂PVDF按质量比96.0:2.0:2.0溶于溶剂N-甲基吡咯烷酮中混合均匀制成正极浆料后，将正极浆料均匀涂布在集流体铝箔上，涂布量为18 mg/cm2，随后在85℃下烘干后进行冷压、切边、裁片、分条后，在85℃真空条件下干燥4h，焊接极耳，制成满足要求的锂离子二次电池的正极片。
（2）锂离子二次电池的负极片的制备
将负极活性材料人造石墨、导电剂Super-P、增稠剂CMC、粘接剂SBR按质量比96.5:1.0:1.0:1.5溶于溶剂去离子水中混合均匀制成负极浆料后，将负极浆料均匀涂布在集流体铜箔上，涂布量为8.9 mg/cm2，随后在85℃下烘干后进行冷压、切边、裁片、分条后，在110℃真空条件下干燥4h，焊接极耳，制成满足要求的锂离子二次电池的负极片。
（3）锂离子二次电池的电解液的制备
锂离子二次电池的电解液以1mol/L的LiPF6为锂盐（LiPF6的质量为电解液质量的12.5%），以碳酸乙烯酯（EC）、碳酸甲乙酯（EMC）、碳酸二乙酯（DEC）的混合物为有机溶剂，其中EC:EMC:DEC的体积比为30:50:20。此外，电解液中还含有添加剂为：占有机溶剂总质量0.5%的四（三甲基硅氧基）硅烷化合物以及占有机溶剂总质量0.5%的碳酸亚乙烯酯（VC）。
（4）锂离子二次电池的制备
将根据前述工艺制备的锂离子二次电池的正极片、负极片以及隔离膜（PE膜）经过叠片工艺制作成厚度为8mm、宽度为60mm、长度为130mm的电池，并在85℃下真空烘烤10h、注入电解液、静置24h，之后用0.1C（200mA）的恒定电流充电至4.35V，然后以4.35V恒压充电至电流下降到0.05C（100mA），然后以0.1C（200mA）的恒定电流放电至2.8V，重复2次充放电，最后以0.1C（200mA）的恒定电流充电至3.8V，即完成锂离子二次电池的制备。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于，
四（三甲基硅氧基）硅烷化合物占有机溶剂总质量的1%，最终得到锂离子二次电池。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于，
四（三甲基硅氧基）硅烷化合物占有机溶剂总质量的0.1%，最终得到锂离子二次电池。
实施例4
实施例4与实施例1的区别在于，
四（三甲基硅氧基）硅烷化合物占有机溶剂总质量的5%，最终得到锂离子二次电池。
实施例5
实施例5与实施例1的区别在于，
四（三甲基硅氧基）硅烷化合物占有机溶剂总质量的0.01%，最终得到锂离子二次电池。
实施例6
实施例6与实施例1的区别在于，
碳酸亚乙烯酯（VC）占有机溶剂总质量的0.1%，最终得到锂离子二次电池。
实施例7
实施例7与实施例1的区别在于，
碳酸亚乙烯酯（VC）占有机溶剂总质量的2%，最终得到锂离子二次电池。
实施例8
实施例8与实施例1的区别在于，
碳酸亚乙烯酯（VC）占有机溶剂总质量的0.01%，最终得到锂离子二次电池。
实施例9
实施例9与实施例1的区别在于，
碳酸亚乙烯酯（VC）占有机溶剂总质量的5%，最终得到锂离子二次电池。
实施例10
实施例10与实施例1的区别在于，
具有碳碳双键的添加剂为乙烯基碳酸亚乙酯，最终得到锂离子二次电池。
实施例11
实施例11与实施例1的区别在于，
电解液还包括硫酸乙烯酯，其含量占有机溶剂总质量的1%，最终得到锂离子二次电池。
实施例12
实施例12与实施例1的区别在于，
四（三烷基硅氧基）硅烷化合物为四（三乙基硅氧基）硅烷化合物，最终得到锂离子二次电池。
实施例13
实施例13与实施例1的区别在于，
四（三烷基硅氧基）硅烷化合物为四（三正丙基硅氧基）硅烷化合物，最终得到锂离子二次电池。
实施例14
实施例14与实施例1的区别在于，
四（三烷基硅氧基）硅烷化合物为四（三丁基硅氧基）硅烷化合物，最终得到锂离子二次电池。
实施例15
实施例15与实施例1的区别在于，
EC:EMC:DEC的体积比为15:60:25，最终得到锂离子二次电池。
实施例16
实施例16与实施例1的区别在于，
EC:EMC:DEC的体积比为40:40:20，最终得到锂离子二次电池。
