CN117374388A - 一种电解液及包括该电解液的电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电解液及包括该电解液的电池。所述电解液包括电解质盐、有机溶剂和功能添加剂，所述功能添加剂包括第一添加剂和第二添加剂；所述第一添加剂包括环状双二氟磷酸类化合物，所述第二添加剂包括腈类化合物。通过在电解液中引入环状双二氟磷酸类化合物和腈类化合物，可显著改善正负极的界面阻抗，提高电解液在高电压下的稳定性，同时还能提高正负极结构稳定性，从而显著提高电池在高电压下的循环性能。
Description
技术领域
本发明属于电解液技术领域，具体涉及一种电解液及包括该电解液的电池。
背景技术
随着电动汽车、移动设备等市场的快速发展，锂离子电池的需求量不断增长。然而，目前锂离子电池在性能和稳定性方面仍存在诸多问题，限制了其在实际应用中的发挥。其中，电池阻抗和硅基负极体积膨胀的问题一直未得到有效解决，这显著影响了电池快充性能和循环性能。
电解液作为电池重要的一种主材，不仅充当离子传输的媒介，电解液中的添加剂还参与界面成膜，影响界面阻抗及其变化。二氟磷酸锂作为锂离子电池的电解质添加剂，虽然能够提高电池性能，但其溶解度差，且对电池高温高电压性能和硅基负极的膨胀性能无显著效果，导致电池性能改善有限。因此，寻找一种替代二氟磷酸锂的添加剂，并辅助其他添加剂，以提高电池循环性能、降低电池阻抗、稳定硅基负极材料，成为当前电池领域研究的热点之一。
发明内容
研究发现，常规电解液(如1M-LiPF6+EC:DEC:DMC＝1:1:1体积比)在高电压下，由于正负极表面成膜阻抗大、稳定性差，导致正负极界面处的电解液大量分解，明显恶化电池的循环性能。特别地，针对硅基负极体系的电池而言，由于硅基负极的体积膨胀极易导致负极表面SEI膜的破裂，导致电池的循环性能恶化更为明显。为了减少高电压下电解液和正负极界面之间的副反应，解决电池在高电压下循环性能明显较差的问题，本发明提供了一种电解液及包括该电解液的电池。通过在电解液中引入环状双二氟磷酸类化合物和腈类化合物，可显著改善正负极的界面阻抗，提高电解液在高电压下的稳定性，同时还能提高正负极结构稳定性，从而显著提高电池在高电压下的循环性能。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：
一种电解液，所述电解液包括电解质盐、有机溶剂和功能添加剂，所述功能添加剂包括第一添加剂和第二添加剂；所述第一添加剂包括环状双二氟磷酸类化合物，所述第二添加剂包括腈类化合物。
根据本发明的实施方案，所述第一添加剂包括式I所示的化合物中的至少一种：
式I中，R1选自取代或未取代的烷基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基；若为取代时，取代基为卤素或烷基；X+选自阳离子。
根据本发明的实施方案，R1选自取代或未取代的C1-20烷基、取代或未取代的C3-20环烷基、取代或未取代的C2-20烯基、取代或未取代的C2-20炔基；若为取代时，取代基为卤素或C1-20烷基。
根据本发明的实施方案，R1选自取代或未取代的C1-12烷基、取代或未取代的C3-12环烷基、取代或未取代的C2-12烯基、取代或未取代的C2-12炔基；若为取代时，取代基为卤素或C1-12烷基。
根据本发明的实施方案，R1选自取代或未取代的C1-6烷基、取代或未取代的C3-6环烷基、取代或未取代的C2-6烯基、取代或未取代的C2-6炔基；若为取代时，取代基为卤素或C1-6烷基。
根据本发明的实施方案，R1选自取代或未取代的C1-3烷基、取代或未取代的C3-4环烷基、取代或未取代的C2-3烯基、取代或未取代的C2-3炔基；若为取代时，取代基为卤素或C1-3烷基。
根据本发明的实施方案，X+可以为Na+、K+或N+R2R3R4R5，其中，R2、R3、R4、R5相同或不同，彼此独立地选自氢或C1-12烷基。
根据本发明的实施方案，X+可以为Na+、K+或N+R2R3R4R5，其中，R2、R3、R4、R5相同或不同，彼此独立地选自氢或C1-6烷基。
根据本发明的实施方案，X+可以为Na+、K+或N+R2R3R4R5，其中，R2、R3、R4、R5相同或不同，彼此独立地选自氢或C1-3烷基。
根据本发明的实施方案，所述第一添加剂包括如下化合物A1～化合物A6中的至少一种：
