电解液及电化学储能装置制造方法及图纸

本申请提供一种电解液及电化学储能装置。所述电解液包括电解质盐以及添加剂。所述添加剂包括磺酸酯环状季铵盐以及二氧杂环化合物。在两者的共同作用下，可以使电化学储能装置的正、负极表面均形成一层致密、均匀且稳定的钝化膜，尤其是在负极表面能够形成低阻抗且致密的固态电解质界面膜，可减少正、负极与电解液的接触，从而避免电解液在正、负极表面发生持续氧化和还原反应，进而减弱了电解液的分解和电化学储能装置的内阻上升，使电化学储能装置具有较好的高温存储性能和高温循环性能。

Electrolyte and electrochemical energy storage device

The application provides an electrolyte and an electrochemical energy storage device. The electrolyte comprises an electrolyte salt and an additive. The additive comprises sulfonate cyclic quaternary ammonium salt and dioxane heterocyclic compound. Under the combined action of both, a dense, uniform and stable passivation film can be formed on the surface of positive and negative electrodes of electrochemical energy storage device, especially on the surface of negative electrode, it can form a low impedance and dense solid electrolyte boundary film, which can reduce the contact between positive and negative electrodes and electrolyte, thereby avoiding the continuous oxidation and reduction reaction of electrolyte on the surface of positive and negative electrodes. The decomposition of electrolyte and the rise of internal resistance of the electrochemical energy storage device are weakened, and the electrochemical energy storage device has better high temperature storage performance and high temperature cycle performance.

