具体实施方式

1、一种电解液，包括有机溶剂、锂盐、噻吩类添加剂和硅基类添加剂。

本发明所述噻吩类添加剂可以在锂离子电池阴极形成致密且稳定的保护膜，抑制阴极阳离子的溶出，改善锂离子电池高温和循环性能。但是在阳极成膜效果较差，引入侧链基团上的氟代烷基可以在负极上形成富氟的SEI膜，稳定负极结构。本发明所述硅基类添加剂可以在锂离子电池阴极形成致密且稳定的保护膜，改善锂离子电池高温和循环性能。侧链基团上的氟代烷基可以在负极上形成富氟的SEI膜，稳定负极结构，提升长期循环性能，提高低温放电性能。

作为本发明一种电解液的一种改进，所述噻吩类添加剂具有以下化学式：

其中，R1、R2各自独立地选自氢原子、卤素、碳原子数为1～5的取代或未取代的烷基、碳原子数为2～5的取代或未取代的烯基或碳原子数为2～5的取代或未取代的腈类，取代基选自氰基、卤素。

本发明所述噻吩类添加剂可以有效改善高温循环性能，联噻吩在循环过程中可以开环在阴极络合形成有效的保护膜，中间的砜基官能团同样可以提升电解液在高电压下的稳定性，改善高温循环性能，所述噻吩类添加剂质量占比电解液重量份数在0.5～5份，优选地，噻吩类添加剂质量占比电解液的重量份数为0.5份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份或5份。

作为本发明一种电解液的一种改进，所述噻吩类添加剂的化学式为：

作为本发明一种电解液的一种改进，所述硅基类添加剂具有以下化学式：

其中，R1～R6各自独立地选自氢原子、卤素、碳原子数为1～5的取代或未取代的烷基，取代基选自氰基或卤素。

本发明的硅基类添加剂具有很高的抗氧化能力和化学稳定性，硅代后键的内旋转势垒的降低和柔顺性的增加，使得原有溶剂的粘度降低，提高锂离子在溶剂中的穿梭能力，能够较大程度上提高锂电池的低温性能和倍率性能。所述硅基类添加剂质量占比电解液重量份数为1～20份。优选地，硅基类添加剂质量占比电解液重量份数为1份、3份、5份、8份、10份、12份、15份、18份、20份。

作为本发明一种电解液的一种改进，所述述硅基类添加剂具有以下化学式：

作为本发明一种电解液的一种改进，所述有机溶剂、锂盐、噻吩类添加剂和硅基类添加剂的重量份数比为1～70：10～20：0.5～5:1～20。

作为本发明一种电解液的一种改进，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、乙酸乙酯、正丁酸乙酯和γ-丁内酯中的一种或几种。

作为本发明一种电解液的一种改进，所述锂盐包括六氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、双(氟磺酰)亚胺锂、二氟磷酸锂中的一种或几种。

2、一种锂离子电池

本发明的第二方面提供一种锂离子电池，包括正极片、负极片、设置于正极片和负极片之间的隔膜以及电解液，电解液为本发明的锂离子电池电解液。

正极片

正极片包括正极集流体和涂覆于正极集流体至少一面的正极材料层。正极集流体的材质包括但不限于铝箔，正极材料层的具体种类不受到具体限制，可根据需求进行选择。

本发明的锂离子电池中，正极材料层包括正极活性物质，正极活性物质包括LiCoO₂、LiNiO₂、LiMnO₄、LiCo_1-yM_yO₂、LiNi_1-yM_yO₄和LiNi_xCo_yMn_zM_1-x-y-zO₂中的至少一种，其中，M选自Co、Ni、Mn、Mg、Cu、Zn、Al、Sn、B、Ga、Cr、Sr、V和Ti中的至少一种，且0≤y≤1，0≤x<1，0≤z≤1，x+y+z≤1。优选的，正极活性物质为钴酸锂。

本发明的锂离子电池中，正极材料层还可包含粘合剂，粘合剂能够提高正极活性物质颗粒彼此间的结合，并且还提高正极活性物质与正极集流体的结合。粘合剂的非限制性示例包括聚乙烯醇、羟丙基纤维素、二乙酰基纤维素、聚氯乙烯、羧化的聚氯乙烯、聚氟乙烯、含亚乙基氧的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏1,1-二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶、丙烯酸(酯)化的丁苯橡胶、环氧树脂、尼龙等。

本发明的锂离子电池中，正极材料层还可包括导电材料，从而赋予电极导电性。导电材料可以包括任何导电材料，只要它不引起化学变化。导电材料的非限制性示例包括基于碳的材料(例如，天然石墨、人造石墨、碳黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维等)、基于金属的材料(例如，金属粉、金属纤维等，包括例如铜、镍、铝、银等)、导电聚合物(例如，聚亚苯基衍生物)和它们的混合物。

负极片

负极片包含负极集流体以及涂覆于负极集流体至少一表面的负极材料层，负极材料层包括负极活性物质，负极活性物质包括人造石墨、天然石墨、硬碳、软碳、SiO_x、含硅的复合材料和钛酸锂中的至少一种，其中，0≤x≤2。优选的，负极活性物质为石墨、含硅的复合材料或者钛酸锂。

