[发明专利]一种电解液添加剂、电解液及二次电池

说明书

本公开涉及一种电解液添加剂、电解液及二次电池，该添加剂包括第一添加剂，第一添加剂具有式(1)所示的结构：其中，Rsubgt;1/subgt;选自氢原子和碳原子数为1‑10的烷基中的一种，Rsubgt;2/subgt;选自碳原子数为1‑10的亚烷基中的一种，Rsubgt;3/subgt;、Rsubgt;4/subgt;和Rsubgt;5/subgt;各自独立地选自碳原子数为1‑10的烷基中的一种；X为卤素，Y为和中的任意一种。本公开的电解液添加剂分子结构中具有碳碳双键和季铵根的添加剂，该添加剂用于二次电池的电解液中时，添加剂中的碳碳双键能够通过化学反应在负极表面形成稳定的SEI膜，同时季铵根能够在负极表面形成一层阳离子膜，与锂离子同性相斥，从而进一步避免了锂离子的聚集沉积现象，有效避免了二次电池、尤其是锂金属二次电池中锂枝晶的产生。

技术领域

本公开涉及电池材料领域，具体地，涉及一种电解液添加剂、电解液及二次电池。

背景技术

随着电动汽车和3C产品技术的发展，对电池能量密度的要求也越来越高，目前商品化的电池已经越来越无法满足产品对能量密度的要求。现阶段，商品化锂离子电池使用的LiFePO₄，LiCoO₂，LiMnO₂，LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂,LiNi_xCo_yAl_1-x-yO₂等过渡金属氧化物做正极，石墨等做负极，但无论是过渡金属化合物正极还是石墨负极，它们的理论比容量均低于400mAh/g，所以导致目前商业化的锂离子电池的能量密度有限。其中，锂金属作为二次电池的负极由于其高能量密度和高标准电极电位，受到了锂离子电池行业越来越多的关注，越来越多的研究关注锂金属作为下一代高能量密度二次电池的可能。但是，对于将锂金属实际应用到二次电池负极，仍然存在各种需要解决的问题，其中最主要的问题之一就是在金属锂负极随着电池充放电过程中，在负极表面产生不均匀的沉积/溶解，而形成锂枝晶的问题。进而，由于锂枝晶的生长，造成锂金属电池使用中的内部短路等安全隐患的产生。具体地，锂金属负极在电池中实际应用的主要问题包括：(1)因为金属锂反应活性高，可以和电解液中的有机溶剂发生反应，从而在金属锂与电解液的界面形成固体电解质界面层(SEI膜)，随着反应的进行，SEI膜逐渐增厚，造成电池容量在循环过程中产生不断的衰减；(2)同时，由于在循环过程中，锂金属的脱嵌过程不断消耗锂金属及电解液，导致SEI膜不稳定，引起锂源和电解液的消耗；(3)另外，在锂金属反复脱嵌过程中，表面沉积不均匀会导致锂枝晶，从而造成电池内部短路，引发安全问题。因此，要实现锂金属负极实际应用到二次电池中，金属锂负极的锂枝晶等一系列问题需要首先得到解决。另外一方面，石墨作为锂离子电池商业化的负极，在快充等较极端条件下也会不可避免的有锂枝晶的问题发生。综上，这些问题严重阻碍了金属锂作为负极在二次电池中商业化应用。

发明内容

为了抑制锂枝晶生长，提高二次电池循环性能和使用安全性，本公开提供了一种能够在二次电池负极上形成稳定SEI膜的电解液添加剂以及含有该添加剂的电解液和二次电池。

本公开的第一方面提供一种电解液添加剂，所述添加剂包括第一添加剂，所述第一添加剂具有式(1)所示的结构：其中，R₁选自氢原子和碳原子数为1-10的烷基中的一种，R₂选自碳原子数为1-10的亚烷基中的一种，R₃、R₄和R₅各自独立地选自碳原子数为1-10的烷基中的一种；X为卤素，Y具有式(a)、式(b)或式(c)所示的结构：其中—_*表示化学键。

可选地，R₁选自氢原子和碳原子数为1-5的烷基中的一种，R₂选自碳原子数为1-5的亚烷基中的一种，R₃、R₄和R₅各自独立地选自碳原子数为1-5的烷基中的一种；X为氯，Y具有式(a)所示的结构。