WO2025201436A1 - 一种电解液、电池 - Google Patents

一种电解液、电池

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carbonate
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battery
solvent
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谢英朋
冀亚娟
赵瑞瑞
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Eve Energy Co Ltd
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present application belongs to the technical field of lithium-ion batteries, and specifically relates to an electrolyte and a battery.
  • Graphite anodes are composed of planar layers of carbon atoms, which are attracted to each other by weak van der Waals forces. Within the layers, carbon atoms form planar six-membered rings in an sp2 hybridized form. This structure gives graphite a high degree of structural stability and excellent electrical conductivity. Furthermore, the layered structure makes graphite highly suitable for lithium ion intercalation and deintercalation, which is one of the reasons for the successful commercialization of graphite anodes. Despite its advantages of high conductivity and stability, its theoretical specific capacity of 372 mAh/g is insufficient to meet the demand for high-capacity power batteries. Commercialization of batteries requires increasing the specific energy while ensuring economic and safety.
  • Silicon is abundant and widely distributed in the earth's crust, and has a slightly higher potential platform than graphite (0.4 V, vs. Li/Li + ). It does not pose a risk of lithium plating and has good safety. Its maximum theoretical specific capacity can reach 4200 mAh/g, making it considered to be one of the most promising negative electrode materials.
  • an electrolyte comprising a lithium salt, an organic solvent, a first functional additive, and a second functional additive; the first functional additive has the structural formula:
  • a battery comprising the above-mentioned electrolyte.
  • the battery prepared using the above electrolyte has effectively improved cycle performance and rate performance.
  • the structural formula of the second functional additive is a fluorine-substituted olefin, and the fluorine-substituted olefin includes the following structural units: , wherein R 7 includes a fluorine atom.
  • Their decomposition products can participate in the formation of a sulfur-containing SEI film, effectively improving the high-temperature performance of the electrolyte and battery. At the same time, they enhance the stability of the SEI film, prevent further contact and reaction between the electrolyte and the electrode material, prevent the dissolution of the electrode material and the continued decomposition of the electrolyte, thereby improving the battery's cycle stability and safety.
  • the second functional additive contains vinyl and fluorine groups.
  • the vinyl group can polymerize into a film at the electrode material/electrolyte interface to form a polymer network structure, which is beneficial to improving the interface stability of the negative and positive electrodes, reducing interfacial side reactions, and providing structural stability of the electrode material during charge and discharge, thereby optimizing the battery's cycle performance and rate performance.
  • this polymer film has excellent flexibility and can effectively alleviate the volume expansion effect of the silicon negative electrode while reducing gas production at the positive electrode.
  • this polymer network can increase the viscosity of the electrolyte and help inhibit the growth of lithium dendrites.
  • the fluorine group has a lower Li+ solvation ability, which is beneficial to improving the battery's rate performance.
  • the fluorine group has a strong antioxidant capacity, which can increase the oxidation potential of the electrolyte, making it less susceptible to oxidation at high voltages, thereby effectively preventing the organic solvent and lithium salt components in the electrolyte from undergoing oxidative decomposition under high voltage or high temperature conditions, avoiding the increase in battery internal resistance, capacity decay and other deficiencies, and improving the stability and service life of the battery under high voltage and high temperature environments.
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 independently comprise an alkyl chain or a substituted alkyl chain; and in the second functional additive, R 7 comprises a fluorine-substituted alkyl chain.
  • R1 , R2 , R3 , R4 , R5 , and R6 have no more than 4 carbon atoms; and in the second functional additive, R7 has no fewer than 8 fluorine atoms.
  • the number of fluorine atoms in R7 of the second functional additive is not greater than 14. Excessive fluorine atom content will reduce the solubility of the second functional additive, affecting its function in the electrolyte, and will also have a certain impact on other components in the electrolyte, ultimately causing a decrease in the overall performance of the electrolyte.
  • the structural formula of the fluorine-substituted olefin contains at least two alkenyl groups.
  • At least one end is an alkenyl group.
  • the structural formula of bis(trimethylsilyl) sulfate is , CAS number is 18306-29-1.
  • the structural formula of 1,6-divinylperfluorohexane is , CAS number is 1800-91-5.
  • the fluorinated solvent is at least one of trifluoropropylene carbonate (TFPC), difluoromethyl acetate (MFA), difluoroethyl acetate (EFA), and trifluoroethyl methyl carbonate (FEMC).
  • TFPC trifluoropropylene carbonate
  • MFA difluoromethyl acetate
  • EFA difluoroethyl acetate
  • FEMC trifluoroethyl methyl carbonate
  • the ether solvent includes at least one of ethylene glycol dimethyl ether (DME), 1,3-dioxolane (DOL), and tetrahydrofuran (THF).