本发明的锂离子电池中，负极材料层还可包含粘合剂，粘合剂提高负极活性物质颗粒彼此间的结合，并且还提高负极活性物质与负极集流体的结合。粘合剂的非限制性示例包括聚乙烯醇、羟丙基纤维素、二乙酰基纤维素、聚氯乙烯、羧化的聚氯乙烯、聚氟乙烯、含亚乙基氧的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏1,1-二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶、丙烯酸(酯)化的丁苯橡胶、环氧树脂、尼龙等。

本发明的锂离子电池中，负极材料层还可包括导电材料，从而赋予电极导电性。导电材料可以包括任何导电材料，只要它不引起化学变化。导电材料的非限制性示例包括基于碳的材料(例如，天然石墨、人造石墨、碳黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维等)、基于金属的材料(例如，金属粉、金属纤维等，包括例如铜、镍、铝、银等)、导电聚合物(例如，聚亚苯基衍生物)和它们的混合物。

隔膜

本发明的锂离子电池中，使用的隔膜的材料和形状没有特别限制，其可为任何现有技术中公开的技术。

本发明的锂离子电池中，隔膜可包括基材层和表面处理层。基材层为具有多孔结构的无纺布、膜或复合膜，基材层的材料选自聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺中的至少一种。具体的，可选用聚丙烯多孔膜、聚乙烯多孔膜、聚丙烯无纺布、聚乙烯无纺布或聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯多孔复合膜。基材层的至少一个表面上设置有表面处理层，表面处理层可以是聚合物层或无机物层，也可以是混合聚合物与无机物所形成的层。

无机物层包括无机颗粒和粘结剂，无机颗粒选自氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、二氧化铪、氧化锡、二氧化铈、氧化镍、氧化锌、氧化钙、氧化锆、氧化钇、碳化硅、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙和硫酸钡中的一种或几种的组合。粘结剂选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯和聚六氟丙烯中的一种或几种的组合。

聚合物层中包含聚合物，聚合物的材料选自聚酰胺、聚丙烯腈、丙烯酸酯聚合物、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚偏氟乙烯、聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)中的至少一种。

下面结合具体实施方式，对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不限于此。

实施例1

1、制备电解液:在充满氩气的手套箱中，水分含量＜5ppm，氧气含量＜5ppm，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(DEC)、丙酸丙酯(PP)按照1:1:1:2的质量比混合，得到有机溶剂。将有机溶剂与六氟磷酸锂按现有技术混合，得到有机溶剂与六氟磷酸锂的混合物，然后加入噻吩类添加剂和/或硅基类添加剂，混合均匀，得到电解液。

其中，所述噻吩类添加剂的化学式为：

2、制备锂离子电池：将正极极片、负极极片和隔膜卷绕制成裸电芯，使用铝塑膜封装，75℃真空干燥，水含量达标后注入上述制备的电解液，按现有技术真空封装，经静置、热冷压、化成、抽液、分容、老化等工序，制备得到锂离子电池。

参照实施例1的方法制备实施例2-20以及对照组1，对照组1电解液中不含噻吩类添加剂和硅基类添加剂，具体组分和含量见表1。在表1中，所述含量均为基于电解液总质量计算得到的质量百分比。

表1

将实施例1～20以及对照组1制备出的锂离子电池分别进行下述测试：

(1)锂离子电池循环性能测试：将锂离子电池45℃恒温箱中，静置30分钟，使锂离子电池达到恒温。将达到恒温的锂离子电池以0.5C恒流充电至电压为4.48V，然后以4.48V恒压充电至电流为0.025C，接着以0.5C恒流放电至电压为3.0V，此为一个充放电循环。如此重复进行充电与放电，计算锂离子电池循环300次的容量保持率；

(2)高温存储体积膨胀测试：将锂离子电池以0.5C恒流充电至4.48V，再恒压充电至电流为0.025C，至满充状态。测试满充状态下锂离子电池的厚度THK1。将满充状态电芯置于85℃高温炉中存储6H，测试电芯厚度THK2。按下式计算锂离子电池的膨胀率：膨胀率＝(THK2-THK1)/THK1。

(3)低温放电测试：将锂离子电池以0.5C恒流充电至4.48V，再恒压充电至电流为0.025C，至满充状态，将电池放在-10℃环境下静置2h，以给定电流0.2C放电至中止电压3.0V，记录容量。

实施例1～20以及对照组1的锂离子电池的性能测试结果见表2。

表2

由上述表2可以得出，本发明的电解液相对于现在技术的电解液具有更好的高温循环性、高温存储性以及低温放电性。由实施例1-8对比得出，当设置噻吩类添加剂占电解液含量为1wt％时，制备出的电解液性能更好，电池循环性能达85％以上；由实施例9-12对比得出，当设置硅基类添加剂占电解液含量为20wt％时，制备出的电解液具有良好的低温放电性能，低温放电容量为87.4％；由实施例13-20对比得出，当设置所述有机溶剂、锂盐、噻吩类添加剂和硅基类添加剂的重量份数比为79.5：14.5：1:5时(即实施例17)，制备出的电解液具有更好的性能，高温循环容量为90.7％，高温循环膨胀率9.1，低温放电容量为82.9％，有效解决高电压下高温循环和高温存储问题，同时低温放电性能良好。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。