本發(fā)明屬于電池，涉及一種電解液添加劑、電解液及電池。

背景技術(shù)：

1、鋰離子電池由于其能量密度高、便于攜帶、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)和安全性高，是新能源領(lǐng)域主要儲(chǔ)能技術(shù)之一。目前，鋰離子電池的正極以磷酸鐵鋰和三元材料(鎳、鈷、錳和鋁組成)為主，負(fù)極以碳材料(石墨、軟碳和硬碳等組成)為主。硅負(fù)極具有較高的理論比容量，替代傳統(tǒng)碳材料負(fù)極后，有望提高鋰離子電池的質(zhì)量和體積能量密度。

2、雖然硅在鋰離子電池負(fù)極中的理論比容量(3579mah/g)較高，然而，硅在嵌鋰/脫鋰過(guò)程中會(huì)發(fā)生顯著的體積變化，從而會(huì)導(dǎo)致硅顆粒開(kāi)裂以及粉化，影響電池的循環(huán)壽命。為了解決硅嚴(yán)重體積膨脹的問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)形成硅碳復(fù)合材料，利用碳材料良好的導(dǎo)電性和循環(huán)穩(wěn)定性，作為硅材料的基底，如cn106935834a公開(kāi)了一種復(fù)合碳層包覆的多孔硅負(fù)極材料及其制備方法，以去合金化的多孔硅為基礎(chǔ)，通過(guò)石墨烯與高密度碳結(jié)合或者低密度碳與高密度碳結(jié)合的復(fù)合碳層包覆，實(shí)現(xiàn)了疏松碳的第一次包覆，以及外部高密度碳的整體包覆，內(nèi)部低密度碳層可以提高整個(gè)微米結(jié)構(gòu)的內(nèi)部導(dǎo)電性，外部高密度碳可以很好地阻止電解液穿過(guò)碳層進(jìn)入微米顆粒的內(nèi)部，但是硅顆粒在碳材料中分散均勻的難度較高，因此，硅碳負(fù)極仍因?yàn)檩^低的動(dòng)力學(xué)以及較大的體積膨脹，會(huì)導(dǎo)致顆粒粉化形成惰性鋰，使得硅碳負(fù)極難以應(yīng)用。

3、基于以上研究，需要提供一種電解液添加劑，所述電解液添加劑能夠抑制硅碳負(fù)極在充放電過(guò)程中膨脹粉碎，提高硅碳負(fù)極的首效和循環(huán)穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種電解液添加劑、電解液及電池，尤其涉及一種匹配硅碳負(fù)極的電解液添加劑、電解液及電池，所述電解液添加劑通過(guò)采用含有特定基團(tuán)的電解液添加劑，能夠與硅顆粒結(jié)合形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)、形成穩(wěn)定的sei膜、減少電解液的分解、提升電子導(dǎo)電性以及減少電解液副反應(yīng)的發(fā)生，從而有效抑制了硅碳負(fù)極膨脹，解決硅碳負(fù)極首效低、循環(huán)性能和高溫存儲(chǔ)性能差的問(wèn)題，提高電池的循環(huán)性能以及高溫存儲(chǔ)性能。

2、為達(dá)到此發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種電解液添加劑，所述電解液添加劑的結(jié)構(gòu)式如式1)所示：

4、

5、其中，r1各自獨(dú)立地選自取代或未取代的烷基，r2選自氫、取代或未取代的烷基，r3選擇取代或未取代的烷基，r4各自獨(dú)立地選自取代或未取代的烷基。

6、本發(fā)明采用特定的電解液添加劑，能夠針對(duì)性解決硅碳負(fù)極首效低、循環(huán)和高溫存儲(chǔ)差等問(wèn)題，提升硅碳材料機(jī)械穩(wěn)定性、導(dǎo)電性和循環(huán)穩(wěn)定性，減少電解液的分解，減少電解液中副反應(yīng)的發(fā)生等，具體理由如下：(1)電解液添加劑中的吲哚基可以通過(guò)化學(xué)鍵合作用與硅顆粒結(jié)合，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，從而有效緩解硅顆粒在充放電過(guò)程中的體積膨脹問(wèn)題，增強(qiáng)硅碳材料的機(jī)械穩(wěn)定性，提高硅碳材料的導(dǎo)電性和循環(huán)穩(wěn)定性。

7、(2)電解液添加劑中羰基的存在，可以在硅碳負(fù)極表面發(fā)生聚合反應(yīng)，形成聚碳酸酯類(lèi)聚合物薄膜，從而阻止電解液與負(fù)極的直接接觸，減少電解液的分解。

8、(3)由于f具有強(qiáng)吸電子性，電解液添加劑中存在氟原子，在電池的充放電過(guò)程中，會(huì)形成富含lif等無(wú)機(jī)物的電解質(zhì)界面膜(sei膜)，且形成的sei膜具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性，能夠抑制硅碳負(fù)極在充放電過(guò)程中的體積膨脹對(duì)sei結(jié)構(gòu)的破壞。