【技术实现步骤摘要】
电解液及电化学储能装置
本申请涉及储能装置领域，尤其涉及一种电解液及电化学储能装置。
技术介绍
随着化石能源的日益枯竭及环境污染的压力越来越大，汽车行业迫切需要一种新型能源为其提供驱动，锂离子电池由于具有能量密度高、无记忆效应、工作电压高等特点脱颖而出，使其成为当前新能源汽车动力电源的首选方案。然而随着电子产品市场需求的扩大及动力、储能设备的发展，人们对锂离子电池的要求不断提高，开发具有高能量密度且满足快速充放电的锂离子电池成为当务之急。目前，有效的方法是提高电极活性材料的电压、压实密度以及选择合适的电解液。当我们为了满足产品使用要求而提高锂离子电池的能量密度时(如提高电池电压)，相当于提高了锂离子电池安全的不确定性。例如，当锂离子电池在高温下使用时，电解液会在正负极上发生剧烈的氧化和还原反应，产生大量气体，导致锂离子电池膨胀。这不仅会导致锂离子电池损坏，同时也会导致使用该锂离子电池的设备损坏，严重的时候会由于锂离子电池膨胀变形而导致锂离子电池内部发生短路或是锂离子电池包装胀破导致可燃性的电解液泄露，有引起火灾等安全事故的风险。因此需要有效的技术解决电解液的分解以及锂离子电池胀气的问题。
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电化学储能装置，所述电化学储能装置具有较好的高温存储性能和高温循环性能。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，其包括电解质盐以及添加剂。所述添加剂包括磺酸酯环状季铵盐以及二氧杂环化合物。在本申请的另一方面，本申请提供了一种电化学储能装置，其包括本申请一方面的电解液。相对于现有技术，本申请的有益效果为：本申请的电解液添加剂包括磺酸酯环状季铵盐以及二氧杂环化合物，其可以使电化学储能装置的正、负极表面均形成一层致密、均匀且稳定的钝化膜，尤其是在负极表面能够形成低阻抗且致密的固态电解质界面膜(SEI膜)，可减少正、负极与电解液的接触，从而避免电解液在正、负极表面发生持续的氧化和还原反应，进而减弱了电解液的分解和电化学储能装置的内阻上升，使电化学储能装置具有较好的高温存储性能和高温循环性能。具体实施方式下面详细说明根据本申请的电解液和电化学储能装置。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以及添加剂。所述添加剂包括磺酸酯环状季铵盐以及二氧杂环化合物。在根据本申请第一方面所述的电解液中，所述磺酸酯环状季铵盐选自式1所示的化合物中的一种或几种；在式1中，R11选自-CN、取代或未取代的C1～12的烷基、取代或未取代的C2～12的烯基、取代或未取代的C2～12的炔基、取代或未取代的C1～12的烷氧基、取代或未取代的C1～12的酰氧基中的一种；R12选自取代或未取代的C1～12的亚烷基、取代或未取代的C2～12的亚烯基、取代或未取代的C2～12的亚炔基、取代或未取代的C1～12的亚烷酰基中的一种；R13选自取代或未取代的C1～12的烷基、取代或未取代的C2～12的烯基、取代或未取代的C2～12的炔基、取代或未取代的C1～12的烷氧基、取代或未取代的C1～12的酰氧基、取代或未取代的C6～22的芳基、取代或未取代的C5～22的芳杂基中的一种；R14选自取代或未取代的C1～3的亚烷基；取代基选自-CN、卤素原子中的一种或几种。在式1中，表示阴离子，选自F-、NO3-、SO42-、PF6-、PF4-、AsF6-、中的一种。在根据本申请第一方面所述的电解液中，所述二氧杂环化合物可为五元环状化合物、六元环状化合物、七元环状化合物、八元环状化合物中的一种。优选地，可为五元环状化合物、六元环状化合物、七元环状化合物中的一种。进一步优选地，可为五元环状化合物、六元环状化合物中的一种。其中，在环上有几个原子，该环就称“几元环”。具体地，所述二氧杂环化合物可选自式2、式3所示的化合物中的一种或几种；在式2中，a为1～3内的整数，R21、R22、R23、R24各自独立地选自H、卤素原子、氰基、羧基、磺酸基、C1～20的烷基或卤代烷基、C2～20的不饱和烃基或卤代不饱和烃基中的一种；在式3中，b为1～3内的整数，R31、R32、R33、R34、R35各自独立地选自H、卤素原子、氰基、羧基、磺酸基、C1～20的烷基或卤代烷基、C2～20的不饱和烃基或卤代不饱和烃基中的一种，其中，卤素原子为F、Cl、Br、I。在根据本申请第一方面所述的电解液中，所述电解液可为液体电解液、固态聚合物电解液或凝胶聚合物电解液。由于液态电解液与固态聚合物电解液、凝胶聚合物电解液的作用机理相似，因此在本申请中仅以液态电解液举例进行说明。在根据本申请第一方面所述的电解液中，所述磺酸酯环状季铵盐以及二氧杂环化合物可以使电化学储能装置的正、负极表面均形成一层致密、均匀且稳定的钝化膜，尤其是在负极表面能够形成低阻抗且致密的固态电解质界面膜(SEI膜)，减少正、负极与电解液的接触，从而可以避免电解液在正、负极表面发生持续的氧化反应和还原反应，进而减弱了电解液的分解，避免内阻上升，使电化学储能装置具有较好的高温存储性能和高温循环性能。其原因在于，电化学储能装置在化成时，其正、负极表面可形成一层钝化膜，当电解液中含有磺酸酯环状季铵盐时，其阳离子基团具有的特殊结构(即所述磺酸酯环状季铵盐的阳离子基团部分由带单位正电荷的环状季铵头部和功能性的磺酸酯尾部通过中间的有机碳链连接而成)，可以使带单位正电荷的环状季铵头部在还原电位为1.5V时，能够带动整个阳离子基团主动靠近负极而被优先还原分解断裂，并释放出功能性的磺酸酯尾部，其可以在负极表面优先建立一层由烷基磺酸金属盐(RSO3X)等物质组成的SEI膜，由于烷基磺酸金属盐具有较高的本征离子传导率，且具有很高的热稳定性，故由此在负极表面形成的SEI膜具有内部结构致密且均匀、阻抗低、高温性能优异等特点，可以改善电化学储能装置的高温存储性能和高温循环性能。二氧杂环化合物则可在正极被氧化，从而在正极表面形成结构致密且均匀、高温性能优异的钝化膜，可进一步改善电化学储能装置的高温存储性能和高温循环性能。因此，当电解液中同时加入磺酸酯环状季铵盐以及二氧杂环化合物时，在两者的共同作用下，电化学储能装置具有较好的高温存储性能和高温循环性能。在根据本申请第一方面所述的电解液中，在式1中，优选地，R11选自取代或未取代的C1～6的烷基或卤代烷基中的一种，R12选自取代或未取代的C1～12的亚烷基中的一种，R13选自取代或未取代的C1～6的烷基或卤代烷基中的一种，R14选自取代或未取代的C1～2的亚烷基中的一种。在根据本申请第一方面所述的电解液中，所述磺酸酯环状季铵盐的阳离子基团选自中的一种。在根据本申请第一方面所述的电解液中，具体地，所述磺酸酯环状季铵盐选自下述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，在式2中，优选地，a为1～2内的整数。在根据本申请第一方面所述的电解液中，在式2中，R21、R22可以互不相同，也可以完全相同。在根据本申请第一方面所述的电解液中，在式2中，当a取2以上的整数时，除连接有取代基R21、R22的碳原子外，位于剩余碳原子位置上的取代基可以相同，也可以完全不同，又或者是两个以上取代基相同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解液，包括：电解质盐；以及添加剂；其特征在于，所述添加剂包括磺酸酯环状季铵盐以及二氧杂环化合物。

【技术特征摘要】
1.一种电解液，包括：电解质盐；以及添加剂；其特征在于，所述添加剂包括磺酸酯环状季铵盐以及二氧杂环化合物。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述磺酸酯环状季铵盐选自式1所示的化合物中的一种或几种；在式1中，R11选自-CN、取代或未取代的C1～12的烷基、取代或未取代的C2～12的烯基、取代或未取代的C2～12的炔基、取代或未取代的C1～12的烷氧基、取代或未取代的C1～12的酰氧基中的一种；R12选自取代或未取代的C1～12的亚烷基、取代或未取代的C2～12的亚烯基、取代或未取代的C2～12的亚炔基、取代或未取代的C1～12的亚烷酰基中的一种；R13选自取代或未取代的C1～12的烷基、取代或未取代的C2～12的烯基、取代或未取代的C2～12的炔基、取代或未取代的C1～12的烷氧基、取代或未取代的C1～12的酰氧基、取代或未取代的C6～22的芳基、取代或未取代的C5～22的芳杂基中的一种；R14选自取代或未取代的C1～3的亚烷基；取代基选自-CN、卤素原子中的一种或几种；表示阴离子，选自F-、NO3-、SO42-、PF6-、PF4-、AsF6-、(FSO2)2N-、中的一种。3.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于，所述磺酸酯环状季铵盐的阳离子基团选自中的一种。4.根据权利要求3所述的电解液，其特征在于，所述磺酸酯环状...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小梅，付成华，韩昌隆，
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