  • DME ethylene glycol dimethyl ether
  • DOL 1,3-dioxolane
  • THF tetrahydrofuran
  • the organic solvent includes a fluorinated solvent and an ether solvent
  • the fluorinated solvent includes trifluoroethyl methyl carbonate
  • the ether solvent includes ethylene glycol dimethyl ether.
  • the volume ratio of trifluoroethyl methyl carbonate to ethylene glycol dimethyl ether is 5-40:5-40.
  • the organic solvent further comprises at least one of linear carbonate and cyclic carbonate.
  • the cyclic carbonate includes at least one of ethylene carbonate (EC), fluoroethylene carbonate (FEC), and propylene carbonate (PC).
  • EC ethylene carbonate
  • FEC fluoroethylene carbonate
  • PC propylene carbonate
  • the organic solvent comprises a fluorinated solvent, an ether solvent, a linear carbonate, and a cyclic carbonate.
  • the volume ratio of the fluorinated solvent, the ether solvent, the linear carbonate, and the cyclic carbonate is 40-60:10-30:5-40:5-40.
  • the organic solvent comprises dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, fluoroethylene carbonate, ethylene carbonate, trifluoroethyl methyl carbonate, and ethylene glycol dimethyl ether; the volume ratio of dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, fluoroethylene carbonate, ethylene carbonate, trifluoroethyl methyl carbonate, and ethylene glycol dimethyl ether is 5-15:30-50:5-15:5-15:5-30:5-30.
  • the volume ratio of dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, fluoroethylene carbonate, ethylene carbonate, trifluoroethyl methyl carbonate, and ethylene glycol dimethyl ether is 10:40:10:10:15:15.
  • the lithium salt includes at least one of lithium hexafluorophosphate, lithium trifluoromethanesulfonyl imide, lithium tetrafluoroborate, lithium perchlorate, lithium bis(fluorosulfonyl imide), and lithium bis(oxalatoborate).
  • a battery comprising the above-mentioned electrolyte.
  • the electrolyte in this embodiment includes lithium salt, an organic solvent, a first functional additive, and a second functional additive.
  • the lithium salt is lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), and the concentration of lithium hexafluorophosphate in the electrolyte is 1 mol/L.
  • the first functional additive is bis(trimethylsilyl) sulfate, and its weight ratio in the electrolyte is 2.2 wt%.
  • the second functional additive is 1,6-divinylperfluorohexane, and its weight ratio in the electrolyte is 1.1 wt%.
  • the organic solvent includes dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), fluoroethylene carbonate (FEC), ethylene carbonate (EC), trifluoroethyl methyl carbonate (FEMC), and ethylene glycol dimethyl ether (DME), with the volume ratio of dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, fluoroethylene carbonate, ethylene carbonate, trifluoroethyl methyl carbonate, and ethylene glycol dimethyl ether being 10:40:10:10:15:15.
  • the electrolyte is prepared according to the following steps: Under an argon atmosphere, the above-mentioned lithium salt, functional additives, and film-forming additives are uniformly mixed in the organic solvent, and stirring is performed at low temperature during the mixing process.
  • This embodiment differs from Example 1 in that, in the prepared electrolyte, the ether solvent is replaced with tetrahydrofuran, that is, ethylene glycol dimethyl ether is replaced with tetrahydrofuran, and the volume ratio of dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, fluoroethylene carbonate, ethylene carbonate, trifluoroethyl methyl carbonate: tetrahydrofuran is 10:40:10:10:15:15; the rest is the same as Example 1.
  • This embodiment differs from Example 1 in that, in the prepared electrolyte, fluoroethylene carbonate (FEC) is replaced by propylene carbonate (PC), and the volume ratio of dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, propylene carbonate, ethylene carbonate, trifluoroethyl methyl carbonate: ethylene glycol dimethyl ether is 10:40:10:10:15:15; the rest is the same as Example 1.
  • FEC fluoroethylene carbonate
  • PC propylene carbonate
  • This comparative example is different from Example 1 in that the prepared electrolyte does not contain the first functional additive and the second functional additive, that is, does not contain bis(trimethylsilyl) sulfate and 1,6-divinylperfluorohexane; the rest is consistent with Example 1.
  • This comparative example is different from Example 1 in that the prepared electrolyte does not contain the second functional additive, that is, does not contain 1,6-divinylperfluorohexane; the rest is consistent with Example 1.
  • Example 1 The difference between this comparative example and Example 1 is that in the prepared electrolyte, the second functional additive is replaced by ; The rest is consistent with Example 1.
  • the batteries prepared in all the above examples and comparative examples were tested on the LAND battery testing system of Wuhan Jinnuo Electronics Co., Ltd. at room temperature (25°C), with the charge and discharge voltage limited to 2.5V-4.2V.
