一种电解液及电化学装置制造方法及图纸

技术编号:20276641 阅读:26 留言:0更新日期:2019-02-02 05:11
本申请涉及一种电解液和包含该电解液的电化学装置,所述电解液包括二腈化合物、三腈化合物和丙酸丙酯,其中基于电解液总重量,二腈化合物的含量X和三腈化合物的含量Y,同时满足式(1)和式(2)所表示的条件:{2wt%≤(X+Y)≤11wt%…(1)、0.1≤(X/Y)≤8…(2)};本申请的电解液能够有效抑制电化学装置的直流内阻增加,使得电化学装置具有优异的循环和存储性能。

【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
,尤其涉及一种电解液和包含该电解液的电化学装置。
技术介绍
随着电子设备、电动汽车的急速发展,对电化学装置的高容量化的要求变高,为了提高电化学装置的容量密度,开发高电压电化学装置是有效方法之一。目前,工作电压在4.4V以上的电化学装置已成为众多科研单位和企业研究的热点。然而在高电压下,正极材料的氧化活性升高、稳定性下降,导致电解液容易在正极表面分解或引起电池材料的劣化,造成电池容量降低。为了解决上述问题,确有必要提供一种改进的电化学装置。
技术实现思路
本申请实施例提供一种电解液和包括该电解液的电化学装置,所述电解液包括二腈化合物、三腈化合物和丙酸丙酯。二腈化合物能在电化学装置的正极上形成保护膜,从而抑制电化学装置中的溶剂的分解。但在高电位的正极表面,该保护膜自身也分解,因此无法使抑制溶剂分解的效果持续。而本申请专利技术人意外地发现,通过将二腈化合物、三腈化合物和丙酸丙酯混合使用时,能够在高电位的正极表面形成不易受到分解的牢固的保护膜。本申请实施例的电解液能够有效抑制电化学装置的直流内阻增加。在一个实施例中,本申请提供了一种电解液,所述电解液包括二腈化合物、三腈化合物和丙酸丙酯,其中基于所述电解液总重量,所述二腈化合物的重量百分比是X和所述三腈化合物的重量百分比是Y,X和Y同时满足式(1)和式(2)所表示的条件:约2wt%≤(X+Y)≤约11wt%…(1);和约0.1≤(X/Y)≤约8(2)。根据本申请的实施例,基于所述电解液总重量,所述三腈化合物的重量百分比是Y和所述丙酸丙酯的重量百分比是Z,Y和Z满足式(3)所表示的条件:约0.01≤(Y/Z)≤约0.3(3)。根据本申请的实施例,所述二腈化合物的重量百分比是X,X为约0.01~10wt%,所述三腈化合物的重量百分比是Y,Y为约0.01~10wt%,且所述丙酸丙酯的重量百分比是Z,Z为约5~50wt%。本申请的实施例的电解液可有效抑制电化学装置的直流内阻增加,从而获得更好的效果。根据本申请的实施例,所述电解液进一步包括氟代醚,基于所述电解液总重量,所述氟代醚含量为约0.01~10wt%。氟代醚能够与三腈化合物形成更良好的保护膜,从而改善电化学装置的直流内阻和存储性能。根据本申请的实施例,所述电解液进一步包括环状磷酸酐,基于所述电解液总重量,所述环状磷酸酐含量为约0.01~10wt%。加入环状磷酸酐,可以进一步抑制循环过程中直流内阻的增加。根据本申请的实施例,所述电解液进一步包括选自由以下组成的群组中的一个:具有碳-碳双键的环状碳酸酯、氟代链状碳酸酯、氟代环状碳酸酯、含硫氧双键的化合物和其任意组合。这些化合物能够和二腈化合物、三腈化合物和丙酸丙酯在电极界面形成不易分解的牢固的保护膜,从而进一步抑制电化学装置副反应,降低电化学装置存储中的电压降,提高电化学装置长期存储性能及可靠性。在另一个实施例中,本申请提供了一种电化学装置以及使用所述电化学装置的电子装置,所述电化学装置包括极片和电解液,所述电解液为如上所述的任意电解液。根据本申请的实施例,所述极片包括集流体和位于集流体上的涂层,所述涂层包括单面涂层、双面涂层或其组合;所述单面涂层是在集流体的一个表面涂布浆料形成的涂层,所述双面涂层是在集流体相对两个表面涂布浆料形成的涂层;其中包括所述单面涂层的极片具有极片压实密度D1,包括所述双面涂层的极片具有极片压实密度D2,且D1和D2满足下述关系式:约0.8≤D1/D2≤约1.2。