根据本发明的实施方案，所述第一添加剂的含量占电解液总质量的质量百分含量为0.1wt％～8wt％，优选为2wt％～8wt％，例如为0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.8wt％、2wt％、2.2wt％、2.4wt％、2.5wt％、2.6wt％、2.8wt％、3wt％、3.5wt％、4wt％、4.5wt％、5wt％、5.5wt％、6wt％、7wt％或8wt％。
根据本发明的实施方案，所述第一添加剂可以通过商业途径购买后获得，也可以通过本领域已知的方法制备得到。
根据本发明的实施方案，所述第二添加剂包括二腈化合物、三腈化合物和四腈化合物中的一种或多种。
根据本发明的实施方案，所述腈类化合物选自式II-1所示的二腈类化合物、式II-2所示的三腈类化合物和式II-3所示的四腈类化合物中的至少一种：
NC-R21-CN 式II-1
其中，R21是至少具有2个取代位置的碳原子数为1-10的基团；R22是至少具有3个取代位置的碳原子数为1-10的基团(优选为具有3个取代位置的碳原子数为1-10的含磷基团)；R23是至少具有4个取代位置的碳原子数为1-10的基团。
根据本发明的实施方案，所述碳原子数为1-10的基团选自取代或未取代的C1-10烷基、取代或未取代的C1-10烷氧基、取代或未取代的C2-10烯基、取代或未取代的C1-10烷基-O-C1-10烷基、取代或未取代的C1-10烷基-C(O)-C1-10烷基、取代或未取代的C4-10杂芳基、取代或未取代的C4-10杂环基、取代或未取代的C6-10芳基，取代基为卤素、取代或未取代的C1-10烷基。
根据本发明的实施方案，所述具有3个取代位置的碳原子数为1-10的含磷基团选自式III-1所示的磷酸酯基团或者选自式III-2所示的亚磷酸酯基团；
其中，*为连接键；R31、R32和R33相同或不同，彼此独立地选自C1-10烷基；如选自C1-6烷基；如C1-3烷基，如甲基、乙基或丙基。
根据本发明的实施方案，所述式II-1所示的二腈类化合物选自如下化合物中的至少一种：戊二腈、丁二腈(SN)、已二腈(ADN)、癸二腈、壬二腈、二氰基苯、对苯二腈、吡啶-3,4-二腈、2,5-二氰基吡啶、2,2,3,3-四氟丁二腈、四氟对苯二腈、4-四氢噻喃亚甲基丙二腈、反丁烯二腈、乙二醇双(丙腈)醚(DENE)和1,4,5,6-四氢-5,6-二氧-2,3-吡嗪二甲腈。
根据本发明的实施方案，所述式II-2所示的三腈类化合物选自如下化合物中的至少一种：1,3,6-己烷三腈(HTCN)、1,3,5-环己烷三腈、1,3,5-苯三氰、1,2,3-丙三甲腈、甘油三腈、三(3-氰丙基)磷酸酯(PCN)。
根据本发明的实施方案，所述式II-3所示的四腈类化合物选自如下化合物中的至少一种：1,1,3,3-丙四甲腈、1,2,2,3-四氰基丙烷、1,2,4,5-四氰基苯、2,3,5,6-吡嗪四腈、3-甲基-3-丙基-环丙烷-1,1,2,2-四甲腈、7,7,8,8-四氰基对苯二醌二甲烷和四氰基乙烯。
根据本发明的实施方案，所述第二添加剂的含量占电解液总质量的质量百分含量为0.1～8wt％，优选为1wt％～6wt％，例如为0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.8wt％、2wt％、2.2wt％、2.4wt％、2.5wt％、2.6wt％、2.8wt％、3wt％、3.5wt％、4wt％、4.5wt％、5wt％、5.5wt％、6wt％、7wt％或8wt％。
根据本发明的实施方案，所述第二添加剂中的磷酸多腈结构和/或亚磷酸多腈结构的存在可以在正极表面氧化形成富含磷酸和腈类官能团的界面膜，减少电解液和正极表面的直接接触，且该界面膜通过腈类和过渡金属的配位增加了界面膜和正极表面的吸附能力，使得界面膜更加稳固，更有利于提升电池的高温性能。
根据本发明的实施方案，所述功能添加剂还包括第三添加剂，所述第三添加剂包括氟代化合物。
根据本发明的实施方案，所述氟代化合物包括氟代碳酸酯、氟代羧酸酯和氟醚中的至少一种，具体包括氟代碳酸乙烯酯(FEC)、甲基三氟乙基碳酸酯(FEMC)、氟代碳酸二乙酯(FDEC)、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)、2,2,2-三氟乙酸乙酯(FEA)、2,2-二氟乙酸乙酯和1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚(HFE)中的至少一种。