  • the specific testing methods for initial efficiency, cycle and rate performance are as follows:
  • the battery was charged to 4.2 V at a constant current and constant voltage rate of 0.33C and allowed to stand for 10 minutes. Then, the battery was discharged to 2.5 V at a constant current rate of 0.33C and allowed to stand for 10 minutes. The first coulombic efficiency of the battery was calculated.
  • the capacity retention rate (%) of the battery after N cycles (discharge capacity at the Nth cycle/initial discharge capacity) ⁇ 100%, where N is the number of cycles of the battery.
  • the battery prepared using the electrolyte provided in this application can exhibit excellent performance in the battery cycle, and thus can effectively optimize the electrochemical properties of the battery such as the initial efficiency, room temperature and high temperature cycle performance, and 6C constant current charging ratio. It is an electrolyte with excellent performance.
  • Examples 1 to 13 please refer to Examples 1 to 13.
  • Comparative Example 1 which did not contain the first and second functional additives
  • Comparative Example 2 which did not contain the first functional additive
  • Comparative Example 3 which did not contain the second functional additive
  • Comparative Example 4 there is no sulfate group in the first functional additive, there is no fluorine atom in the second functional additive in Comparative Example 5, and there is no olefin group in the second functional additive in Comparative Example 6.
  • Example 1 Further comparing Example 1 and Example 2, the alkyl chain linked behind the Si atom in the first functional additive in Example 2 is too long; comparing Example 1 with Examples 3, 4, 5, and 6, there is only one alkenyl group in the second functional additive in Example 3, only one alkenyl group in the second functional additive in Example 4, and only 7 fluorine atoms, and the alkenyl group is not at both ends. There is only one alkenyl group in the second functional additive in Example 5, and the alkenyl group is not at both ends. In Example 6, there is an alkynyl group at both ends of the second functional additive, and 8 fluorine atoms.

