[发明专利]一种电解液、电化学装置以及电子装置

说明书

本申请提供了一种电解液以及包含该电解液的电化学装置和电子装置。本申请的电解液包括硅烷二羧酸衍生物和腈类化合物。本发明将硅烷二羧酸衍生物与腈类化合物作为组合添加剂加入电解液中，不仅能够提高锂离子电池的循环(高温/常温)性能，而且能够使锂离子电池具有更低的电池阻抗。

技术领域

本申请涉及电化学技术领域，具体地涉及一种包括硅烷二羧酸衍生物和腈类化合物的电解液以及使用该电解液的电化学装置和电子装置。

背景技术

随着化石能源的日益枯竭及环境污染的压力的增大，3C行业迫切需要一种新型能源为其提供驱动，锂离子电池由于具有能量密度高、无记忆效应、工作电压高等特点脱颖而出，成为新能源产品的首选方案。然而随着电子产品市场需求的扩大及动力、储能设备的发展，人们对锂离子电池的要求不断提高，开发具有高能量密度且满足快速充放电的锂离子电池成为当务之急。

目前，在锂离子电池中广泛应用的电解液包括以六氟磷酸锂为电解质盐和以环状碳酸酯以及链状碳酸酯的混合物为有机溶剂的电解液，然而上述电解液存在诸多不足，特别的是在高电压下，锂离子电池的高温存储性能较差，其中，电解液作为锂离子电池的重要组成部分，其对锂离子电池的电化学性能有着重大的影响。因此，如何进一步优化电解液的组成对改善锂离子电池的性能至关重要。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本申请的目的在于提供一种电解液及电化学储能装置，所述电解液的添加剂包括硅烷二羧酸衍生物以及腈类化合物，所述硅烷二羧酸衍生物和腈类化合物可以在正、负极表面形成一层致密均匀且具有较高离子传导性的钝化膜，可以避免电解液与正、负极之间发生持续的氧化和还原反应，同时使电化学储能装置具有良好的高温循环、常温循环、高温存储性能，同时可以降低锂离子电池的内阻，具有很高的实际应用价值。

本申请的一方面提供一种电解液，其包括有机溶剂、锂盐以及添加剂，其中，所述添加剂包括硅烷二羧酸衍生物和腈类化合物。

本申请通过硅烷二羧酸衍生物和腈类化合物添加剂的协同作用，更充分的保护正极和负极界面，降低电芯的副反应，不仅能够提高锂离子电池的循环性能、高温存储性能，而且使锂离子电池具有更低的电池阻抗。包含硅烷二羧酸衍生物和腈类化合物添加剂的锂离子电池具有良好的实用性。

在本申请的一些实施例中，所述硅烷二羧酸衍生物具有式Ⅰ所示的结构：

其中，R₁₁、R₁₂、R₁₃、R₁₄、R₁₅、R₁₆、R₁₇、R₁₈各自独立地为卤素原子、取代或未取代的碳原子数为C_1～10的烷基或烷氧基、取代或未取代的碳原子数为C_2～10的链烯基、取代或未取代的碳原子数为C_2～10的链炔基、取代或未取代的碳原子数为C_6～10的芳基、取代或未取代的碳原子数为C_6～10的芳氧基、取代或未取代的碳原子数为C_2～10的杂芳基。

由于硅烷二羧酸衍生物的还原电位较高，包含硅烷二羧酸衍生物的锂离子电池化成时，可以优先在阳极表面上与溶剂分子通过电化学还原而反应，改性阳极表面上的固体电解质界面膜(SEI膜)。由于硅烷二羧酸衍生物具有碳-氧(C＝O)双键，所以SEI膜和阳极表面的粘合性强，并且由于SEI的高致密性而阻止了阳极表面和电解质之间的副反应，从而抑制电解质的分解和电池的溶胀，提高了电池寿命和安全性。硅烷二羧酸衍生物中的饱和或不饱和的硅烷基与阳极表面的官能团形成了强化学键，由此进一步抑制了电解质的分解和电池的溶胀。另外，硅烷二羧酸衍生物具有比较长的主链，分子骨架变得更加柔韧，提高了SEI膜和阳极表面的粘合性以及SEI膜的密度。