实施例17
实施例17与实施例1的区别在于，
LiPF6的质量为电解液质量的10%，最终得到锂离子二次电池。
实施例18
实施例18与实施例1的区别在于，
LiPF6的质量为电解液质量的20%，最终得到锂离子二次电池。
实施例19
实施例19与实施例1的区别在于，
LiPF6的质量为电解液质量的8%，最终得到锂离子二次电池。
实施例20
实施例20与实施例1的区别在于，
电解液包括LiPF6为锂盐（LiPF6的质量为电解液质量的12.5%），电解液还包括Li(FSO2)2N和LiPO2F2锂盐添加剂，Li(FSO2)2N的质量为电解液质量的10%，LiPO2F2的质量为电解液质量的0.1%，最终得到锂离子二次电池。
实施例21
实施例21与实施例1的区别在于，
电解液包括LiPF6为锂盐（LiPF6的质量为电解液质量的12.5%），电解液还包括Li(FSO2)2N和LiPO2F2锂盐添加剂，Li(FSO2)2N的质量为电解液质量的5%，LiPO2F2的质量为电解液质量的1.5%，最终得到锂离子二次电池。
实施例22
实施例22与实施例1的区别在于，
电解液包括LiPF6为锂盐（LiPF6的质量为电解液质量的12.5%），电解液还包括Li(FSO2)2N和LiPO2F2锂盐添加剂，Li(FSO2)2N的质量为电解液质量的0.1%，LiPO2F2的质量为电解液质量的1%，最终得到锂离子二次电池。
实施例23
实施例23与实施例1的区别在于，
电解液中无碳酸亚乙烯酯，最终得到锂离子二次电池。
实施例24
实施例24与实施例1的区别在于，
四（三甲基硅氧基）硅烷化合物占有机溶剂总质量的3%，最终得到锂离子二次电池。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，电解液中无四（三甲基硅氧基）硅烷化合物，最终得到锂离子二次电池。
电解液存储色度测试
分别将实施例1~24、对比例1制备的电解液在样品瓶中密封后，在60℃的烘箱中高温静置30天，然后取样进行色度测试。色度测试使用铂-钴比色法，即将试样的颜色与标准铂-钴比色液的颜色目测比较，并以Hazen(铂-钴)颜色单位表示结果。
锂离子二次电池的高温存储性能测试
在25℃下，先以1C的恒定电流分别对实施例1~24、对比例1制备的锂离子二次电池充电至4.35V，进一步以4.35V恒定电压充电至电流为0.05C，然后以1C的恒定电流对锂离子二次电池放电至2.8V，此次的放电容量为锂离子二次电池高温存储前的放电容量；然后以1C的恒定电流对锂离子二次电池充电至4.35V，将锂离子二次电池置于60℃下存储30天，待存储结束后，将锂离子二次电池置于25℃环境下，然后以0.5C的恒定电流对锂离子二次电池放电至2.8V，之后以1C的恒定电流对锂离子二次电池充电至4.35V，进一步以4.35V恒定电压充电至电流为1C，然后以1C的恒定电流对锂离子二次电池放电至2.8V，最后一次的放电容量为锂离子二次电池高温存储后的放电容量。锂离子二次电池高温存储后的容量保持率（%）=[锂离子二次电池高温存储后的放电容量/锂离子二次电池高温存储前的放电容量]×100%。
锂离子二次电池的高温循环性能测试
分别对实施例1~24、对比例1制备的锂离子二次电池的高温循环性能进行测试，具体方法为：在45℃下，先以1C的恒定电流分别对锂离子二次电池充电至4.35V，再以4.35V恒定电压充电至电流为0.05C，然后以1C的恒定电流对锂离子二次电池放电至2.8V，此为一个充放电循环过程，此次的放电容量为第一次循环的放电容量。将锂离子二次电池按上述方式进行循环充放电测试，取第800次循环的放电容量。
锂离子二次电池800次循环后的容量保持率（%）=[第800次循环的放电容量/第一次循环的放电容量]×100%，其中实施例1、对比例1的锂离子二次电池在45℃下的循环容量保持率图如图1所示。
锂离子二次电池的高温存储产气性能测试