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Abstract

一种电解液、电池，电解液包括锂盐、有机溶剂、第一功能添加剂、第二功能添加剂；第一功能添加剂的结构式为：（I）；第二功能添加剂的结构式为氟取代烯烃，所述氟取代烯烃包括如下结构单元：（II），其中R 7包括氟原子。该电解液通过引入两种特定结构的功能添加剂，这两种功能添加剂的搭配使用下，能够促进负极特别是硅负极界面SEI膜的稳定生长，提高负极界面稳定性，同时也能进一步减少正极产气，优化正极界面稳定性。因此，所述电解液能够进一步提高电池的循环性能和倍率性能等电化学性能。

Description

一种电解液、电池
本申请要求在2024年12月17日提交中国专利局、申请号为202411864465.1的中国专利申请的优先权，以上申请的全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种电解液、电池。
 背景技术
石墨负极由平面层状的碳原子构成，层与层之间通过弱的范德华力相互吸引，层内由碳原子以sp2杂化形式构成平面六元环。这种结构使得石墨具有高度的结构稳定性和良好的导电性能，同时层状结 构使得石墨十分利于锂离子的脱嵌，而这也是石墨负极得以成功商业化的原因之一。虽有高电导率和稳定性的优势，但其理论比容量为372 mAh/g，不足以满足我们对高比容量动力电池的需求，电池的商业化需要在保证经济、安全性的同时提高电池的比能量。
而硅在地壳中来源丰富，分布广泛，且具有比石墨略高的电位平台(0.4 V，vs. Li/Li +)，不存在析锂的隐患，安全性好，最高理论比容量可达4200 mAh/g，被认为是最有前景的负极材料之一。
技术问题
硅负极材料在脱嵌锂过程中会发生近300%的体积膨胀，导致出现颗粒粉碎、电隔离和SEI不稳定生长等不足，极大地限制了硅基负极的商业化应用。硅基负极材料主要分为硅碳复合材料(Si/C)和硅氧负极材料(SiO x/C)两大类。目前主流方向是采用石墨作为基体，掺入5%～30%(质量分数)的纳米硅或SiO x组成复合负极材料。
技术解决方案
针对硅基负极体积膨胀以及其带来的界面破坏等不足，通过在电解液中引入电解液添加剂来促进SEI膜的形成从而防止电解液分解是一种简单且经济有效的方法。
根据本申请的第一个方面，提供一种电解液，包括锂盐、有机溶剂、第一功能添加剂、第二功能添加剂；第一功能添加剂的结构式为：
；第二功能添加剂的结构式为氟取代烯烃，所述氟取代烯烃包括如下结构单元： ，其中R 7包括氟原子。
根据本申请提供的第二方面，提供一种电池，包括上述电解液。
有益效果
本申请提供一种电解液、电池，该电解液通过引入两种特定结构的功能添加剂，这两种功能添加剂的搭配使用下，能够促进负极特别是硅负极界面SEI膜的稳定生长，提高负极界面稳定性，同时也能进一步减少正极产气，优化正极界面稳定性。同时，这两种功能添加剂的引入，还能够进一步提高电解液的稳定性，使其在常温以及高温下都具有较好的稳定性，优化电解质的锂离子传输性能和降低电解液与电极材料的副反应程度。因此，本申请所提供的电解液，能够进一步提高电池的循环性能和倍率性能等电化学性能。
利用上述电解液所制备得到的电池，其电池的循环性能以及倍率性能皆得到了有效的提升。
在阅读并理解了详细描述后，可以明白其他方面
 具体实施方式
根据本申请的第一个方面，提供一种电解液，包括锂盐、有机溶剂、第一功能添加剂、第二功能添加剂；第一功能添加剂的结构式为：
；第二功能添加剂的结构式为氟取代烯烃，所述氟取代烯烃包括如下结构单元： ，其中R 7包括氟原子。
本申请通过引入上述两种特定结构的功能添加剂，有效提高了负极界面以及正极界面稳定性，提高了电极材料在循环充放电的结构稳定性，而且优化了电解液的稳定性，减少其氧化程度以及副反应程度，因而使由其制备得到的电池的循环性能以及倍率性能都得到了明显优化。
具体而言，其一，第一功能添加剂中含有含氧硅基和硫酸酯基，含氧硅基可以吸收电解液中残留的水分以及可能产生的氢氟酸等杂质，起到除水抑酸的功能。水分和氢氟酸的存在会引发一系列不良反应，如加速电解液的分解、腐蚀电极材料等，进而影响电池性能。含氧硅基吸收这些杂质后，能有效降低其在电解液中的浓度，减少对电池的损害，降低电池内阻，提高电池的充放电效率和循环寿命。硫酸酯基在电池首次充放电过程中容易发生分解，其分解产物可以参与形成含硫的SEI膜，有效提高电解液以及电池的高温性能，同时提高SEI膜的稳定性，避免电解液与电极材料的进一步接触和反应，防止电极材料的溶解和电解液的持续分解，从而提高电池的循环稳定性和安全性。
其二，第二功能添加剂中含有乙烯基和氟基团，乙烯基在电池首次充放电过程中，可以电极材料/电解液界面聚合成膜，形成聚合物网络结构，有利于提高负极和正极界面稳定性，减少界面副反应，提供电极材料充放电过程中的结构稳定性，进而优化电池的循环性能和倍率性能。并且这种聚合物膜具有很好的都任性，可以很好的缓解硅负极体积膨胀效应，同时减少正极产气。同时这种聚合物网络可以增加电解液的黏度，有助于抑制锂枝晶的生长。氟基团具有更低的Li+溶剂化能力，有利于提高电池倍率性能，同时氟基团具有较强的抗氧化能力，能够提高电解液的氧化电位，使其在高电压下不易被氧化，进而有效防止电解液中的有机溶剂和锂盐等成分在高电压或高温条件下发生氧化分解，避免出现电池内阻增加、容量衰减等不足，提高电池在高电压和高温环境下的稳定性和使用寿命。
