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所示化合物和式Ⅱ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。在式Ⅱ中，R21选自取代或未取代的C1～6亚烷基、取代或未取代的C2～6亚烯基中的一种。本申请通过将式Ⅰ所示化合物和式Ⅱ所示化合物混合使用，可显著改善二次电池的负极表面金属析出问题，改善循环性能。

【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。目前锂离子电池充电窗口较窄，寿命较短，在大电流充电的情况下容易析锂，严重析锂时易形成锂枝晶，刺破隔离膜，导致锂离子电池的安全风险较高，同时由于极化导致锂离子电池长期在高电压下工作时电解液消耗变大，严重缩短锂离子电池寿命。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。通过改变电解液的组成能够改善锂离子电池的动力学性能，减小极化，达到改善锂离子电池的充电性能及循环寿命的目的。
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所示化合物和式Ⅱ所示化合物混合使用，可显著改善二次电池的负极表面金属析出问题，改善循环性能。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所示化合物和式Ⅱ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。在式Ⅱ中，R21选自取代或未取代的C1～6亚烷基、取代或未取代的C2～6亚烯基中的一种。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所示化合物和式Ⅱ所示化合物混合使用，可显著改善二次电池的负极表面金属析出问题，改善循环性能。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所示化合物和式Ⅱ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。在式Ⅱ中，R21选自取代或未取代的C1～6亚烷基、取代或未取代的C2～6亚烯基中的一种。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，对二次电池的性能非常有益。式Ⅱ所示化合物的还原电位较高，在化成时可以优先在负极表面形成固相电解质膜(即SEI膜)，以锂离子电池为例，负极形成的SEI膜的主要成份为烷基锂或烷氧基锂以及无机锂盐类物质(如LiF或Li2CO3等)，当SEI膜中无机锂盐类物质含量较高时，负极表面成膜阻抗增加，使锂离子电池充电时易发生析锂。式Ⅰ所示化合物氧化聚合形成的CEI膜中含有的Si、O、P等基团可以很好的结合电解液中的H2O和F离子，从而阻止无机锂盐(如LiF或Li2CO3等)的生成，降低负极成膜阻抗，改善负极析锂问题(在钠离子电池中为金属钠析出)。式Ⅰ所示化合物与式Ⅱ所示化合物联用后，二次电池正负极均生成稳定的钝化膜，可以显著降低二次电池的成膜阻抗和电化学阻抗，减小二次电池的正负极极化，从而改善二次电池的负极表面金属析出问题，改善循环性能，满足二次电池大电流充电、高电压长期工作的使用需求。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，R21既可为直链结构，也可为支链结构，本申请不意欲限制。在根据本申请第一方面所述的电解液中，在R21中，用于对亚烷基、亚烯基进行取代的取代基可选自卤素原子、氧原子中的一种或几种。在根据本申请第一方面所述的电解液中，优选地，R21选自取代或未取代的C1～4亚烷基、取代或未取代的C2～4亚烯基中的一种。进一步优选地，式Ⅱ所示化合物具有五元环结构或六元环结构。在根据本申请第一方面所述的电解液中，具体地，式Ⅱ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，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，不利于充放电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，式Ⅱ所示化合物在电解液中的质量百分含量为0.1％～20％。优选地，式Ⅱ所示化合物在电解液中的质量百分含量为0.5％～5％。在根据本申请第一方面所述的电解液中，非水有机溶剂包含链状碳酸酯、羧酸酯中的一种或几种。在根据本申请第一方面所述的电解液中，链状碳酸酯选自碳酸二甲酯(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，非水有机溶剂还可包含碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(P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所示化合物和式Ⅱ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所示化合物和式Ⅱ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；在式Ⅱ中，R21选自取代或未取代的C1～6亚烷基、取代或未取代的C2～6亚烯基中的一种。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；R21选自取代或未取代的C1～4亚烷基、取代或未取代的C2～4亚烯基中的一种。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；在R21中，用于对亚烷基、亚烯基进行取代的取代基选自卤素原...

【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