根据本发明的实施方案，所述氟代化合物本身耐氧化性好，对正极稳定性强，且还可以在负极成膜，进一步降低负极界面副反应。
根据本发明的实施方案，所述氟代化合物可以是通过商业途径购买获得的，也可以是采用本领域已知的方法制备得到。
根据本发明的实施方案，所述第三添加剂的含量占电解液总质量的质量百分含量为5wt％～15wt％，例如为5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％或15wt％。
根据本发明的实施方案，所述电解质盐选自电解质锂盐。
根据本发明的实施方案，所述电解质锂盐选自六氟磷酸锂(LiPF6)、二氟磷酸锂(LiPF2O2)、二氟双草酸磷酸锂(LiPF2(C2O4)2)、四氟草酸磷酸锂(LiPF4C2O4)、草酸磷酸锂(LiPO2C2O4)、双草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟草酸硼酸锂(LiODFB)、四氟硼酸锂(LiBF4)、双氟磺酰亚胺锂(LiTFSI)和双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)中的至少一种。
根据本发明的实施方案，所述电解质盐的含量占电解液总质量的质量百分含量为10wt％～15wt％，例如为10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％或15wt％。
根据本发明的实施方案，所述有机溶剂选自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、丙酸乙酯(EP)、丙酸丙酯(PP)、乙酸乙酯(EA)、正丁酸乙酯(EB)和γ-丁内酯(GBL)中的至少一种。
本发明还提供上述电解液的制备方法，所述方法包括以下步骤：
将有机溶剂、电解质盐、第一添加剂、第二添加剂和任选添加或不添加的第三添加剂混合后，得到所述电解液。
本发明还提供一种电池，所述电池包括上述的电解液。
根据本发明的实施方案，所述电池为锂离子电池。优选地，所述锂离子电池为含有硅基负极的锂离子电池。
研究发现，环状二氟磷酸类化合物能够在负极界面形成更稳定且机械强度更高的高无机质成分(如高LiF无机成分、高磷酸盐无机成分等)的界面膜，特别地，环状二氟磷酸类化合物中的磺酸基团还能够增强负极表面形成的富含有机磺酸锂类界面膜的稳定性，减少不稳定的普通有机界面膜组分含量，这可以显著减少硅基负极的体积膨胀造成的SEI膜破裂，显著提高电池在高电压下的循环性能。由于硅基负极容易发生膨胀，相比于石墨负极，环状二氟磷酸类化合物与硅基负极匹配后，能够充分发挥环状二氟磷酸类化合物的优势，使环状二氟磷酸类化合物与硅基负极之间产生协同作用。
根据本发明的实施方案，所述电池还包括含有正极活性物质的正极片、含有负极活性物质的负极片、隔膜。
根据本发明的实施方案，所述正极片包括正极集流体和涂覆在正极集流体一侧或两侧表面的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括正极活性物质、导电剂和粘结剂。
根据本发明的实施方案，所述负极片包括负极集流体和涂覆在负极集流体一侧或两侧表面的负极活性物质层，所述负极活性物质层包括负极活性物质、导电剂和粘结剂。
根据本发明的实施方案，所述正极活性物质层中各组分的质量百分含量为：80～99.8wt％的正极活性物质、0.1～10wt％的导电剂、0.1～10wt％的粘结剂。
优选地，所述正极活性物质层中各组分的质量百分含量为：90～99.6wt％的正极活性物质、0.2～5wt％的导电剂、0.2～5wt％的粘结剂。
根据本发明的实施方案，所述负极活性物质层中各组分的质量百分含量为：80～99.8wt％的负极活性物质、0.1～10wt％的导电剂、0.1～10wt％的粘结剂。
优选地，所述负极活性物质层中各组分的质量百分含量为：90～99.6wt％的负极活性物质、0.2～5wt％的导电剂、0.2～5wt％的粘结剂。
根据本发明的实施方案，所述导电剂选自导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、导电碳纤维、碳纳米管、金属粉中的至少一种。
