电解液及二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种电解液及二次电池。所述电解液包括电解质盐、有机溶剂以及添加剂。所述添加剂包括三联噻吩及其衍生物以及式1所示化合物。在式1中，R7、R8、R9、R10各自独立地选自H或卤素原子，且R7、R8、R9、R10中至少有一个选自卤素原子。本发明专利技术通过将三联噻吩及其衍生物和式1所示化合物联用添加到电解液中，可以显著改善二次电池的高温产气问题，同时改善二次电池的循环性能和存储性能。

【技术实现步骤摘要】
电解液及二次电池
本专利技术涉及电池领域，更具体地说，本专利技术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、工作电压高、应用温度范围宽、自放电率低、循环寿命长、无污染和安全性能好等优点，近年来被大量研究并广泛应用于手机、便携式计算机、摄像机、照相机等移动电子设备中，在航空、航天、航海、人造卫星、小型医疗仪器等通讯设备领域也逐步代替传统镍氢电池和镍镉电池。现有的锂离子电池为了追求高能量密度常选择高镍正极材料/掺硅负极材料体系，在锂离子电池充放电过程中，电解液容易与脱锂量较大的高镍正极材料发生氧化分解反应，出现产气的问题，特别是在高温环境下，在LiPF6的分解产物PF5的催化下，容易加速电解液的氧化分解，释放大量反应热与气体，因此，锂离子电池在高温环境下存在产气严重的问题。另外，当高镍正极材料在锂离子电池中应用时，随着镍含量的增加，脱锂态的高镍正极材料的氧化性明显增强，电解液在脱锂态的高镍正极材料表面极易发生氧化分解，加剧锂离子电池的产气问题，进而还会恶化锂离子电池的循环性能。有鉴于此，确有必要提供一种可以改善锂离子电池高温产气问题且循环性能和存储性能好的电解液。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种电解液及二次电池，所述电解液可以显著改善二次电池的高温产气问题且循环性能和存储性能均良好。为了达到上述目的，在本专利技术的一方面，本专利技术提供了一种电解液，其包括电解质盐、有机溶剂以及添加剂。所述添加剂包括三联噻吩及其衍生物以及式1所示化合物。在式1中，R7、R8、R9、R10各自独立地选自H或卤素原子，且R7、R8、R9、R10中至少有一个选自卤素原子。在本专利技术的另一方面，本专利技术提供了一种二次电池，其包括根据本专利技术一方面所述的电解液。相对于现有技术，本专利技术通过将三联噻吩及其衍生物和式1所示化合物联用添加到电解液中，可以显著改善二次电池的高温产气问题，同时改善二次电池的循环性能和存储性能。具体实施方式下面详细说明根据本专利技术的电解液及二次电池。首先说明根据本专利技术第一方面的电解液。根据本专利技术第一方面的电解液包括电解质盐、有机溶剂以及添加剂。所述添加剂包括三联噻吩及其衍生物以及式1所示化合物。在式1中，R7、R8、R9、R10各自独立地选自H或卤素原子，且R7、R8、R9、R10中至少有一个选自卤素原子。在根据本专利技术第一方面所述的电解液中，将三联噻吩及其衍生物和式1所示化合物联用，三联噻吩及其衍生物能够通过自由基聚合在正极表面形成致密且均匀的钝化膜，可有效地隔绝二次电池充放电过程中高氧化态的正极材料与电解液的接触，避免产生的HF对负极硅基材料的化学腐蚀作用；此外，在二次电池充放电循环过程中，电解液中式1所示化合物还能够在负极表面成膜，有效改善二次电池的循环性能和存储性能。在根据本专利技术第一方面所述的电解液中，所述三联噻吩及其衍生物可包括2,2’:5’,2”-三联噻吩及其衍生物、3,2’:5’,3”-三联噻吩及其衍生物、3,3’:4’,3”-三联噻吩及其衍生物、2,2’:3’,2”-三联噻吩及其衍生物中的一种或几种。其中，在三联噻吩衍生物中，噻吩环上的取代基可为卤素原子、芳香基、胺基、羟基、醛基、羧基、环状碳原子数为2～10的硼烷基、直链或支链碳原子数为1～10的烷酰基、直链或支链碳原子数为1～10的烷氧基酰基、直链或支链碳原子数为1～10的烷烃基或卤代烷烃基、直链或支链碳原子数为2～10的烯烃基或卤代烯烃基、直链或支链碳原子数为2～10的炔烃基或卤代炔烃基、直链或支链碳原子数为1～10的烷氧基或卤代烷氧基中的一种或几种。在根据本专利技术第一方面所述的电解液中，具体地，三联噻吩及其衍生物可选自下述化合物中的一种或几种，但本专利技术不限于此。在根据本专利技术第一方面所述的电解液中，优选地，在式1中，R7、R8、R9、R10各自独立地选自H或卤素原子，且R7、R8、R9、R10中至少有一个选自F。进一步优选地，R7、R8、R9、R10各自独立地选自H或F，且R7、R8、R9、R10中至少有一个选自F。在根据本专利技术第一方面所述的电解液中，具体地，式1所示化合物选自下述化合物中的一种或两种，但本专利技术不限于此。