在一个实施方式中，第一功能添加剂中，R 1、R 2、R 3、R 4、R 5、R 6独立地包括烷基链或取代烷基链；第二功能添加剂中，R 7包括氟取代烷基链。
在一个实施方式中，第一功能添加剂中，R 1、R 2、R 3、R 4、R 5、R 6中，碳原子数不超过4个；第二功能添加剂中，R 7中氟原子数不低于8个。使R 1、R 2、R 3、R 4、R 5、R 6以及R 7满足上述条件，能够保证第一功能添加剂以及第二功能添加剂在电解液中有较好的溶解度的同时，并且保证这两种物料能够对电解液和电池起到有效的改善作用，同时能够兼顾这两种功能添加剂与其他电解液成分的共同作用发挥，使这两种功能添加剂与其他电解液成分呈现出更好的电解液性能，更有利于电解液在电池中的整体作用发挥，从而使电池的循环性能以及倍率性能等多方面的电化学性能得到更好的优化。
在一个实施方式中，R 1、R 2、R 3、R 4、R 5、R 6独立地包括—（CH 2） n-CH 3，n=0~4。可选地，R 1、R 2、R 3、R 4、R 5、R 6独立地包括—（CH 2） n-CH 3，n=0~3。可选地，R 1、R 2、R 3、R 4、R 5、R 6独立地包括—CH 3。
在一个实施方式中，第二功能添加剂中，R 7中氟原子数不高于14个。氟原子含量过高，会导致第二功能添加剂的溶解性降低，影响其在电解液中的作用发挥，同时也会对电解液中的其他成分造成一定影响，最终造成电解液整体性能的下降。
在一个实施方式中，氟取代烯烃的结构式中，至少含有两个烯基。
在一个实施方式中，氟取代烯烃的结构式中，至少一端为烯基。
在一个实施方式中，氟取代烯烃的结构式中，氟取代烯烃的两端为烯基。
在一个实施方式中，第一功能添加剂包括双(三甲基硅基)硫酸酯；第二功能添加剂包括1,6-二乙烯基全氟己烷。当第一功能添加剂以及第二功能添加剂分别为上述两种物质时，两者的搭配作用效果最佳，且两者与其他电解液成分所制备得到的电解液具有更好的性能，更有利于电池整体的性能优化。
其中，双(三甲基硅基)硫酸酯的结构式为 ，CAS号为18306-29-1。1,6-二乙烯基全氟己烷的结构式为 ，CAS号为1800-91-5。
在一个实施方式中，当第一功能添加剂包括双(三甲基硅基)硫酸酯，第一功能添加剂在电解液中的质量占比为0.5~4wt%；当第二功能添加剂包括1,6-二乙烯基全氟己烷，第二功能添加剂在电解液中的质量占比为0.2~2wt%。
在一个实施方式中，有机溶剂包括氟代溶剂、醚类溶剂中的至少一种。进一步，本申请中所提供的电解液还引入了氟代溶剂和/醚类溶剂，氟代溶剂和/醚类溶剂能够进一步提高本申请中上述两种功能添加剂在电解液中的溶解性，有助于这两种功能添加剂的性能发挥，同时促进这两种功能添加剂与其他电解液成分的相互作用，进而进一步提高电解液以及电池的整体性能。而且，氟代溶剂化学稳定性高，能够提高电解液的氧化电位，有效防止电解液中的有机溶剂和锂盐等成分在高电压或高温条件下发生氧化分解，避免电池内阻增加、容量衰减等不足，提高电池在高电压和高温环境下的稳定性和使用寿命，且氟代溶剂有助于降低电极与电解液之间的界面张力，促进锂离子在电极与电解液之间的快速传输，提高电池的倍率性能。醚类溶剂粘度相对较低，有利于降低整体电解液的粘度，有利于锂离子等在其中的快速迁移，提高电解液的离子电导率，进而提升电池的充放电性能。
在一个实施方式中，氟代溶剂为包括三氟代碳酸丙烯酯（TFPC）、二氟代乙酸甲酯（MFA）、二氟代乙酸乙酯（EFA）、三氟乙基甲基碳酸酯（FEMC）中的至少一种。
在一个实施方式中，醚类溶剂包括乙二醇二甲醚（DME）、1,3-二氧戊环（DOL）、四氢呋喃（THF）中的至少一种。
在一个实施方式中，上述有机溶剂包括氟代溶剂和醚类溶剂。当有机溶剂同时包括氟代溶剂与醚类溶剂，这两种有机溶剂能够进一步促进电解液中其他成分的溶解度，同时兼顾电解液的低温、高温稳定性，能够进一步提高电解液中各成分各自的性能发挥以及协同作用，优化电解液的性能，从而使电池的循环性能以及倍率性能得到进一步的提升。可选地，当上述有机溶剂包括氟代溶剂和醚类溶剂，氟代溶剂与醚类溶剂的体积比为5~40：5~40。
在一个实施方式中，当上述有机溶剂包括氟代溶剂和醚类溶剂，氟代溶剂包括三氟乙基甲基碳酸酯，醚类溶剂包括乙二醇二甲醚。可选地，三氟乙基甲基碳酸酯与乙二醇二甲醚的体积比为5~40：5~40。选择上述种类的氟代溶剂与醚类溶剂的搭配，电解液的整体性能得到进一步提升，更有利于进一步优化电池性能。
在一个实施方式中，上述有机溶剂还包括线性碳酸酯、环状碳酸酯中的至少一种。
在一个实施方式中，线性碳酸酯包括碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸甲乙酯（EMC）、碳酸甲丙酯（MPC）中的至少一种。