9、(4)電解液添加劑中硅氧烷的存在可以增加硅碳負(fù)極材料的電子導(dǎo)電性，降低電阻，從而提高電池的充放電速率和效率。

10、(5)電解液添加劑中b原子的存在，可以在硅碳負(fù)極表面形成穩(wěn)定的硼酸鹽膜，該膜具有良好的柔韌性和機(jī)械強(qiáng)度，能夠適應(yīng)硅碳負(fù)極在充放電過(guò)程中的體積變化，從而保持sei膜的完整性，此外硼酸鹽還可以抑制電解液在負(fù)極表面的分解，減少副反應(yīng)的發(fā)生。

11、本發(fā)明中r1各自獨(dú)立地選自取代或未取代的烷基，例如可以是取代或未取代的甲基、乙基或異丙基；r2選自氫、取代或未取代的烷基，例如可以是氫、取代或未取代的甲基、乙基或異丙基；r3選擇取代或未取代的烷基，例如可以是取代或未取代的甲基、乙基或異丙基；r4各自獨(dú)立地選自取代或未取代的烷基，例如可以是取代或未取代的甲基、乙基或異丙基；r1、r2、r3和r4中，取代的烷基中，取代基可以是鹵素等。

12、優(yōu)選地，所述電解液添加劑為：

13、

14、(cas號(hào)：2334416-95-2)。

15、第二方面，本發(fā)明提供了一種電解液，所述電解液包括非水有機(jī)溶劑、鋰鹽、成膜添加劑和如第一方面所述的電解液添加劑。

16、優(yōu)選地，所述電解液中，第一方面所述電解液添加劑的含量為4wt％-10wt％，例如可以是4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％或10wt％，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。

17、本發(fā)明所述電解液添加劑在電解液中的含量會(huì)影響其性能發(fā)揮，本發(fā)明優(yōu)選所述電解液添加劑的含量為4wt％-10wt％，能夠保證其性能正常發(fā)揮的前提下，不會(huì)惡化電池性能，保證電池的綜合性能。

18、優(yōu)選地，所述電解液中，所述成膜添加劑的含量為2wt％-6wt％，例如可以是2wt％、3wt％、4wt％、5wt％或6wt％，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。

19、本發(fā)明所述電解液中還添加了特定含量的成膜添加劑，特定含量的成膜添加劑與所述電解液添加劑相配合，進(jìn)一步提升電池的性能。

20、優(yōu)選地，所述成膜添加劑包括碳酸亞乙烯酯。

21、優(yōu)選地，所述鋰鹽包括六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟砷酸鋰、二氟磷酸鋰、三氟甲基磺酸鋰、雙氟磺酰亞胺鋰或雙三氟磺酰亞胺鋰中的任意一種或至少兩種的組合。

22、優(yōu)選地，所述電解液中，所述鋰鹽的含量為10wt％-15wt％，例如可以是10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％或15wt％，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。

23、優(yōu)選地，所述非水有機(jī)溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯或氟代碳酸乙烯酯中的任意一種或至少兩種的組合。

24、優(yōu)選地，所述非水有機(jī)溶劑中，所述碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯和氟代碳酸乙烯酯的質(zhì)量比為(25-35):(50-60):(2-10):(5-15)，例如可以是25:60:10:5、30:55:5:15、35:50:2:8或30:57:5:8，但不限于所列舉的數(shù)值，數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。

25、第三方面，本發(fā)明提供了一種鋰離子電池，所述鋰離子電池包括如第一方面所述的電解液添加劑，或者如第二方面所述的電解液。

26、優(yōu)選地，所述鋰離子電池還包括正極片、負(fù)極片和隔膜。

27、優(yōu)選地，所述負(fù)極片包括硅碳負(fù)極材料。

28、本發(fā)明所述電解液添加劑和電解液匹配硅碳負(fù)極，針對(duì)于解決硅碳負(fù)極易膨脹的問(wèn)題。

29、優(yōu)選地，所述正極片包括磷酸錳鐵鋰和/或三元正極材料。

30、優(yōu)選地，所述隔膜包括pe隔膜。

31、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

32、本發(fā)明提供的電解液添加劑為匹配硅碳負(fù)極的電解液添加劑，具體通過(guò)采用含有特定基團(tuán)的物質(zhì)，能夠與硅顆粒結(jié)合形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)、形成穩(wěn)定的sei膜、減少電解液的分解、提升電子導(dǎo)電性以及減少電解液副反應(yīng)的發(fā)生，從而有效抑制硅碳負(fù)極膨脹，解決硅碳負(fù)極首效低、循環(huán)性能和高溫存儲(chǔ)性能差的問(wèn)題，提高電池的循環(huán)性能以及高溫存儲(chǔ)性能。