一种电解液及电化学装置制造方法及图纸

技术编号:20115464 阅读:25 留言:0更新日期:2019-01-16 11:40
本申请涉及储能材料领域,具体地讲,涉及一种电解液及电化学装置。本申请的电解液中含有添加剂A和添加剂B,添加剂A选自如式I‑1、式I‑2或式I‑3所示的多腈基六元氮杂环化合物中的至少一种,添加剂B选自卤素取代的环状碳酸酯化合物中的至少一种。本申请的电化学装置中含有上述电解液。本申请的电解液能有效钝化正极材料表面活性,抑制其对电解液的氧化作用,有效地降低电池产气,同时还形成阳极SEI膜,阻碍阳极与电解液的接触,从而显著减少副反应。使用本申请的电解液的电化学装置具有优良的高温高压循环性能和存储性能。

A Kind of Electrolyte and Electrochemical Device

The present application relates to the field of energy storage materials, in particular to an electrolyte and an electrochemical device. The electrolyte in this application contains additive A and additive B. Additive A is selected from at least one of the six-membered polynitrile-based nitrogen heterocyclic compounds shown in Ru I_1, Form I_2 or Form I_3, and additive B is selected from at least one of the halogen-substituted cyclic carbonate compounds. The electrochemical device of this application contains the above electrolyte. The electrolyte can effectively passivate the surface activity of the cathode material, inhibit its oxidation to the electrolyte, effectively reduce the gas production of the battery, and also form an anode SEI film, which hinders the contact between the anode and the electrolyte, thereby significantly reducing the side effects. The electrochemical device using the electrolyte in this application has excellent cycling and storage performance at high temperature and high pressure.