在一个实施方式中，环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯（EC）、氟代碳酸乙烯酯（FEC）、碳酸丙烯酯（PC）的至少一种。
在一个实施方式中，上述有机溶剂包括氟代溶剂、醚类溶剂、线性碳酸酯、环状碳酸酯。可选地，氟代溶剂、醚类溶剂、线性碳酸酯、环状碳酸酯的体积比为40~60:10~30：5~40：5~40。
在一个实施方式中，上述有机溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯酯、三氟乙基甲基碳酸酯、乙二醇二甲醚；碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯酯、三氟乙基甲基碳酸酯、乙二醇二甲醚的体积比为5~15:30~50:5~15:5~15:5~30:5~30。可选地，碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯酯、三氟乙基甲基碳酸酯、乙二醇二甲醚的体积比为10:40:10:10:15:15。
在一个实施方式中，上述锂盐包括六氟磷酸锂、三氟甲烷磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、双氟磺酰亚胺锂盐、二草酸硼酸锂中的至少一种。
在一个实施方式中，上述锂盐在电解液中的浓度为1~1.5mol/L。
根据本申请提供的第二方面，提供一种电池，包括上述电解液。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将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的实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
1、电解液的组成、制备
本实施例中的电解液包括锂盐、有机溶剂、第一功能性添加剂、第二功能添加剂。
锂盐为六氟磷酸锂（LiPF 6），且六氟磷酸锂在电解液中的浓度为1mol/L。
第一功能性添加剂为双(三甲基硅基)硫酸酯，且其在电解液中的质量占比为2.2wt%。第二功能添加剂为1,6-二乙烯基全氟己烷，且其在电解液中的质量占比为1.1wt%。
有机溶剂包括碳酸二甲酯（DMC）、碳酸甲乙酯（EMC）、氟代碳酸乙烯酯（FEC）、碳酸乙烯酯（EC）、三氟乙基甲基碳酸酯（FEMC）、乙二醇二甲醚（DME），且碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯酯、三氟乙基甲基碳酸酯、乙二醇二甲醚的体积比为10:40:10:10:15:15。电解液的制备按照如下步骤：在氩气氛围下，将上述锂盐、功能添加剂、成膜添加剂在有机溶剂中混合均匀，混合过程中低温搅拌。
2、电池的制备
锂离子电池的制备
（1）正极片的制备
将三元材料NCM（LiNi 0.9Co 0.05Mn 0.05O 2）正极活性材料、粘结剂PVDF（聚偏氟乙烯）、导电剂SP（导电炭黑Super-P），按质量比96：1.8：2.2混合搅拌均匀得到正极浆料，然后将正极浆料经过涂布工序涂覆在铝箔上，真空烘干、冷压工序后得到正极片。
（2）负极片的制备
将硅碳负极材料（硅含量为40~60wt%）、导电剂SP（导电炭黑Super-P）、SWCNT（单壁碳纳米管）和粘结剂PAA（聚丙烯酸），按质量比83.5:8:0.5:8混合搅拌均匀得到负极浆料，控制固含量在30%，然后将负极浆料经过涂布工序涂覆于铜箔上，真空烘干、冷压工序后得到负极片。
（3）电解液的选择
采用本实施例制备得到的电解液。
（4）隔离膜的选择
选择聚乙烯（PE）+陶瓷作为锂离子电池的隔离膜。
（5）锂离子电池的制备
将上述正极片、隔离膜、负极片按顺序叠好，使隔离膜处于正极片、负极片之间起到隔离的作用，将裸电芯置于外包装壳中，干燥后注入电解液，经过真空封装、静置、化成、整形等工序，获得软包锂离子电池。
实施例2
本实施例与实施例1不同的在于，所制备的电解液中，将第一功能添加剂调整为 ；其余与实施例1一致。
实施例3
本实施例与实施例1不同的在于，所制备的电解液中，将第二功能添加剂调整为 ；其余与实施例1一致。
实施例4
本实施例与实施例1不同的在于，所制备的电解液中，将第二功能添加剂调整为 ；其余与实施例1一致。
实施例5
本实施例与实施例1不同的在于，所制备的电解液中，将第二功能添加剂调整为 ；其余与实施例1一致。
实施例6
本实施例与实施例1不同的在于，所制备的电解液中，将第二功能添加剂调整为1,4-二乙烯基全氟丁烷，其结构式为 ；其余与实施例1一致。
实施例7
本实施例与实施例1不同的在于，所制备的电解液中，将第一功能添加剂在电解液中的质量占比调整为0.3 wt%；其余与实施例1一致。
实施例8
本实施例与实施例1不同的在于，所制备的电解液中，将第二功能添加剂在电解液中的质量占比调整为2.5 wt%；其余与实施例1一致。
实施例9
本实施例与实施例1不同的在于，所制备的电解液中，不含氟代溶剂，即不含三氟乙基甲基碳酸酯，且碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯酯、乙二醇二甲醚的的体积比为10:40:10:10:15；其余与实施例1一致。