根据本申请的实施例,所述极片包括正极极片和负极极片。在一些实施例中,当所述极片为正极极片时,约3.5g/cm3≤D2≤约4.3g/cm3。在另一些实施例中,当所述极片为负极极片时:约1.2g/cm3≤D2≤1.8g/cm3。根据本申请实施例的电化学装置,当该电化学装置的电解液包括二腈化合物、三腈化合物和丙酸丙酯,且极片的压实密度满足上述关系式时,可使极片获得良好的导电性能,正负极活性物质得到更好的发挥,而且对控制电化学装置膨胀方面有着重要作用。因此,根据本申请实施例的电化学装置可获得高容量密度,并具有优异的循环性能和存储性能。在另一个实施例中,本申请提供了一种电子装置,所述电子装置包括如上所述的电化学装置。本申请实施例的额外层面及优点将部分地在后续说明中描述、显示、或是经由本申请实施例的实施而阐释。附图说明在下文中将简要地说明为了描述本申请实施例或现有技术所必要的附图以便于描述本申请的实施例。显而易见地,下文描述中的附图仅只是本申请中的部分实施例。对本领域技术人员而言,在不需要创造性劳动的前提下,依然可以根据这些附图中所例示的结构来获得其他实施例的附图。图1a示出了本申请实施例S1-1和S1-2与对比例D1-1的新鲜电池在不同充电状态下(10%SOC、20%SOC、70%SOC)的直流内阻。图1b示出了本申请实施例S1-1和S1-2与对比例D1-1的电池在200次充放电后在不同充电状态下(10%SOC、20%SOC、70%SOC)的直流内阻。图1c示出了本申请实施例S1-1和S1-2与对比例D1-1的电池在400次充放电后在不同充电状态下(10%SOC、20%SOC、70%SOC)的直流内阻。图2示出本申请具有单面涂层的极片A的结构示意图。图3示出本申请具有双面涂层的极片B的结构示意图。图4示出本申请同时具有单面涂层和双面涂层的极片C的结构示意图。具体实施方式本申请的实施例将会被详细的描示在下文中。在本申请说明书全文中,将相同或相似的组件以及具有相同或相似的功能的组件通过类似附图标记来表示。在此所描述的有关附图的实施例为说明性质的、图解性质的且用于提供对本申请的基本理解。本申请的实施例不应该被解释为对本申请的限制。除非另外明确指明,本文使用的下述术语具有下文指出的含义。如本文中所使用,术语“约”用以描述及说明小的变化。当与事件或情形结合使用时,所述术语可指代其中事件或情形精确发生的例子以及其中事件或情形极近似地发生的例子。举例来说,当结合数值使用时,术语可指代小于或等于所述数值的±10%的变化范围,例如小于或等于±5%、小于或等于±4%、小于或等于±3%、小于或等于±2%、小于或等于±1%、小于或等于±0.5%、小于或等于±0.1%、或小于或等于±0.05%。另外,有时在本文中以范围格式呈现量、比率和其它数值。应理解,此类范围格式是用于便利及简洁起见,且应灵活地理解,不仅包含明确地指定为范围限制的数值,而且包含涵盖于所述范围内的所有个别数值或子范围,如同明确地指定每一数值及子范围一般。如本文所用,“烃基”涵盖烷基、烯基、炔基。例如,烃基预期是具有1至20个碳原子的直链烃结构。“烃基”还预期是具有3至20个碳原子的支链或环状烃结构。当指定具有具体碳数的烃基时,预期涵盖具有该碳数的所有几何异构体。本文中烃基还可以为1~15个碳原子的烃基、1~10个碳原子的烃基、1~5个碳原子的烃基、5~20个碳原子的烃基、5~15个碳原子的烃基或5~10个碳原子的烃基。另外,烃基可以是任选地被取代的。例如,烃基可被包括氟、氯、溴和碘在内的卤素、烷基、芳基或杂芳基取代。如本文所用,“烷基”预期是具有1至20个碳原子的直链饱和烃结构。“烷基”还预期是具有3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解液,所述电解液包括二腈化合物、三腈化合物和丙酸丙酯,其中基于所述电解液总重量,所述二腈化合物的重量百分比是X和所述三腈化合物的重量百分比是Y,X和Y同时满足式(1)和式(2)所表示的条件:2wt%≤(X+Y)≤11wt%…(1);和0.1≤(X/Y)≤8…(2)。