在根据本专利技术第一方面所述的电解液中，三联噻吩及其衍生物可占电解液总质量的0.1％～5％。当三联噻吩及其衍生物含量过多时，容易导致在正极表面形成的钝化膜过厚，最终导致二次电池阻抗过大，容量降低，恶化导电及循环性能。优选地，三联噻吩及其衍生物可占电解液总质量的0.1％～3％。进一步优选地，三联噻吩及其衍生物占电解液总质量的0.1％～1％。在根据本专利技术第一方面所述的电解液中，式1所示化合物占电解液总质量的0.5％～30％。式1所示化合物使用量与负极中硅基负极材料的使用量有关，硅基负极材料的含量高，相应的式1所示化合物的使用量也要随之增加。当电解液中式1所示化合物含量过低时，会导致负极材料尤其是硅基材料的活性点无法得到有效保护，进而发生大量的副反应，产生大量H2、C4H4等还原性气体破坏负极界面稳定，导致二次电池循环性能和存储性能恶化加剧；反之，当电解液中式1所示化合物含量过高时，尤其在高温条件下，在二次电池充放电过程中，具有强氧化态的高镍正极材料与电解液中的式1所示化合物接触发生剧烈氧化分解反应，产生的强酸性的副产物HF破坏高镍正极材料结构，进而也会恶化二次电池循环性能和存储性能。在根据本专利技术第一方面所述的电解液中，所述添加剂还可包括含硫氧双键的环状酯类化合物，其作用在于与三联噻吩及其衍生物和式1所示化合物联用，不仅克服了二次电池高温存储产气严重的缺陷，保证二次电池电极界面稳定，进一步保证二次电池的循环性能不受影响，提高二次电池在循环过程中的容量保持率，同时进一步改善二次电池的存储性能。优选地，所述含硫氧双键的环状酯类化合物选自硫酸乙烯酯(DTD)。根据本专利技术第一方面所述的电解液中，所述有机溶剂可以根据实际需求进行选择，优选使用非水有机溶剂，如碳原子数为1～8且含有至少一个酯基的化合物。具体地，所述有机溶剂可选自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸戊烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯(EMC)、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，也可以是上述化合物的卤代化合物中的一种或几种。在根据本专利技术第一方面所述的电解液中，所述电解质盐的种类不受限制，具体与该电解液应用的二次电池的环境相关。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，可选自LiPF6、LiBF4、LiN(SO2F)2、LiN(CF3SO2)2、LiClO4、LiAsF6、LiB(C2O4)2、LiBF2(C2O4)、LiN(SO2RF)2、LiN(SO2F)(SO2RF)中的一种或几种，其中，RF为Cn′F2n′+1，n′为1～10内的整数。当用于钠离子电池中时，电解质盐可为钠盐，钠盐可选自有机钠盐或无机钠盐中的一种或几种。在根据本专利技术第一方面所述的电解液中，电解质盐可占电解液总质量的6.25％～25％。其次说明根据本专利技术第二方面的二次电池，其包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解液，包括电解质盐、有机溶剂以及添加剂，其特征在于，所述添加剂包括三联噻吩及其衍生物以及式1所示化合物；

【技术特征摘要】
1.一种电解液，包括电解质盐、有机溶剂以及添加剂，其特征在于，所述添加剂包括三联噻吩及其衍生物以及式1所示化合物；在式1中，R7、R8、R9、R10各自独立地选自H或卤素原子，且R7、R8、R9、R10中至少有一个选自卤素原子。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述三联噻吩及其衍生物包括2,2’:5’,2”-三联噻吩及其衍生物、3,2’:5’,3”-三联噻吩及其衍生物、3,3’:4’,3”-三联噻吩及其衍生物、2,2’:3’,2”-三联噻吩及其衍生物中的一种或几种，在三联噻吩衍生物中，噻吩环上的取代基为卤素原子、芳香基、胺基、羟基、醛基、羧基、环状碳原子数为2～10的硼烷基、直链或支链碳原子数为1～10的烷酰基、直链或支链碳原子数为1～10的烷氧基酰基、直链或支链碳原子数为1～10的烷烃基或卤代烷烃基、直链或支链碳原子数为2～10的烯烃基或卤代烯烃基、直链或支链碳原子数为2～10的炔烃基或卤代炔烃基、直链或支链碳原子数为1～10的烷氧基或卤代烷氧基中的一种或几种。3.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于，三联噻吩及其衍生物选自下述化合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱建伟，付成华，韩昌隆，王小梅，
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