根据本发明的实施方案，所述粘结剂选自羧甲基纤维素钠、丁苯胶乳、聚四氟乙烯、聚氧化乙烯中的至少一种。
根据本发明的实施方案，所述负极活性物质包括硅基负极材料；其中，所述硅基负极材料包括硅碳负极材料和/或硅氧负极材料；优选地，所述负极活性物质包括硅基负极材料和碳基负极材料，其中，所述碳基负极材料包括天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、硬碳和软碳中的至少一种。
根据本发明的实施方案，所述硅基负极材料中占负极材料总质量的百分比为5-50wt％，如5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％或50wt％。硅基负极材料的质量占比决定着电池的能量密度，但同时又会影响电池的循环性能，硅基负极材料在此范围内可以实现在提高电池的能量密度的同时提升电池在高温高压下的循环性能。
根据本发明的实施方案，所述正极活性物质选自锂过渡金属复合氧化物，所述锂过渡金属复合氧化物选自LiMO2(M＝Ni、Co、Mn)、LiMn2O4、LiMPO4(M＝Fe、Mn、Co)、LiNixM1-xO2(M＝Co、Mn，0<x<1)、LiNixCoyM1-x-yO2(0≤x，y≤1且x+y≤1；M＝Mg、Zn、Ga、Ba、Al、Fe、Cr、Sn、V、Mn、Sc、Ti、Nb、Mo、Zr、Ta、W、B、F、Si)。
根据本发明的实施方案，所述电池的充电截止电压为4.5V以上。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种电解液及包括该电解液的电池。电解液中作为第一添加剂的环状双二氟磷酸类化合物具有优良的正负极保护性能，它在正负极均可形成包括氟化锂和磷酸盐的无机质膜，该无机质膜不仅具有良好的正负极保护效果，同时还具有优良的离子导电性、机械强度和化学稳定性。由于所形成的无机质膜具有优良的离子电导率，阻抗更低，有利于提高充电窗口，提高电池的常温性能和高温性能。而且所形成的无机质膜具有优异的机械强度和化学稳定性，在高电压循环过程中能维持电解液以及正负极结构的稳定。环状双二氟磷酸盐类化合物容易在负极表面还原分解，分解形成的高含量的LiF和无机磷酸盐的SEI膜不容易破裂、稳定性高，从而可以避免硅基负极体积膨胀导致的负极表面SEI膜的破裂，这种高强度SEI膜更适用于硅基负极，从而可以有效改善电池的循环性能。当电解液中进一步加入腈类化合物时，通过腈类化合物和正极过渡金属离子的配位作用，可以改善正极界面膜，进一步抑制电解液在高温高电压下的氧化分解，显著提升电池在高温高电压下的循环性能。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
对实施例和对比例获得的电池分别进行25℃循环性能测试和45℃循环性能测试。
1)25℃循环性能测试
将表1的电池在25℃下按照1C的倍率在充放电截止电压范围内进行充放电循环，测试第1周的放电容量计为x1 mAh，第N圈的放电容量计为y1 mAh；第N周的容量除以第1周的容量，得到第N周的循环容量保持率R1＝y1/x1，记录循环容量保持率R1为80％时电池的循环周数。
2)45℃循环性能测试
将表1的电池在45℃下按照1C的倍率在充放电截止电压范围内进行充放电循环，测试第1周的放电容量计为x2 mAh，第N圈的放电容量计为y2 mAh；第N周的容量除以第1周的容量，得到第N周的循环容量保持率R2＝y2/x2，记录循环容量保持率R2为80％时电池的循环周数。
实施例1～23及对比例1～3的电池通过以下步骤制备得到：
1)正极片制备
将正极活性物质钴酸锂(LiCoO2)、聚偏氟乙烯(PVDF)、SP(super P)和碳纳米管(CNT)按照96:2:1.5:0.5的质量比进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)，在真空搅拌机作用下搅拌，直至混合体系成均一流动性的正极活性浆料；将正极活性浆料均匀涂覆于铝箔的两个表面；将涂覆好的铝箔烘干，然后经过辊压、分切得到所需的正极片。
2)负极片制备
