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：有机溶剂；溶于有机溶剂中的电解质盐；以及添加剂。所述添加剂包括：硅烷化合物，包括式1所示的化合物中的一种或几种；以及二氧环醚中的一种或几种。本发明专利技术的电解液能综合利用硅烷化合物及二氧环醚的协调作用，在正负极表面形成良好的保护膜，可以降低正极表面的反应活性，抑制电解液在负极的还原及在正极高电位下的氧化分解，抑制过渡金属元素的溶出，同时降低二次电池在循环过程中的阻抗增长率，因此能够同时大幅提高二次电池的高温循环性能及高温存储性能。

Electrolyte and two battery

The invention provides an electrolyte and two batteries. The electrolyte includes organic solvents, electrolyte salts dissolved in organic solvents, and additives. The additive includes: a silane compound, one or several of the compounds included in the formula 1, and one or several of the two epoxide ethers. The electrolyte of the invention can coordinated utilization of silane compounds and two oxygen ether ring, the protective film forming good anode surface, can reduce the reaction activity of the anode surface, inhibiting electrolyte in the anode and cathode reduction in high potential oxidative decomposition, inhibition of transition metal elements dissolved, while reducing the impedance two times the battery during the cycle of growth rate, so it can also high temperature cycle performance of two batteries and high temperature storage performance was greatly improved.

【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
，尤其涉及一种电解液及二次电池。
技术介绍
提高二次电池的工作电压是提高二次电池的能量密度的有效途径之一。目前商业化的锂离子二次电池的负极主要采用石墨类活性材料，其嵌锂电位为0.1V(vs.Li/Li+)左右，已经非常接近金属锂的理论嵌锂电位。因此，提高锂离子二次电池的工作电压只能通过提高正极活性材料的嵌/脱锂电位。然而在高工作电压下，正极活性材料对电解液的氧化能力显著增强，同时伴随过渡金属元素的溶出(尤其是锰元素)，锂离子二次电池在高温存储以及循环测试过程中，会致使电解液的有机溶剂不断地被氧化分解，导致锂离子二次电池体积膨胀，由此造成了锂离子二次电池的容量衰减及安全隐患。
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，所述电解液能同时大幅提高二次电池的高温循环性能以及高温存储性能。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：有机溶剂；溶于有机溶剂中的电解质盐；以及添加剂。所述添加剂包括：硅烷化合物，包括式1所示的化合物中的一种或几种；以及二氧环醚中的一种或几种。其中，R1、R2、R3各自独立地选自H、F、Cl、Br、碳原子数为1～20的烷基、碳原子数为1～20的烷氧基、碳原子数为2～20的烯基、碳原子数为2～20的烯氧基、碳原子数为2～20的炔基、碳原子数为2～20的炔氧基、碳原子数为6～26的芳基、碳原子数为6～26的芳氧基中的一种；R4选自碳原子数为1～20的亚烷基、碳原子数为2～20的亚烯基、碳原子数为2～20的亚炔基、碳原子数为6～26的亚芳基中的一种；R5选自H、碳原子数为1～20的烷基、碳原子数为1～20的烷氧基、碳原子数为2～20的烯基、碳原子数为2～20的烯氧基、碳原子数为2～20的炔基、碳原子数为2～20的炔氧基、碳原子数为6～26的芳基、碳原子数为6～26的芳氧基中的一种；烷氧基、烯氧基、炔氧基、芳氧基上的氢原子还可被F、Cl、Br中一种或几种取代；烷基、烯基、炔基、芳基、亚烷基、亚烯基、亚炔基、亚芳基上的氢原子还可被F、Cl、Br、磺酸基、磺酰基、胺基、氰基中的一种或几种取代。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，本专利技术的有益效果为：本专利技术的电解液能综合利用硅烷化合物及二氧环醚的协调作用，在正负极表面形成良好的保护膜，可以降低正极表面的反应活性，抑制电解液在负极的还原及在正极高电位下的氧化分解，抑制过渡金属元素的溶出，同时降低二次电池在循环过程中的阻抗增长率，因此能够同时大幅提高二次电池的高温循环性能及高温存储性能。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：有机溶剂；溶于有机溶剂中的电解质盐；以及添加剂。所述添加剂包括硅烷化合物，包括式1所示的化合物中的一种或几种；以及二氧环醚中的一种或几种。其中，R1、R2、R3各自独立地选自H、F、Cl、Br、碳原子数为1～20的烷基、碳原子数为1～20的烷氧基、碳原子数为2～20的烯基、碳原子数为2～20的烯氧基、碳原子数为2～20的炔基、碳原子数为2～20的炔氧基、碳原子数为6～26的芳基、碳原子数为6～26的芳氧基中的一种；R4选自碳原子数为1～20的亚烷基、碳原子数为2～20的亚烯基、碳原子数为2～20的亚炔基、碳原子数为6～26的亚芳基中的一种；R5选自H、碳原子数为1～20的烷基、碳原子数为1～20的烷氧基、碳原子数为2～20的烯基、碳原子数为2～20的烯氧基、碳原子数为2～20的炔基、碳原子数为2～20的炔氧基、碳原子数为6～26的芳基、碳原子数为6～26的芳氧基中的一种；烷氧基、烯氧基、炔氧基、芳氧基上的氢原子还可被F、Cl、Br中一种或几种取代；烷基、烯基、炔基、芳基、亚烷基、亚烯基、亚炔基、亚芳基上的氢原子还可被F、Cl、Br、磺酸基、磺酰基、胺基(可为伯胺、仲胺、叔胺或其组合)、氰基中的一种或几种取代。在根据本专利技术第一方面所述的电解液中，二氧环醚在二次电池初期充电时能在正极侧优先分解并在正极活性材料表面形成一层均匀而稳定的保护膜，该保护膜能抑制电解液(有机溶剂或电解质盐)在高电位下的分解，同时也能抑制过渡金属在高电位下的溶出，有效改善二次电池高温存储产气。硅烷化合物与电解液在负极表面发生的硅烷化反应有效改善了负极的表面，引入的硅氧键更具灵活性，有助于在负极活性材料表面形成更具弹性的SEI膜，能更好地适应负极活性材料在充放电过程中的体积的变化。同时形成的SEI膜在循环过程保持了膜厚度不变，且该SEI膜有利于提高离子传导。同时硅烷化合物同电解液中痕量的氢氟酸反应生成的氟硅烷能吸附在正极表面，进一步保护正极的界面。当电解液中同时加入硅烷化合物和二氧环醚时，能综合利用硅烷化合物及二氧环醚的协调作用，在正负极表面形成良好的保护膜，可以降低正极表面的反应活性，抑制电解液在负极的还原及在正极高电位下的氧化分解，抑制过渡金属元素的溶出，同时降低二次电池在循环过程中的阻抗增长率，因此能够同时大幅提高二次电池的高温循环性能及高温存储性能。在根据本专利技术第一方面所述的电解液中，碳原子数为1～20的烷基可为链状烷基，也可为环烷基，位于环烷基的环上的氢可进一步被烷基取代。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的链状烷基或碳原子数为3～8的环烷基。更进一步优选地，选择碳原子数为1～4的链状烷基或碳原子数为5～7的环烷基。具体地，碳原子数为1～20的烷基可选自甲基、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、十二烷基、十六烷基或十八烷基。在根据本专利技术第一方面所述的电解液中，碳原子数为2～20的烯基可为环状烯基，也可为链状烯基。另外，烯基中双键的个数优选为1个。所述烯基中碳原子数优选的下限值为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2～10的烯基，进一步优选地，选择碳原子数为2～6的烯基，更进一步优选地，选择碳原子数为2～5的烯基。具体地，碳原子数为2～20的烯基可选自乙烯基、烯丙基、异丙烯基、戊烯基、环己烯基、环庚烯基或环辛烯基。在根据本专利技术第一方面所述的电解液中，碳原子数为2～20的炔基可为环状炔基，也可为链状炔基。另外，炔基中双键的个数优选为1个。所述炔基中碳原子数优选的下限值为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2～10的炔基，进一步优选地，选择碳原子数为2～6的炔基，更进一步优选地，选择碳原子数为2～5的炔基。具体地，碳原子数为2～20的炔基可选自乙炔基、炔丙基、异丙炔基、戊炔基、环己炔基、环庚炔基或环辛炔基。在根据本专利技术第一方面所述的电解液中，碳原子数为6～26的芳基可为苯基、苯烷基、至少含有一个苯基的芳基(如联苯基)、稠环芳烃基(如萘基、蒽基、菲基均可)，联苯基和稠环芳烃基还可进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电解液，包括：有机溶剂；溶于有机溶剂中的电解质盐；以及添加剂；其特征在于，所述添加剂包括：硅烷化合物，包括式1所示的化合物中的一种或几种；以及二氧环醚中的一种或几种；