在25℃下，先以1C的恒定电流分别对实施例1~24、对比例1制备的锂离子二次电池充电至4.35V，进一步以4.35V恒定电压充电至电流为0.05C，然后以1C的恒定电流对锂离子二次电池放电至2.8V，此次的放电容量为锂离子二次电池高温存储前的放电容量；然后以1C的恒定电流对锂离子二次电池充电至4.35V，以4.35V恒定电压充电至电流为0.05C，将锂离子电池充满电。采用排水法测试电池的体积，用千分尺测量电池的厚度。
之后将锂离子电池置于60℃下存储30天，待存储结束后，将锂离子二次电池置于25℃环境下，采用排水法测试电池的体积，具体地，首先将装纯水的烧杯放在天平上，称量，记为读数1，然后把存储前的电池（新鲜电池）或存储后的电池浸泡在烧杯的水中，称量，记为读数2，读数2减去读数1就是存储前的电池（新鲜电池）或存储后的电池的体积，水的密度是1mg/mL，读数1mL对应着存储前的电池（新鲜电池）或存储后的电池的体积为1mL，因此，浸泡在水中的为存储前的电池，那么读数2减去读数1就是电池存储前的体积，浸泡在水中的为存储后的电池，那么读数2减去读数1就是电池存储后的体积，存储后的体积/存储前的体积即为电池存储后的体积与电池储前的体积之比。用千分尺测量电池的厚度。然后以0.5C的恒定电流对锂离子二次电池放电至2.8V，之后以1C的恒定电流对锂离子二次电池充电至4.35V，进一步以4.35V恒定电压充电至电流为1C，然后以1C的恒定电流对锂离子二次电池放电至2.8V，最后一次的放电容量为锂离子二次电池高温存储后的放电容量。
电池体积膨胀率（%）=（存储后的体积/存储前的体积-1）×100%。
将以上测试结果列于表1。
Figure DEST_PATH_IMAGE002
从实施例1~24和对比例1的比较中可以看出，与不添加四（三烷基硅氧基）硅烷类化合物的电池相比，随着四（三烷基硅氧基）硅烷类化合物的加入，锂离子二次电池60℃存储的容量保持率增加，存储产气降低。并且电解液高温存储后色度显著降低，说明四（三烷基硅氧基）硅烷类化合物能够吸收电解液中的水分，降低电池中的副反应。当四（三甲基硅氧基）硅烷的含量为0.01%时，改善作用轻微；当四（三甲基硅氧基）硅烷的含量为5%时，过高的四（三甲基硅氧基）硅烷含量导致电解液粘度增大，相比1%含量的四（三甲基硅氧基）硅烷的改善已不明显。从实施例1与实施例11的对比中可以看出，当与硫酸乙烯酯组合后，锂离子电池的高温存储改善作用更明显。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
本发明电解液中的四（三烷基硅氧基）硅烷类化合物含有较多的硅氧键，且该四（三烷基硅氧基）硅烷类化合物上的取代基综合了电荷感应效应和空间位阻效应的优势，使得其最大化地进行水解反应，即1摩尔的四（三甲基硅氧基）硅烷能够与4摩尔的水分子反应，从而将锂离子电池体系中的残留的水分除去，进而极大地改善锂离子电池的产气问题，进一步地，提高锂离子电池的高温稳定、循环稳定等综合性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括有机溶剂、LiPF6以及添加剂，所述添加剂包括具有下列式I所示的四(三烷基硅氧基)硅烷化合物，
Figure FDA0003282015940000011
其中，
所述四(三烷基硅氧基)硅烷化合物的质量为所述有机溶剂总质量的0.01～5％，
所述R选自甲基、乙基、正丙基中的任意一种，
所述添加剂还包括具有碳碳双键的添加剂，所述具有碳碳双键的添加剂的质量为有机溶剂质量的0.1～2％，所述具有碳碳双键的添加剂选自碳酸亚乙烯酯、乙烯基碳酸亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯中的任意一种或几种。
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述四(三烷基硅氧基)硅烷化合物的质量为所述有机溶剂总质量的0.1～1％。
3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述有机溶剂包括环状碳酸酯和链状酸酯，所述环状碳酸酯和所述链状酸酯的体积比为15～40:60～85。