将负极活性物质硅碳/人造石墨(含5％硅碳和95％人造石墨)、羧甲基纤维素钠(CMC-Na)、丁苯橡胶、导电炭黑(SP)和单壁碳纳米管(SWCNTs)按照质量比94.5:2.5:1.5:1:0.5进行混合，加入去离子水，在真空搅拌机作用下获得负极活性浆料；将负极活性浆料均匀涂覆在铜箔的两个表面；将涂覆好的铜箔在室温下晾干，随后转移至80℃烘箱干燥10h，然后经过冷压、分切得到负极片。
3)电解液的制备
在充满氩气的手套箱中(H2O<0.1ppm，O2<0.1ppm)，将EC/PC/DEC/PP按照10/20/20/50的质量比混合均匀，然后往其中快速加入充分干燥的六氟磷酸锂(LiPF6)，最终浓度为1mol/L，溶解后加入基于电解液总质量12wt％的氟代碳酸乙烯酯，加入第一添加剂以及第二添加剂(具体用量和选择如表1所述)，搅拌均匀，经过水分和游离酸检测合格后，得到所需的电解液。
4)电池的制备
将步骤1)的正极片、步骤2)的负极片和隔离膜按照正极片、隔离膜和负极片的顺序层叠设置后，再进行卷绕得到电芯；将电芯置于外包装铝箔中，将步骤3)的电解液注入外包装中，经过真空封装、静置、化成、整形、分选等工序，获得电池。本发明电池充放电范围为3.0-4.5V。
表1实施例和对比例的电池中电解液添加剂的组成
表2实施例和对比例的电池的性能测试结果
从表2中的实施例1-23、对比例1-3对比可以看出，当电解液中同时含有第一添加剂和第二添加剂时，二者可以共同作用在电极表面形成稳定的低阻抗界面膜，显著提升电池的高温循环性能和常温循环性能。不仅如此，电池循环性能的提升也可以看出本申请的添加剂能够稳定硅基负极的结构，抑制硅基负极体积膨胀造成的负极表面SEI膜的破裂，从而减轻硅基负极表面副反应的发生，显著提高电池的循环性能。
从实施例1-10对比可以看出，当调整第一添加剂的含量，可以调整电池的高温循环性能和常温循环性能，且当电池中的第一添加剂的含量为2～8wt％时，获得的电池的高温循环性能和常温循环性能提升明显。
从实施例11-18对比可以看出，当调整第二添加剂的含量，可以调整电池的高温循环性能和常温循环性能，且当电池中的第二添加剂的含量为1～6wt％时，获得的电池的高温循环性能和常温循环性能提升明显。
从实施例19-23对比可以看出，调整不同结构的第一添加剂和第二添加剂的组合，均可以调整并获得高温循环性能和常温循环性能好的电池。特别是调整第二添加剂为PCN时，能够显著提升电池在45℃下的循环性能。
实施例24及对比例4～6的电池及其性能测试同实施例1，区别仅在于负极活性物质为100％的人造石墨。
表3实施例和对比例的电池中电解液添加剂的组成
表4实施例和对比例的电池的性能测试结果
从表3和表4对比可以看出，本发明的电解液用于硅基负极组装的电池时，能够显著改善电池的循环性能。而当用于纯石墨负极时，同样能够改善电池循环性能，但循环改善的幅度明显不如含硅负极体系的电池。
实施例25-28
实施例25-28的电池及其性能测试同实施例6，区别仅在于第一添加剂的具体使用的化合物不同。
表5实施例和对比例的电池的性能测试结果
从表5可以看出，选择不同结构的第一添加剂时，均可以获得具有较高循环性能的电池。
实施例29-31
实施例29-31的电池及其性能测试同实施例6，区别仅在于负极片中硅碳负极材料的含量不同。
表6实施例和对比例的电池的性能测试结果
从表6可以看出，通过调整负极活性物质中硅碳负极材料的质量占比，对电池的循环性能有较大影响，这主要是因为硅碳负极材料的质量占比越高，负极片膨胀导致负极表面SEI膜破裂的情况越严重，这使得电池的循环容量保持率逐步降低，但是获得的电池的能量密度可以得到显著提升。可以结合具体的电池的使用情况选择合适质量占比的硅碳负极材料，兼顾电池的循环性能和能量密度。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括电解质盐、有机溶剂和功能添加剂，所述功能添加剂包括第一添加剂和第二添加剂；所述第一添加剂包括环状双二氟磷酸类化合物，所述第二添加剂包括腈类化合物。
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述第一添加剂包括式I所示的化合物中的至少一种：
式I中，R1选自取代或未取代的烷基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基；若为取代时，取代基为卤素或烷基；X+选自Na+、K+或N+R2R3R4R5，其中，R2、R3、R4、R5相同或不同，彼此独立地选自氢或C1-12烷基。
