技术摘要:
本申请涉及电解液和使用其的电化学装置。本申请的电解液包含氟代硅氧烷化合物和三腈化合物,其中所述氟代硅氧烷化合物包括式I化合物:并且其中所述三腈化合物包括式II化合物或式III化合物中的至少一种:其中,a、b、c、d、e、f、g、h和i是0‑5的整数。由本申请电解液制 全部
背景技术:
随着信息技术的迅速发展和各种移动设备的激增,锂离子电池的发展受到广泛的 关注。与其它二次电池相比较,锂离子电池具有更高的工作电压,更大的能量密度,更快的 充电速度和更长的工作寿命。为了满足人们对设备质量轻、体积小的要求,高能量密度二次 电池成为锂离子电池发展的必然趋势。 硅具有高达4200mAh/g的可逆容量,成为最有希望用于提高锂离子电池能量密度 的负极材料。但使用含硅负极也面临着很多挑战,例如硅在充放电过程中较大的体积膨胀 使硅表面的固体电解质界面(SEI)膜破坏,硅负极材料与电解液的副反应加剧,造成电池产 气和容量快速衰减,并增大循环膨胀率。
技术实现要素:
本申请实施例提供了一种电解液和使用其的电化学装置,以试图在至少某种程度 上解决至少一种存在于相关领域中的问题。本申请实施例还提供了使用该电解液的电化学 装置以及电子装置。 在一个实施例中,本申请提供了一种电解液,其包含氟代硅氧烷化合物和三腈化 合物,其中所述氟代硅氧烷化合物包括式I化合物: 其中R1、R2、R3、R4、R5、R6各自独立地选自氢、氟原子、1-12个碳原子的烷基、1-12个 碳原子的氟代烷基、3-12个碳原子的环烷基、3-12个碳原子的氟代环烷基、2-12个碳原子的 烯基、2-12个碳原子的氟代烯基、3-12个碳原子的杂环基团或3-12个碳原子的氟代杂环基 团,且其中R1、R2、R3、R4、R5、R6中的至少一者为氟原子、1-12个碳原子的氟代烷基、3-12个碳 原子的氟代环烷基、2-12个碳原子的氟代烯基或3-12个碳原子的氟代杂环基团; 并且其中所述三腈化合物包括式II化合物或式III化合物中的至少一种: 5 CN 111600065 A 说 明 书 2/19 页 其中,a、b、c、d、e、f、g、h和i是0-5的整数。 在一些实施例中,所述氟代硅氧烷化合物包括如下化合物中的至少一种: 在一些实施例中,所述三腈化合物包括如下化合物中的至少一种: 6 CN 111600065 A 说 明 书 3/19 页 在一些实施例中,基于所述电解液的总重量,所述氟代硅氧烷化合物的重量百分 比为0.01wt%-6wt%,所述三腈化合物的重量百分比为0.01wt%-8wt%。 在一些实施例中,所述电解液中进一步包括添加剂,所述添加剂包括如下化合物 中的至少一者:碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺内酯、硫酸乙烯酯、丁二腈、己二腈或氟代碳酸乙 烯酯,其中基于所述电解液的总重量,所述添加剂的重量百分比为0.01wt%-~20wt%。 在另一个实施例中,本申请提供一种电化学装置,其包括正极、负极、以及根据本 申请的实施例所述的电解液。 在一些实施例中,所述负极包括硅基负极活性材料,所述硅基负极活性材料包括 含硅基体,所述含硅基体包含Si、硅氧化物SiOx或Si-M合金中的至少一种,其中,0.6≤x≤ 2,且M选自Al、Ti、Fe或Ni中的至少一种。 在一些实施例中,所述硅基负极活性材料进一步包括氧化物MeaOb层,所述氧化物 MeaOb层位于所述含硅基体的至少一部分表面上,其中Me包括Al、Si、Ti、Mn、V、Cr、Co或Zr中 的至少一种,a为1-3,b为1-4,并且其中所述氧化物MeaOb层的厚度为1nm-500nm。 在一些实施例中,所述负极进一步包括导电剂,所述导电剂包括碳纳米管、石墨烯 或炭黑中的至少一种,其中所述碳纳米管的直径为1-100nm,且长度为1-50μm。 在一些实施例中,所述硅基负极活性材料进一步包括碳素层,所述碳素层位于所 述含硅基体的至少一部分表面上,并且所述碳素层的厚度为1-500nm。 在另一个实施例中,本申请提供一种电子装置,其包括根据本申请的实施例所述 的电化学装置。 本申请提供的电解液能在正负极表面形成稳定的固体电解质界面(SEI)保护层, 7 CN 111600065 A 说 明 书 4/19 页 能显著改善锂离子二次电池的常温和高温循环性能。特别是当应用于负极含有硅基活性材 料的电池时,能保证电池在循环后,负极SEI保护层良好的稳定性,从而改善电池的循环性 能。 本申请实施例的额外层面及优点将部分地在后续说明中描述和显示,或是经由本 申请实施例的实施而阐释。
