一种电解液以及使用该电解液的二次电池制造技术

本申请涉及二次电池领域，具体讲，涉及一种电解液以及使用该电解液的二次电池。所述电解液中的添加剂包括三氟化硼‑砜配位化合物和硅酯化合物。其中硅酯化合物可以在负极形成良好的SEI膜，抑制电解液在负极表面的分解。三氟化硼‑砜配位化合物可以与正极材料相互作用，有效减少电解液在正极氧化，提高锂离子电池在常温下的循环性能和存储性能。由于二者的协同作用，电池在高温下的循环性能以及存储性能也得到较大的提升。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及二次电池领域，具体讲，涉及一种电解液以及使用该电解液的二次电池。
技术介绍
与传统的二次电池相比，二次电池中的锂离子电池具有工作电压高、体积小、质量轻、能量密度高、无记忆效应、无污染，以及自放电小、循环寿命长等优点。1990年，日本Sony公司生产出第一块锂离子电池，掀起了锂离子电池的商业化浪潮。近年来，锂离子二次电池除了应用在消费类电子产品领域，还广泛应用在电动汽车上，并被视为解决汽车尾气污染、减少化石能源消耗的重要手段。目前，电动汽车的发展瓶颈之一就是使用寿命短和安全性隐患，尤其对于高电压镍锰三元材料的电解液氧化分解更严重，导致的安全隐患更大。为了提升锂离子电池的循环性能和安全性能，除了寻求新型的正负极材料，开发新的电解液也是一种重要的解决方案。锂离子电池非水电解液主要是由电解质锂盐溶解在有机溶剂中形成的。此外，电解液中还包含一定的添加剂，用于促进石墨负极的成膜、提升电解液的电导率、降低电池内阻、改善电池的储存性能、提升电池的循环性能等。目前商用电解液的工作电压为4.3V以下，如实际工作电压达到4.5V以上，电解液会发生氧化，导致性能恶化，严重限制了高能锂离子电池的发展。由此可见，开发高电压电解液技术势在必行。目前研究者聚焦于采用高电压添加剂或高电压溶剂两种途径，以提升电解液工作电压。鉴于此，特提出本申请。
技术实现思路
本申请的首要专利技术目的在于提出一种电解液。本申请的第二专利技术目的在于提出使用该电解液的二次电池。为了完成本申请的目的，采用的技术方案为：本申请涉及一种电解液，其包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括三氟化硼-砜配位化合物和硅酯化合物。优选地，所述砜选自环状砜和链状砜中的至少一种。优选地，所述三氟化硼-砜配位化合物选自下述式Ⅰ和式Ⅱ所示的化合物中的至少一种：其中，R1和R2各自独立地选自取代或未取代的C1～20烷基、取代或未取代的C2～20烯基、取代或未取代的C6～26芳基、取代或未取代的C1～20烷氧基、取代或未取代的C6～26芳氧基、取代或未取代的C1～20烷磺酰基；R3和R4各自独立地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；取代基选自卤原子或磺酸基。优选地，所述R1和R2各自独立地选自C1～6烷基、C2～6烯基、取代或未取代的苯基；所述R3和R4各自独立地选自C1～6亚烷基；取代基选自卤原子。优选地，所述三氟化硼-砜配位化合物选自下述化合物中的至少一种：优选地，所述硅酯化合物选自下述式III、式IV、式V和式VI所示的化合物中的至少一种：其中，R5～R22各自独立地选自取代或未取代的C1～20烷基、取代或未取代的C1～20烷氧基，取代基为卤素，优选为F、Cl、Br。优选地，所述R6、R7、R8、R11、R12、R13、R15、R16、R17、R20、R21、R22各自独立地选自C1～4链状烷基，所述R5、R9、R14、R18、R19各自独立地选自取代或未取代的C1～4链状烷基、取代或未取代的C1～4烷氧基。优选地，所述硅酯化合物选自下述化合物中的至少一种：优选地，所述三氟化硼-砜配位化合物的含量为电解液的总重量的0.05％～10％，优选为0.1％～5％；所述硅酯化合物的含量为电解液的总重量的0.1％～10％，优选为1％～5％。优选地，所述有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、1,4-丁内酯、丙酸甲酯、丁酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸乙酯中的至少一种。优选地，所述锂盐选自LiPF6、LiBF4、LiBOB、LiDFOB、LiAsF6、LiClO4、LiFAP、LiCF3SO3、Li(FSO2)2N、Li(CF3SO2)2N、Li(C2F5SO2)2N中的至少一种，更优选选自LiPF6、LiBF4、Li(FSO2)2N中的至少一种。优选地，所述锂盐在二次电池的电解液中的浓度为0.3～1.8M。本申请还涉及一种二次电池，所述二次电池包括含有正极活性材料的正极片、含有负极活性材料的负极片、隔离膜和本申请提供的电解液。优选地，所述二次电池为锂离子电池。本申请的技术方案所能达到的有益效果为：本申请提供了一种电解液，其含有三氟化硼-砜配位化合物和硅酯化合物。其中硅酯化合物可以在负极形成良好的SEI膜，抑制电解液在负极表面的分解。三氟化硼-砜配位化合物可以与正极材料相互作用，有效减少电解液在正极氧化，提高二次电池在常温下的循环性能和存储性能。由于二者的协同作用，二次电池在高温下的循环性能以及存储性能也得到较大的提升。具体实施方式下面通过对本申请进行详细说明，本申请的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。本申请的目的在于提供一种电解液，其包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括三氟化硼-砜配位化合物和硅酯化合物。所述电解液能够提升二次电池的在常温和高温下的循环性能以及存储性能。其中，砜为磺酰基与烃基或芳香基结合成的有机化合物，一般为结晶状且性质稳定，硫醚及亚砜可被多种氧化剂氧化成砜。作为本申请电解液的一种改进，砜选自环状砜和链状砜中的至少一种，优选为下述式Ⅰ’和式Ⅱ’所示的化合物中的至少一种：在三氟化硼-砜配位化合物中，三氟化硼带负电，砜配位基带正电，整个三氟化硼-砜配位化合物呈电中性。作为本申请电解液的一种改进，含三氟化硼-砜配位化合物选自下述式Ⅰ和式Ⅱ所示的化合物中的至少一种：在上述式I中，R1和R2各自独立地选自取代或未取代的C1～20烷基、取代或未取代的C2～20烯基、取代或未取代的C6～26芳基、取代或未取代的C1～20烷氧基、取代或未取代的C6～26芳氧基、取代或未取代的C1～20烷磺酰基；在上述式II中，R3和R4各自独立地选自取代或未取代的C1～6亚烷基、取代或未取代的C1～6亚烯基；取代基选自卤原子或磺酸基。作为本申请电解液的一种改进，在上述式I中，R1和R2各自独立地选自取代或未取代的C1～6链状烷基、取代或未取代的C2～6烯基、取代或未取代的C6～14芳基、取代或未取代的C1～6烷氧基；在上述式II中，R3和R4各自独立地选自取代或未取代的C1～6亚烷基、取代或未取代的C1～6亚烯基；取代基选自卤原子。作为本申请电解液的一种改进，在上述式I中，R1和R2各自独立地选自C1～6烷基、C2～6烯基、取代或未取代的苯基；在上述式II中，R3和R4各自独立地选自C2～6亚烷基；取代基选自卤原子。优选地，R1和R2相同，R3和R4相同。在上述式Ⅰ和式Ⅱ中，取代基的含义如下所述。碳原子数为1～20的烷基，烷基可为链状烷基，也可为环烷基，位于环烷基的环上的氢可被烷基取代，所述烷基中碳原子数优选的下限值为2，3，4，5，优选的上限值为3，4，5，6，8，10，12，14，16，18。优选地，选择碳原子数为1～10的烷基，进一步优选地，选择碳原子数为1～6的链状烷基，碳原子数为3～8的环烷基，更进一步优选地，选择碳原子数为1～4的链状烷基，碳原子数为5～7的环烷基。作为烷基的实例，具体可以举出：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、环戊基、环己基。碳原子数为2～20的烯基，可为环状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电解液，其包括有机溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于，所述添加剂包括三氟化硼‑砜配位化合物和硅酯化合物。

