电解液及二次电池制造技术

本申请提供一种电解液及二次电池。所述电解液包括电解质盐、非水有机溶剂以及添加剂，所述添加剂包括式Ⅰ所示化合物中的一种或几种。在式Ⅰ中，R1、R2各自独立地选自取代或未取代的C1～12烷基、取代或未取代的C2～12烯基、取代或未取代的C6～26芳基中的一种；R3、R4、R5各自独立地选自氢原子、卤素原子、取代或未取代的C1～12烷基、取代或未取代的C1～12烷氧基、取代或未取代的C2～12烯基、取代或未取代的C6～26芳基中的一种。本申请通过将式Ⅰ所示化合物作为功能性添加剂加入到电解液中，可显著降低二次电池的内阻、减小极化，改善二次电池的性能。

【技术实现步骤摘要】
电解液及二次电池
本申请涉及电池
，具体涉及一种电解液及二次电池。
技术介绍
锂离子电池作为最常用的二次电池因具有比能量高、循环寿命长、自放电小等优点，被广泛应用于消费类电子产品以及储能与动力电池中。随着锂离子电池的广泛应用，其使用环境也早已趋于多种多样，对锂离子电池的各项性能要求越来越高。目前锂离子电池在大倍率快速充放电的情况下寿命不长，因材料本征的局限，使得锂离子电池无法同时在高温和低温长时间工作。锂离子电池的性能受到诸多因素的影响，其中，电解液作为锂离子电池的重要组成部分，对其性能有着重大的影响，通过优化电解液组成能够改善锂离子电池的动力学性能，减小极化，特别是大倍率快速充放电条件下，如果锂离子电池的内阻小，可以减小高电压下电解液与正极之间的副反应，从而达到改善锂离子电池的充放电性能及循环寿命目的。因此亟需一种电解液组成，其能减小极化，降低内阻，改善锂离子电池的性能。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
中存在的问题，本申请的目的在于提供一种电解液及二次电池，通过将式Ⅰ所示化合物作为功能性添加剂加入到电解液中，可显著降低二次电池的内阻、减小极化，改善二次电池的性能。为了达到上述目的，在本申请的一方面，本申请提供了一种电解液，其包括电解质盐、非水有机溶剂以及添加剂，所述添加剂包括式Ⅰ所示化合物中的一种或几种。在式Ⅰ中，R1、R2各自独立地选自取代或未取代的C1～12烷基、取代或未取代的C2～12烯基、取代或未取代的C6～26芳基中的一种；R3、R4、R5各自独立地选自氢原子、卤素原子、取代或未取代的C1～12烷基、取代或未取代的C1～12烷氧基、取代或未取代的C2～12烯基、取代或未取代的C6～26芳基中的一种。在本申请的另一方面，本申请提供了一种二次电池，其包括根据本申请一方面所述的电解液。相对于现有技术，本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：本申请通过将式Ⅰ所示化合物作为功能性添加剂加入到电解液中，可显著降低二次电池的内阻、减小极化，改善二次电池的性能。具体实施方式下面详细说明根据本申请的电解液及二次电池。首先说明根据本申请第一方面的电解液。根据本申请第一方面的电解液包括电解质盐、非水有机溶剂以及添加剂，所述添加剂包括式Ⅰ所示化合物中的一种或几种。在式Ⅰ中，R1、R2各自独立地选自取代或未取代的C1～12烷基、取代或未取代的C2～12烯基、取代或未取代的C6～26芳基中的一种；R3、R4、R5各自独立地选自氢原子、卤素原子、取代或未取代的C1～12烷基、取代或未取代的C1～12烷氧基、取代或未取代的C2～12烯基、取代或未取代的C6～26芳基中的一种。在根据本申请第一方面所述的电解液中，式Ⅰ所示化合物的氧化电位比非水有机溶剂低，可以优先在正极表面氧化聚合形成致密的固体电解质相界面膜(即CEI膜)，有效减少非水有机溶剂在正极的氧化分解，对二次电池的性能改善非常有益。这是因为式Ⅰ所示化合物中的硅氧键(Si-O)易发生聚合形成的柔韧性强的有机硅氧聚合物，式Ⅰ所示化合物中的磷氧基(P-O)可与阳离子结合形成具有很强的导离子性的无机磷酸盐，通过羰基C＝O可以很好的将无机磷酸盐和有机硅氧聚合物结合，使得形成的CEI膜同时具有有机硅氧聚合物稳定性强和无机磷酸盐导离子性强的优点，CEI膜的性质更加稳定，更难被非水有机溶剂溶解，覆盖在正极表面能有效阻止正极活性材料与电解液在正极表面发生副反应，并且能够有效降低二次电池的成膜阻抗。式Ⅰ所示化合物在正极表面氧化聚合成膜后，还可防止正极活性材料中的过渡金属(如Mn、Co)溶出，阻止O释放，从而阻止O与电解液发生氧化产气，进一步避免使二次电池的体积膨胀。同时式Ⅰ所示化合物氧化聚合形成的CEI膜含Si、O、P等导离子性能好的基团，覆盖在正极表面可以很好地改善离子的传导。因此将式Ⅰ所示化合物作为电解液添加剂能很好地降低二次电池的界面阻抗，降低直流内阻(DCR)，减小极化，减小高电压下电解液与正极之间的副反应，改善二次电池的性能，同时使其能够满足大倍率快速充放电条件下的使用需求。