实施例10
本实施例与实施例1不同的在于，所制备的电解液中，不含醚类溶剂，即不含乙二醇二甲醚，且碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯酯、三氟乙基甲基碳酸酯的的体积比为10:40:10:10:15；其余与实施例1一致。
实施例11
本实施例与实施例1不同的在于，所制备的电解液中，有机溶剂中，三氟乙基甲基碳酸酯、乙二醇二甲醚的体积比为2:28，即碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯酯、三氟乙基甲基碳酸酯、乙二醇二甲醚的体积比为10:40:10:10:2:28；其余与实施例1一致。
实施例12
本实施例与实施例1不同的在于，所制备的电解液中，将醚类溶剂替换为四氢呋喃，即将乙二醇二甲醚替换为四氢呋喃，且碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯酯、三氟乙基甲基碳酸酯：四氢呋喃的体积比为10:40:10:10:15:15；其余与实施例1一致。
实施例13
本实施例与实施例1不同的在于，所制备的电解液中，将氟代碳酸乙烯酯（FEC）替换为碳酸丙烯酯（PC），且碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、三氟乙基甲基碳酸酯：乙二醇二甲醚的体积比为10:40:10:10:15:15；其余与实施例1一致。
对比例1
本对比例与实施例1不同的在于，所制备的电解液中，不含第一功能添加剂和第二功能添加剂，即不含双(三甲基硅基)硫酸酯和1,6-二乙烯基全氟己烷；其余与实施例1一致。
对比例2
本对比例与实施例1不同的在于，所制备的电解液中，不含第一功能添加剂，即不含双(三甲基硅基)硫酸酯；其余与实施例1一致。
对比例3
本对比例与实施例1不同的在于，所制备的电解液中，不含第二功能添加剂，即不含1,6-二乙烯基全氟己烷；其余与实施例1一致。
对比例4
本对比例与实施例1不同的在于，所制备的电解液中，将第一功能添加剂替换为 ；其余与实施例1一致。
对比例5
本对比例与实施例1不同的在于，所制备的电解液中，将第二功能添加剂替换为 ；其余与实施例1一致。
对比例6
本对比例与实施例1不同的在于，所制备的电解液中，将第二功能添加剂替换为 ；其余与实施例1一致。
测试例
1.实验构建方式
将上述所有实施例以及对比例制备得到的电池分别在在武汉金诺电子有限公司LAND电池测试系统上于常温（25℃）条件测试，充放电电压限制在2.5V~4.2V。首效、循环和倍率等性能的测试方法具体如下：
1)、首次库伦效率
在25℃条件下，以0.33C倍率对电池恒流恒压充电至4.2 V，静置10min，接着以0.33C倍率对电池恒流放电至2.5 V，静置10 min，计算电池的首次库伦效率。
首次库伦效率（%）=电池0.33C首次放电总容量/电池0.33C首次充电总容量×100%。
2)、常温1C/1C循环1000周容量保持率
在25℃条件下，以1C倍率对电池进行恒流恒压充电至4.2 V，截止电流为0.05C，静置10min，接着以1C倍率对电池进行恒流放电至2.5 V，静置10min，以此为一次充放电循环，按照上述方法对电池进行充放电循环1000周，计算以1C/1C对电池充放电循环1000周后的容量保持率。
电池N次循环后的容量保持率（％）＝（第N次循环的放电容量/首次放电容量）×100％，N为电池的循环次数。
3)、高温45℃ 1C/1C循环1000周容量保持率
在45℃条件下，以1C倍率对电池进行恒流恒压充电至4.2 V，截止电流为0.05C，静置10min，接着以1C倍率对电池进行恒流放电至2.5 V，静置10min，以此为一次充放电循环，按照上述方法对电池进行充放电循环1000周，计算以1C/1C对电池充放电循环1000周后的容量保持率。
电池N次循环后的容量保持率（％）＝（第N次循环的放电容量/首次放电容量）×100％，N为电池的循环次数。
4）常温6C倍率性能-恒流充入比
在25℃条件下，以1C倍率对电池进行恒流放电至2.5 V，静置10min，接着以6C倍率对电池恒流恒压充电至4.2 V，截止电流为0.05C，静置10min，记录电池恒流充电容量Q1、恒流恒压充电总容量Q2，按照如下公式计算6C倍率充电恒流充入比：6C倍率充电恒流充入比＝恒流充电容量Q1/恒流恒压充电总容量Q2×100%。
2.实验结果
上述所有实施例以及对比例制备得到的电池的相关性能测试结果如表1所示。
表1 实施例以及对比例制备得到的电池的相关性能测试结果
由表1可知，利用本申请所提供的电解液制备得到的电池，该电解液能够在电池循环中表现出优异的性能，因此能够有效优化电池的电化学性能如首次效率、常温与高温循环性能以及6C恒流充入比率，是一种性能优异的电解液，具体可参考实施例1~13。
而对比例1中不含第一功能添加剂和第二功能添加剂，对比例2中不含第一功能添加剂，对比例3中不含第二功能添加剂，皆造成了电池在各方面性能的下降。这说明本申请中引入的特定功能添加剂，对于电解液性能的进一步提高有明显的影响，进而能够进一步优化电池的性能。