4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述LiPF6的质量为所述电解液质量的10～20％。
5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液还包括锂盐添加剂，所述锂盐添加剂选自LiBF4、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、Li(FSO2)2N、LiPO2F2、Li(CF3SO2)2N、LiPF2(C2O4)2、LiClO4中的任意一种或多种。
6.根据权利要求5所述的电解液，其特征在于，所述锂盐添加剂为Li(FSO2)2N和LiPO2F2，所述Li(FSO2)2N的质量为所述电解液质量的0.1～10％，所述LiPO2F2的质量为所述电解液质量的0.1～1.5％。
7.一种锂离子电池，包括正极片、负极片以及电解液，其特征在于，所述电解液为权利要求1至6中任一项所述的电解液。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116454394B (zh) * 2023-06-16 2023-08-29 蔚来电池科技(安徽)有限公司 二次电池和装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104752766A (zh) * 2013-12-30 2015-07-01 比亚迪股份有限公司 电解液添加剂、含该添加剂的电解液及使用电解液的锂离子电池
CN106129473A (zh) * 2016-09-18 2016-11-16 珠海市赛纬电子材料股份有限公司 一种硅基负极锂离子电池的非水电解液
CN106602139A (zh) * 2015-10-20 2017-04-26 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
CN106785044A (zh) * 2017-02-13 2017-05-31 宁德新能源科技有限公司 一种电解液及二次电池
CN108306048A (zh) * 2017-12-28 2018-07-20 骆驼集团武汉光谷研发中心有限公司 一种锂离子电池电解液及其制备的锂离子电池
CN110190331A (zh) * 2019-06-18 2019-08-30 郑州中科新兴产业技术研究院 一种稳固锂离子电池硅碳表面的电解液、制备及其应用
CN110546805A (zh) * 2017-02-24 2019-12-06 野猫技术开发公司 电解质添加剂

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104752766A (zh) * 2013-12-30 2015-07-01 比亚迪股份有限公司 电解液添加剂、含该添加剂的电解液及使用电解液的锂离子电池
CN106602139A (zh) * 2015-10-20 2017-04-26 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
CN106129473A (zh) * 2016-09-18 2016-11-16 珠海市赛纬电子材料股份有限公司 一种硅基负极锂离子电池的非水电解液
CN106785044A (zh) * 2017-02-13 2017-05-31 宁德新能源科技有限公司 一种电解液及二次电池
CN110546805A (zh) * 2017-02-24 2019-12-06 野猫技术开发公司 电解质添加剂
CN108306048A (zh) * 2017-12-28 2018-07-20 骆驼集团武汉光谷研发中心有限公司 一种锂离子电池电解液及其制备的锂离子电池
CN110190331A (zh) * 2019-06-18 2019-08-30 郑州中科新兴产业技术研究院 一种稳固锂离子电池硅碳表面的电解液、制备及其应用

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