【技术特征摘要】
1.一种电解液,所述电解液包括二腈化合物、三腈化合物和丙酸丙酯,其中基于所述电解液总重量,所述二腈化合物的重量百分比是X和所述三腈化合物的重量百分比是Y,X和Y同时满足式(1)和式(2)所表示的条件:2wt%≤(X+Y)≤11wt%…(1);和0.1≤(X/Y)≤8…(2)。2.根据权利要求1所述的电解液,其中基于所述电解液总重量,所述三腈化合物的重量百分比是Y和所述丙酸丙酯的重量百分比是Z,Y和Z满足式(3)所表示的条件:0.01≤(Y/Z)≤0.3…(3)。3.根据权利要求1所述的电解液,其中所述二腈化合物包括式[4]或[5]的化合物:CN-R1-CN[4],CN-R2-(O-R3)n-O-R4-CN[5],或其组合,其中,R1、R2、R3和R4各自独立地为1~5个碳原子的亚烷基或2~5个碳原子的亚烯基,且n表示0~5的整数。4.根据权利要求1所述的电解液,其中所述二腈化合物选自由以下组成的群组中的一个:丁二腈、戊二腈、己二腈、1,5-二氰基戊烷、1,6-二氰基己烷、1,7-二氰基庚烷、1,8-二氰基辛烷、1,9-二氰基壬烷、1,10-二氰基癸烷、1,12-二氰基十二烷、四甲基丁二腈、2-甲基戊二腈、2,4-二甲基戊二腈、2,2,4,4-四甲基戊二腈、1,4-二氰基戊烷、1,4-二氰基戊烷、2,6-二氰基庚烷、2,7-二氰基辛烷、2,8-二氰基壬烷、1,6-二氰基癸烷、1,2-二氰基苯、1,3-二氰基苯、1,4-二氰基苯、3,5-二氧杂-庚二腈、1,4-二(氰基乙氧基)丁烷、乙二醇二(2-氰基乙基)醚、二乙二醇二(2-氰基乙基)醚、三乙二醇二(2-氰基乙基)醚、四乙二醇二(2-氰基乙基)醚、3,6,9,12,15,18-六氧杂二十烷酸二腈、1,3-二(2-氰基乙氧基)丙烷、1,4-二(2-氰基乙氧基)丁烷、1,5-二(2-氰基乙氧基)戊烷、乙二醇二(4-氰基丁基)醚、1,4-二氰基-2-丁烯、1,4-二氰基-2-甲基-2-丁烯、1,4-二氰基-2-乙基-2-丁烯、1,4-二氰基-2,3-二甲基-2-丁烯、1,4-二氰基-2,3-二乙基-2-丁烯、1,6-二氰基-3-己烯、1,6-二氰基-2-甲基-3-己烯、1,6-二氰基-2-甲基-5-甲基-3-己烯和其任意组合。5.根据权利要求1所述的电解液,其中所述三腈化合物包括式[6]或[7]的化合物:CN-(CH2)x-CH{(CH2)y-CN}-(CH2)z-CN[6],或其组合,其中在式[6]中,x、y、z表示0~5的整数,且x、y、z不同时为0;在式[7]中,R5表示氢原子或1~5个碳原子的烷基,R6、R7和R8各自独立地为1~5个碳原子的亚烷基,X4、X5和X6各自独立地为-R9-CN,且R9表示1~5个碳原子的亚烷基。6.根据权利要求1所述的电解液,其中所述三腈化合物选自由以下组成的群组中的一个:1,3,5-戊三甲腈、1,2,3-丙三甲腈、1,3,6-己烷三腈、1,2,6-己烷三腈、1,2,3-三(2-氰基乙氧基)丙烷、1,2,4-三(2-氰基乙氧基)丁烷、1,1,1-三(氰基乙氧基亚甲基)乙烷、1,1,1-三(氰基乙氧基亚甲基)丙烷、3-甲基-1,3,5-三(氰基乙氧基)戊烷、1,2,7-三(氰基乙氧基)庚烷、1,2,6-三(氰基乙氧基)己烷、1,2,5-三(氰基乙氧基)戊烷和其任意组合。7.根据权利要求1所述的电解液,其中X为0.01~10wt%,Y为0.01~10wt%,且所述丙酸丙酯的重量百分比Z为5~50wt%。8.根据权利要求1所述的电解液,其中所述电解液进一步包括氟...

【专利技术属性】
技术研发人员:王可飞曾巧肖良针吴飞
申请(专利权)人:宁德新能源科技有限公司
类型:发明
国别省市:福建,35

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