【技术特征摘要】
1.一种电解液，其包括有机溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于，所述添加剂包括三氟化硼-砜配位化合物和硅酯化合物。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述三氟化硼-砜配位化合物选自下述式Ⅰ和式Ⅱ所示的化合物中的至少一种：其中，R1和R2各自独立地选自取代或未取代的C1～20烷基、取代或未取代的C2～20烯基、取代或未取代的C6～26芳基、取代或未取代的C1～20烷氧基、取代或未取代的C6～26芳氧基、取代或未取代的C1～20烷磺酰基；R3和R4各自独立地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；取代基选自卤原子或磺酸基。3.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于，所述R1和R2各自独立地选自C1～6烷基、C2～6烯基、取代或未取代的苯基；所述R3和R4各自独立地选自C1～6亚烷基；取代基选自卤原子。4.根据权利要求3所述的电解液，其特征在于，所述三氟化硼-砜配位化合物选自下述化合物中的至少一种：5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述硅酯化合物选自下述式III、式IV、式V和式VI所示的化合物中的至少一种：其中，R5～R22各自独立地选自取代或未取代的C1～20烷基、取代或未取代的C1～20烷氧基，取代基为卤素，优选为F、Cl、Br。6.根据权利要求5所述的电解液，其特征在于，所述R6、R7、R8、R11、R12、R13、R15、R16、R17、R...

【专利技术属性】
技术研发人员：王珂，史松君，谢岚，王耀辉，
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