【技术特征摘要】
1.一种电解液，包括：有机溶剂；溶于有机溶剂中的电解质盐；以及添加剂；其特征在于，所述添加剂包括：硅烷化合物，包括式1所示的化合物中的一种或几种；以及二氧环醚中的一种或几种；其中，R1、R2、R3各自独立地选自H、F、Cl、Br、碳原子数为1～20的烷基、碳原子数为1～20的烷氧基、碳原子数为2～20的烯基、碳原子数为2～20的烯氧基、碳原子数为2～20的炔基、碳原子数为2～20的炔氧基、碳原子数为6～26的芳基、碳原子数为6～26的芳氧基中的一种；R4选自碳原子数为1～20的亚烷基、碳原子数为2～20的亚烯基、碳原子数为2～20的亚炔基、碳原子数为6～26的亚芳基中的一种；R5选自H、碳原子数为1～20的烷基、碳原子数为1～20的烷氧基、碳原子数为2～20的烯基、碳原子数为2～20的烯氧基、碳原子数为2～20的炔基、碳原子数为2～20的炔氧基、碳原子数为6～26的芳基、碳原子数为6～26的芳氧基中的一种；烷氧基、烯氧基、炔氧基、芳氧基上的氢原子还可被F、Cl、Br中一种或几种取代；烷基、烯基、炔基、芳基、亚烷基、亚烯基、亚炔基、亚芳基上的氢原子还可被F、Cl、Br、磺酸基、磺酰基、胺基、氰基中的一种或几种取代。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，二氧环醚选自1,3-二氧戊环、1,...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢岚，史松君，王珂，王耀辉，雷腾，肖松松，
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