对比例4中第一功能添加剂中没有硫酸酯基，对比例5中第二功能添加剂中没有氟原子，对比例6中第二功能添加剂中没有烯基，这都造成了第一功能添加剂或者第二功能添加剂在电解液中的效果发挥，因此不能有效改善电解液的整体性能，最终导致对硅负极界面以及正极界面的稳定性下降，使电池在各方面的性能下降。
进一步比较实施例1和实施例2，实施例2中第一功能添加剂中Si原子后面链接的烷基链过长；比较实施例1和实施例3、4、5、6，实施例3中第二功能添加剂中只有一个烯基，实施例4中第二功能添加剂中，只有一个烯基，且只有7个氟原子，烯基也不在两端，实施例5中第二功能添加剂中，只有一个烯基，烯基也不在两端，实施例6中第二功能添加剂中，两端分别有一个炔基，氟原子8个。相比与实施例1，上述实施例2~6中第一功能添加剂或者是第二功能添加剂的结构发生一定变化，而引起了性能有所下降。且还可以进一步从实施例3、4、5中看出，实施例4、5中的电池性能比实施例3还要差些，这说明结构式两端皆为烯基的功能添加剂，更有利于提高电解液的性能，进而提高电池性能。
比较实施例1和实施例7、8，实施例7中第一功能添加剂过少，实施例8中第二功能添加剂过多，这皆造成电池性能的有所下降，这说明进一步控制第一功能添加剂以及第二功能添加剂的用量在特定范围内，更有利于电解液整体性能的提高，进而进一步提高电池的性能。
比较实施例1和实施例9~13，实施例9中有机溶剂中不含氟代溶剂，实施例10中有机溶剂中不含醚类溶剂，实施例11中有机溶剂中氟代溶剂与醚类溶剂的体积比为2:28，实施例12中有机溶剂中的醚类溶剂为四氢呋喃，实施例13中有机溶剂中的将氟代碳酸乙烯酯（FEC）替换为碳酸丙烯酯（PC）；上述因素皆导致了电池在各方面性能的有所下降。特别是实施例9、10中不含特定的氟代溶剂以及特定的醚类溶剂，其电池性能相比于实施例11、12更明显下降，而是实施例13中将FEC替换为PC，也造成了电池性能的更明显下降，这可能是因为这样不利于溶质的互相作用，而造成电解液性能下降得更加明显，导致电池性能下降更加明显。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非对本申请保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，但这些修改或替换均在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

  1. 一种电解液，其包括锂盐、有机溶剂、第一功能添加剂、第二功能添加剂；
    所述第一功能添加剂的结构式为：
    ；
    所述第二功能添加剂为氟取代烯烃，所述氟取代烯烃包括如下结构单元：
    ，其中R 7包括氟原子。
  2. 如权利要求1所述电解液，其中，所述第一功能添加剂中，R 1、R 2、R 3、R 4、R 5、R 6独立地包括烷基链或取代烷基链；
    所述第二功能添加剂中，R 7包括氟取代烷基链。
  3. 如权利要求2所述电解液，其中，所述第一功能添加剂中，R 1、R 2、R 3、R 4、R 5、R 6中，碳原子数不超过4个；
    所述第二功能添加剂中，R 7氟原子数不低于8个。
  4. 如权利要求1~3任一项所述电解液，其中，所述氟取代烯烃的结构式中，至少一端为烯基。
  5. 如权利要求1所述电解液，其中，所述第一功能添加剂包括双(三甲基硅基)硫酸酯；所述第二功能添加剂包括1,6-二乙烯基全氟己烷；
    且所述第一功能添加剂在所述电解液中的质量占比为0.5~4wt%；所述第二功能添加剂在所述电解液中的质量占比为0.2~2wt%。
  6. 如权利要求1所述电解液，其中，所述有机溶剂包括氟代溶剂、醚类溶剂中的至少一种；
    所述氟代溶剂为包括三氟代碳酸丙烯酯、二氟代乙酸甲酯、二氟代乙酸乙酯、三氟乙基甲基碳酸酯中的至少一种；
    所述醚类溶剂包括乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊环、四氢呋喃中的至少一种。
  7. 如权利要求1所述电解液，其中，所述有机溶剂包括氟代溶剂和醚类溶剂；
    所述氟代溶剂与所述醚类溶剂的体积比为5~40：5~40。
  8. 如权利要求6或7任一项所述电解液，其中，所述有机溶剂还包括线性碳酸酯、环状碳酸酯中的至少一种；
    所述线性碳酸酯包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、中的至少一种；
    所述环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯的至少一种。
  9. 如权利要求8所述电解液，其中，所述有机溶剂包括所述氟代溶剂、所述醚类溶剂、所述线性碳酸酯、所述环状碳酸酯，所述氟代溶剂、所述醚类溶剂、所述线性碳酸酯、所述环状碳酸酯的体积比为40~60:10~30：5~40：5~40。
  10. 一种电池，其包括如权利要求1~9任一项所述电解液。
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