3.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于，所述第一添加剂包括如下化合物A1～化合物A6中的至少一种：
4.根据权利要求1-3任一项所述的电解液，其特征在于，所述第一添加剂的含量占电解液总质量的质量百分含量为0.1wt％～8wt％，优选为2wt％～8wt％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电解液，其特征在于，所述第二添加剂包括二腈化合物、三腈化合物和四腈化合物中的一种或多种；
所述腈类化合物选自式II-1所示的二腈类化合物、式II-2所示的三腈类化合物和式II-3所示的四腈类化合物中的至少一种：
NC-R21-CN 式II-1
其中，R21是至少具有2个取代位置的碳原子数为1-10的基团；R22是至少具有3个取代位置的碳原子数为1-10的基团(优选具有3个取代位置的碳原子数为1-10的含磷基团)；R23是至少具有4个取代位置的碳原子数为1-10的基团。
6.根据权利要求5所述的电解液，其特征在于，所述碳原子数为1-10的基团选自取代或未取代的C1-10烷基、取代或未取代的C1-10烷氧基、取代或未取代的C2-10烯基、取代或未取代的C1-10烷基-O-C1-10烷基、取代或未取代的C1-10烷基-C(O)-C1-10烷基、取代或未取代的C4-10杂芳基、取代或未取代的C4-10杂环基、取代或未取代的C6-10芳基，取代基为卤素、取代或未取代的C1-10烷基；
和/或，所述具有3个取代位置的碳原子数为1-10的含磷基团选自式III-1所示的磷酸酯基团或者选自式III-2所示的亚磷酸酯基团；
其中，*为连接键；R31、R32和R33相同或不同，彼此独立地选自C1-10烷基；如选自C1-6烷基；如C1-3烷基，如甲基、乙基或丙基。
优选地，所述式II-1所示的二腈类化合物选自如下化合物中的至少一种：戊二腈、丁二腈(SN)、已二腈(ADN)、癸二腈、壬二腈、二氰基苯、对苯二腈、吡啶-3,4-二腈、2,5-二氰基吡啶、2,2,3,3-四氟丁二腈、四氟对苯二腈、4-四氢噻喃亚甲基丙二腈、反丁烯二腈、乙二醇双(丙腈)醚(DENE)和1,4,5,6-四氢-5,6-二氧-2,3-吡嗪二甲腈；
和/或，所述式II-2所示的三腈类化合物选自如下化合物中的至少一种：1,3,6-己烷三腈(HTCN)、1,3,5-环己烷三腈、1,3,5-苯三氰、1,2,3-丙三甲腈、甘油三腈、三(3-氰丙基)磷酸酯(PCN)；
和/或，所述式II-3所示的四腈类化合物选自如下化合物中的至少一种：1,1,3,3-丙四甲腈、1,2,2,3-四氰基丙烷、1,2,4,5-四氰基苯、2,3,5,6-吡嗪四腈、3-甲基-3-丙基-环丙烷-1,1,2,2-四甲腈、7,7,8,8-四氰基对苯二醌二甲烷和四氰基乙烯。
7.根据权利要求1-6任一项所述的电解液，其特征在于，所述第二添加剂的含量占电解液总质量的质量百分含量为0.1～8wt％，优选为1wt％～6wt％。
8.根据权利要求1-7任一项所述的电解液，其特征在于，所述功能添加剂还包括第三添加剂，所述第三添加剂包括氟代化合物；
所述氟代化合物包括氟代碳酸酯、氟代羧酸酯和氟醚中的至少一种，具体包括氟代碳酸乙烯酯(FEC)、甲基三氟乙基碳酸酯(FEMC)、氟代碳酸二乙酯(FDEC)、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)、2,2,2-三氟乙酸乙酯(FEA)、2,2-二氟乙酸乙酯和1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚(HFE)中的至少一种。
9.一种电池，所述电池包括权利要求1-8任一项所述的电解液。
10.根据权利要求9所述的电池，其特征在于，所述电池还包括含有负极活性物质的负极片，所述负极活性物质包括硅基负极材料；其中，所述硅基负极材料包括硅碳负极材料和/或硅氧负极材料；
优选地，所述负极活性物质包括硅基负极材料和碳基负极材料，其中，所述碳基负极材料包括天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、硬碳和软碳中的至少一种。
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