[发明专利]一种电解液及电化学装置

说明书

本申请提供了一种电解液及电化学装置。本申请的电解液包括磺酸酐化合物,能够显著改善硅负极电化学装置的循环寿命和过放电下产气的问题，使得电化学装置具有优良的循环性能及在过放电条件下的高温稳定特性。

技术领域

本申请涉及储能技术领域，尤其涉及一种电解液和包含该电解液的电化学装置。

背景技术

锂离子电池具有高能量密度，工作电压高、自放电率低、循环寿命长、无污染等优点，已被广泛应用于计算机、智能穿戴设备、智能手机、无人机，以及电动汽车等领域。随着现代信息技术的发展和锂离子电池应用范围的拓展，本领域锂离子电池的续航能力有了更高的要求。

影响锂离子电池的续航能力的因素有很多。使用硅负极替代传统的石墨负极被认为是进一步提升锂离子电池能量密度的有效手段。然而，硅负极在充放电过程中会发生较大的体积膨胀，硅材料表面保护层破坏，负极与电解液的副反应加剧，造成电池产气和电池容量快速衰减。如何解决上述问题以提高锂离子电池的续航能力已成为本领域目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种电解液和包含该电解液的电化学装置。该电解液能在硅负极表面生成稳定的保护层，该保护层在过放电条件下不易产气，且能稳定的附着在硅负极上，从而抑制了电解液在硅负极上的副反应，改善了硅负极锂离子电池的循环寿命和过放电下产气的问题。

在一些实施例中，本发明提供了一种电化学装置，包括正极，负极及电解液；其中

所述负极包含负极活性材料层，所述负极活性材料层包含负极活性材料，所述负极活性材料包括含硅化合物；

所述负极活性材料表面还包含保护层，所述保护层含有具有S＝O键的化合物。

在一些实施例中，，其中所述电解液含有至少一种具有式I、式II或式III的磺酸酐化合物：

其中，R₁至R₁₈各自独立选自氢、卤素、经取代或未取代的C₁-C₇烷基、经取代或未取代的C₂-C₇烯基、经取代或未取代的C₂-C₇炔基、经取代或未取代的C₆-C₁₀芳基、经取代或未取代的C₁-C₇烷氧基或经取代或未取代的C₆-C₁₀芳氧基；且

其中经取代时取代基是卤素或氰基。

在一些实施例中，所述磺酸酐化合物包含下述化合物中的至少一种：

在一些实施例中，其中所述磺酸酐化合物占所述电解液的质量分数为约0.1重量％至约2重量％。

在一些实施例中，其中以所述负极活性材料的总质量计，所述含硅化合物的质量分数为约1重量％至约90重量％。

在一些实施例中，其中所述负极活性材料层包含碳纳米管，所述碳纳米管的管径为约1纳米至约10纳米、管长为约1微米至约50微米。

在一些实施例中，其中所述含硅化合物与所述碳纳米管的质量比为约50至约300。

在一些实施例中，其中所述含硅化合物的表面含有氧化物Me_yO_z，1≤y≤2、1≤Z≤3，Me选自Ti、Al、Zr或Zn中的至少一种。

在一些实施例中，其中所述负极活性材料层在所述负极的负载量为约10mg/cm²至约30mg/cm²。