【技术实现步骤摘要】
一种电解液及电化学装置
本申请涉及储能材料领域,具体地讲,涉及一种电解液及电化学装置。
技术介绍
锂离子电池由于具备能量密度大、输出功率高、循环寿命长和环境污染小等优点而被广泛应用于电动汽车以及消费类电子产品中。目前对锂离子电池的需求是:高电压、高功率、长循环寿命、长存储寿命且安全性能优异。锂离子电池目前广泛使用的是以六氟磷酸锂为导电锂盐以及以环状碳酸酯和/或链状碳酸酯为溶剂的电解液体系。然而上述电解液体系尚存在诸多不足,例如在高电压和高温情况下,上述电解液体系的循环性能和存储性能有待提高。鉴于此,特提出本申请。
技术实现思路
为了解决上述问题,本申请人进行锐意研究后发现:通过同时加入多腈基六元氮杂环化合物和卤素取代的环状碳酸酯化合物作为电解液的添加剂,能有效钝化正极材料表面活性,抑制其对电解液的氧化作用,有效降低电池产气,同时还形成阳极SEI膜,阻碍阳极与电解液的接触,从而有效减轻副反应的发生,从而提高了电化学装置的高温高压循环性能和存储性能。从而完成本申请。本申请的目的在于提供一种电解液,所述电解液中含有添加剂A和添加剂B,所述添加剂A选自如式I-1、式I-2或式I-3所示的多腈基六元氮杂环化合物中的至少一种:其中,R1、R2、R3和R4各自独立的选自氢、卤素、取代或未取代的C1~C12烷基、取代或未取代的C1~C12烷氧基、取代或未取代的C1~C12胺基、取代或未取代的C2~C12烯基、取代或未取代的C2~C12炔基、取代或未取代的C6~C26芳基、取代或未取代的C4~C12杂环基;取代基选自卤素、腈基、C1~C6烷基、C2~C6烯基、C1~C6烷氧基中的至少一种;x、y、z各自独立的选自0~8的整数;m、n、k各自独立的选自0~2的整数;所述添加剂B选自卤素取代的环状碳酸酯化合物中的至少一种。本申请的另一目的在于提供一种电化学装置,包括正极极片、负极极片、置于所述正极极片和所述负极极片之间的隔离膜以及电解液,所述电解液为本申请的电解液。本申请的技术方案至少具有以下有益的效果:本申请的电解液中通过同时加入多腈基六元氮杂环化合物和卤素取代的环状碳酸酯化合物作为添加剂,能有效钝化正极材料表面活性,抑制其对电解液的氧化作用,有效降低电池产气。同时还可形成阳极SEI膜,阻碍阳极与电解液的接触,从而显著减少了副反应的发生。使用本申请的电解液的电化学装置具有优良的高温高压循环性能和存储性能。附图说明:图1为A2化合物核磁共振碳谱;图2为A8化合物核磁共振碳谱;图3为A13化合物核磁共振碳谱。具体实施方式为了使本申请的专利技术目的、技术方案和有益技术效果更加清晰,以下结合实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解的是,本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本申请,并非为了限定本申请,实施例的配方、比例等可因地制宜做出选择而对结果并无实质性影响。下面详细说明根据本申请实施例的电解液及电池。首先说明根据本申请第一方面的电解液。本申请的电解液可以为液态电解液,也可以为固态电解液。在本申请中以液体电解液为实施例进一步解释本申请。本申请实施例的第一方面提供了一种电解液,包括有机溶剂、电解质盐和添加剂。其中,添加剂包括添加剂A和添加剂B,添加剂A选自多腈基六元氮杂环化合物中的至少一种,添加剂B选自卤素取代的环状碳酸酯化合物中的至少一种。〔添加剂A〕作为添加剂A的多腈基六元氮杂环化合物具体可选自如式I-1、式I-2或式I-3所示的化合物中的至少一种:其中,R1、R2、R3和R4各自独立的选自氢、卤素、取代或未取代的C1~C12烷基、取代或未取代的C1~C12烷氧基、取代或未取代的C1~C12胺基、取代或未取代的C2~C12烯基、取代或未取代的C2~C12炔基、取代或未取代的C6~C26芳基、取代或未取代的C4~C12杂环基;取代基选自卤素、腈基、C1~C6烷基、C2~C6烯基、C1~C6烷氧基中的至少一种;x、y、z各自独立的选自0~8的整数;优选地,m、n、k各自独立的选自1或2;m、n、k各自独立的选自0~2的整数。由于多腈基六元氮杂环化合物具有腈类基团,该类基团中的氮原子与过渡金属具有较强的络合作用,因此当其应用于电解液后,吸附在正极材料表面后可生成一层疏松的多孔保护膜,隔绝正极材料表面与电解液接触的同时并不影响锂离子的正常传输、降低正极材料表面活性的同时可抑制表面发生的大量表面副反应,达到减少副产物、抑制产气的作用。此外,本申请的多腈基六元氮杂环化合物虽然为腈类化合物,然而由于其具有特殊的六元氮杂环结构,因此可影响其中的腈基的成膜电位以及在正极材料表面的成膜效果等,进一步地可改善整个电池体系的电化学性能,诸如降低产气、提高高温高压循环寿命等。(一)在本申请实施例中,式I-1所示的化合物为多腈基嘧啶类化合物。作为式I-1所示的化合物的一种改进,R1、R2、R3和R4各自独立地选自氢、卤素、取代或未取代的C1~C6直链或支链烷基、取代或未取代的C5~C9环烷基、取代或未取代的C1~C6烷氧基、取代或未取代的C1~6胺基、取代或未取代的C2~C6烯基、取代或未取代的C2~C6炔基、取代或未取代的C6~12芳基、取代或未取代的C4~C12杂环基;取代基选自卤素。作为式I-1所示的化合物的一种改进,R1、R2、R3和R4各自独立地选自氢、卤素、取代或未取代的C1~C3直链或支链烷基、取代或未取代的C5~C7环烷基、取代或未取代的C1~C3烷氧基、取代或未取代的C1~C3胺基、取代或未取代的C2~C3烯基、取代或未取代的C2~C3炔基、取代或未取代的C6~C8芳基、取代或未取代的C4~C7杂环基;取代基选自卤素。其中,烷基、烯基和炔基可为链状取代基,也可为环状取代基,其中,链状取代基包括直链取代基和支链取代基。在式I-1所示的化合物中,x优选地选自0~6的整数,进一步优选0~4的整数;更优选地选自1或2;y优选地选自0~6的整数,进一步优选0~4的整数;更优选地选自1或2。作为式I-1所示的化合物的一种改进,R1和R3为相同的基团;可选地,R1、R3和R4均为相同的基团。作为式I-1所示的化合物的一种改进,R1和R3为氢;可选地,R1、R3和R4均为氢。作为式I-1所示的化合物的一种改进,R1~R4均为氢;或者R1、R3和R4均为氢,R2选自卤素、取代或未取代的C1~C6直链或支链烷基、取代或未取代的C1~C6烷氧基;取代基选自卤素,优选氟。作为式I-1所示的化合物的一种改进,式I-1所示化合物具体选自以下化合物并不限于此:(二)在本申请实施例中,式I-2为多腈基哌嗪类化合物。作为式I-2所示的化合物的一种改进,R1、R2、R3和R4各自独立地选自氢、卤素、取代或未取代的C1~C6直链或支链烷基、取代或未取代的C5~C9环烷基、取代或未取代的C1~C6烷氧基、取代或未取代的C1~C6胺基、取代或未取代的C2~C6烯基、取代或未取代的C2~C6炔基、取代或未取代的C6~C12芳基、取代或未取代的C4~C13杂环基;取代基选自卤素。作为式I-2所示的化合物的一种改进,R1、R2、R3和R4各自独立地选自氢、卤素、取代或未取代的C1~C3直链或支链烷基、取代或未取代的C5~C7环烷基、取代或未取代的C1~C3烷氧基、取代或未取本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解液,其特征在于,所述电解液中含有添加剂A和添加剂B,所述添加剂A选自如式I‑1、式I‑2或式I‑3所示的多腈基六元氮杂环化合物中的至少一种:

【技术特征摘要】
1.一种电解液,其特征在于,所述电解液中含有添加剂A和添加剂B,所述添加剂A选自如式I-1、式I-2或式I-3所示的多腈基六元氮杂环化合物中的至少一种:其中,R1、R2、R3和R4各自独立的选自氢、卤素、取代或未取代的C1~C12烷基、取代或未取代的C1~C12烷氧基、取代或未取代的C1~C12胺基、取代或未取代的C2~C12烯基、取代或未取代的C2~C12炔基、取代或未取代的C6~C26芳基、取代或未取代的C4~C12杂环基;取代基选自卤素、腈基、C1~C6烷基、C2~C6烯基、C1~C6烷氧基中的至少一种;x、y、z各自独立的选自0~8的整数;m、n、k各自独立的选自0~2的整数;优选地,m、n、k各自独立的选自1或2;所述添加剂B选自卤素取代的环状碳酸酯化合物中的至少一种。2.根据权利要求1所述的电解液,其特征在于,R1、R2、R3和R4各自独立地选自氢、卤素、取代或未取代的C1~C3直链或支链烷基、取代或未取代的C5~C7环烷基、取代或未取代的C1~C3烷氧基、取代或未取代的C1~C3胺基、取代或未取代的C2~C3烯基、取代或未取代的C2~C3炔基、取代或未取代的C6~C8芳基、取代或未取代的C4~C7杂环基;其中,取代基选自卤素。3.根据权利要求1或2中任一项所述的电解液,其特征在于,在式I-1中,R1和R3为相同的基团;优选地,R1、R3和R4为相同的基团;在式I-2中,R1、R2、R3和R4中至少有两个为相同的基团;优选地,R1、R2、R3和R4中至少有三个为相同的基团;在式I-3中,R1、R2和R3中至少有两个为相同的基团。4.根据权利要求4所述的电解液,其特征在于,在式I-1中,R1和R3为氢;优选地,R1、R3和R4均为氢;在式I-2中,R1、R2、R3和R4中至少有两个为氢;优选地,R1、R2、R3和R4中至少有三个为氢;在式I-3中,R1、R2和R3中至少有两个为氢。5.根据权利要求1所述的电解液,其特征在于,所述添加剂A在所述电解液中的质量百分含量为0.001%~10%,优选为0.01%~6%,更优选为0.1%~3.5%。6...

【专利技术属性】
技术研发人员:苗露胡春华伊天成蒋耀梁成都
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

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