本申请涉及电解液和使用其的电化学装置。本申请的电解液包含氟代硅氧烷化合物和三腈化合物,其中所述氟代硅氧烷化合物包括式I化合物:并且其中所述三腈化合物包括式II化合物或式III化合物中的至少一种:其中,a、b、c、d、e、f、g、h和i是0‑5的整数。由本申请电解液制 全部
背景技术:
随着信息技术的迅速发展和各种移动设备的激增,锂离子电池的发展受到广泛的 关注。与其它二次电池相比较,锂离子电池具有更高的工作电压,更大的能量密度,更快的 充电速度和更长的工作寿命。为了满足人们对设备质量轻、体积小的要求,高能量密度二次 电池成为锂离子电池发展的必然趋势。 硅具有高达4200mAh/g的可逆容量,成为最有希望用于提高锂离子电池能量密度 的负极材料。但使用含硅负极也面临着很多挑战,例如硅在充放电过程中较大的体积膨胀 使硅表面的固体电解质界面(SEI)膜破坏,硅负极材料与电解液的副反应加剧,造成电池产 气和容量快速衰减,并增大循环膨胀率。
技术实现要素:
本申请实施例提供了一种电解液和使用其的电化学装置,以试图在至少某种程度 上解决至少一种存在于相关领域中的问题。本申请实施例还提供了使用该电解液的电化学 装置以及电子装置。 在一个实施例中,本申请提供了一种电解液,其包含氟代硅氧烷化合物和三腈化 合物,其中所述氟代硅氧烷化合物包括式I化合物: 其中R1、R2、R3、R4、R5、R6各自独立地选自氢、氟原子、1-12个碳原子的烷基、1-12个 碳原子的氟代烷基、3-12个碳原子的环烷基、3-12个碳原子的氟代环烷基、2-12个碳原子的 烯基、2-12个碳原子的氟代烯基、3-12个碳原子的杂环基团或3-12个碳原子的氟代杂环基 团,且其中R1、R2、R3、R4、R5、R6中的至少一者为氟原子、1-12个碳原子的氟代烷基、3-12个碳 原子的氟代环烷基、2-12个碳原子的氟代烯基或3-12个碳原子的氟代杂环基团; 并且其中所述三腈化合物包括式II化合物或式III化合物中的至少一种: 5 CN 111600065 A 说 明 书 2/19 页 其中,a、b、c、d、e、f、g、h和i是0-5的整数。 在一些实施例中,所述氟代硅氧烷化合物包括如下化合物中的至少一种: 在一些实施例中,所述三腈化合物包括如下化合物中的至少一种: 6 CN 111600065 A 说 明 书 3/19 页 在一些实施例中,基于所述电解液的总重量,所述氟代硅氧烷化合物的重量百分 比为0.01wt%-6wt%,所述三腈化合物的重量百分比为0.01wt%-8wt%。 在一些实施例中,所述电解液中进一步包括添加剂,所述添加剂包括如下化合物 中的至少一者:碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺内酯、硫酸乙烯酯、丁二腈、己二腈或氟代碳酸乙 烯酯,其中基于所述电解液的总重量,所述添加剂的重量百分比为0.01wt%-~20wt%。 在另一个实施例中,本申请提供一种电化学装置,其包括正极、负极、以及根据本 申请的实施例所述的电解液。 在一些实施例中,所述负极包括硅基负极活性材料,所述硅基负极活性材料包括 含硅基体,所述含硅基体包含Si、硅氧化物SiOx或Si-M合金中的至少一种,其中,0.6≤x≤ 2,且M选自Al、Ti、Fe或Ni中的至少一种。 在一些实施例中,所述硅基负极活性材料进一步包括氧化物MeaOb层,所述氧化物 MeaOb层位于所述含硅基体的至少一部分表面上,其中Me包括Al、Si、Ti、Mn、V、Cr、Co或Zr中 的至少一种,a为1-3,b为1-4,并且其中所述氧化物MeaOb层的厚度为1nm-500nm。 在一些实施例中,所述负极进一步包括导电剂,所述导电剂包括碳纳米管、石墨烯 或炭黑中的至少一种,其中所述碳纳米管的直径为1-100nm,且长度为1-50μm。 在一些实施例中,所述硅基负极活性材料进一步包括碳素层,所述碳素层位于所 述含硅基体的至少一部分表面上,并且所述碳素层的厚度为1-500nm。 在另一个实施例中,本申请提供一种电子装置,其包括根据本申请的实施例所述 的电化学装置。 本申请提供的电解液能在正负极表面形成稳定的固体电解质界面(SEI)保护层, 7 CN 111600065 A 说 明 书 4/19 页 能显著改善锂离子二次电池的常温和高温循环性能。特别是当应用于负极含有硅基活性材 料的电池时,能保证电池在循环后,负极SEI保护层良好的稳定性,从而改善电池的循环性 能。 本申请实施例的额外层面及优点将部分地在后续说明中描述和显示,或是经由本 申请实施例的实施而阐释。