在根据本申请第一方面所述的电解液中，在R1、R2、R3、R4、R5中，用于对烷基、烯基、芳基、烷氧基进行取代的取代基可选自卤素原子中的一种或几种，优选地，取代基可选自F、Cl、Br中的一种或几种，进一步优选地，取代基可选自F、Cl中的一种或两种，更进一步优选地，取代基可选自F。在根据本申请第一方面所述的电解液中，优选地，R1、R2各自独立地选自取代或未取代的C1～6烷基、取代或未取代的C2～6烯基、取代或未取代的苯基中的一种。在根据本申请第一方面所述的电解液中，优选地，R3、R4、R5各自独立地选自氢原子、卤素原子、取代或未取代的C1～6的烷基、取代或未取代的C1～6的烷氧基、取代或未取代的C2～6的烯基、取代或未取代的苯基中的一种。在根据本申请第一方面所述的电解液中，具体地，式Ⅰ所示化合物可选自以下化合物中的一种或几种，但本申请不限于此。在根据本申请第一方面所述的电解液中，R1、R2、R3、R4、R5既可为直链结构，也可为支链结构，在具体物质中，仅给出取代基为直链结构，但本申请不限于此。在根据本申请第一方面所述的电解液中，式Ⅰ所示化合物在电解液中的质量百分含量可为0.01％～3％，当式Ⅰ所示化合物的含量低于0.01％时，不能在正极表面形成完整而有效的CEI膜，从而不能有效阻止电解液与正极活性材料之间的电子转移所引起的副反应；而当式Ⅰ所示化合物含量大于3％时，会在正极表面形成较厚的CEI膜，导致离子迁移阻力增大，不利于循环过程中二次电池的正极界面稳定性。进一步优选地，式Ⅰ所示化合物在电解液中的质量百分含量范围的上限任选自3％、2.8％、2.5％、2.0％、1.5％、1.0％，下限任选自0.01％、0.02％、0.03％、0.05％、0.1％、0.3％、0.5％、0.6％、0.8％。更进一步优选地，式Ⅰ所示化合物在电解液中的质量百分含量为0.05％～2％。在根据本申请第一方面所述的电解液中，非水有机溶剂可包含环状碳酸酯、链状碳酸酯、羧酸酯中的一种或几种。具体地，环状碳酸酯可选自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、γ-丁内酯中的一种或几种；链状碳酸酯可选自碳酸二甲酯(DMC)、碳酸丁烯酯、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯中的一种或几种；羧酸酯可选自甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯中的一种或几种。在根据本申请第一方面所述的电解液中，电解质盐可选自有机电解质盐或无机电解质盐中的一种或几种。电解质盐中可含有氮元素、硫元素、氟元素、硼元素、磷元素中的一种或几种。电解质盐的种类与本申请的电解液所应用的二次电池的种类相关。例如，用于锂离子电池中时，电解质盐可为锂盐，锂盐可选自有机锂盐或无机锂盐中的一种或几种。具体地，所述锂盐可选自六氟磷酸锂LiPF6、双三氟甲烷磺酰亚胺锂LiN(CF3SO2)2(简写为LiTFSI)、双(氟磺酰)亚胺锂Li(N(SO2F)2)(简写为LiFSI)、双草酸硼酸锂LiB(C2O4)2(简写为LiBOB)、二氟草酸硼酸锂LiBF2(C2O4)(简写为LiD本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解液，包括电解质盐、非水有机溶剂以及添加剂，其特征在于，所述添加剂包括式Ⅰ所示化合物；

【技术特征摘要】
1.一种电解液，包括电解质盐、非水有机溶剂以及添加剂，其特征在于，所述添加剂包括式Ⅰ所示化合物；在式Ⅰ中，R1、R2各自独立地选自取代或未取代的C1～12烷基、取代或未取代的C2～12烯基、取代或未取代的C6～26芳基中的一种；R3、R4、R5各自独立地选自氢原子、卤素原子、取代或未取代的C1～12烷基、取代或未取代的C1～12烷氧基、取代或未取代的C2～12烯基、取代或未取代的C6～26芳基中的一种。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，R1、R2各自独立地选自取代或未取代的C1～6烷基、取代或未取代的C2～6烯基、取代或未取代的苯基中的一种；R3、R4、R5各自独立地选自氢原子、卤素原子、取代或未取代的C1～6的烷基、取代或未取代的C1～6烷氧基、取代或未取代的C2～6的烯基、取代或未取代的苯基中的一种。3.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于，在R1、R2、R3、R4、R5中，用于对烷基、烯基、芳基、烷氧基进行取代的取代基选自卤素原子中的一种或几种。4.根据权利要求3所述的电解液，其特征在于，式Ⅰ...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昌明，付成华，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35