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氟碳表面活性剂。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，同时还可以增大电解液对正负极的浸润性，从而减小电化学储能装置内部的电极极化，使电化学储能装置具有较好的倍率性能、低温放电性能和高温存储性能。

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 includes sulfonate ring quaternary ammonium salt and fluorocarbon surfactant. Under the combined action of both of them, a dense, uniform and stable passivation film can be formed on the surface of the positive and negative electrodes of electrochemical energy storage devices, especially on the surface of negative electrodes, which can form a low impedance and dense solid electrolyte boundary film. At the same time, it can also increase the wettability of the electrolyte to the positive and negative electrodes, thereby reducing the electrode polarization inside the electrochemical energy storage device and making the electrochemical storage. The energy device has good rate performance, low temperature discharge performance and high temperature storage 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，使其当前成为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。目前，在锂离子电池中广泛应用的电解液包括以六氟磷酸锂为电解质盐和以环状碳酸酯以及链状碳酸酯的混合物为有机溶剂的电解液，然而上述电解液存在诸多不足，特别的是在高电压下，锂离子电池的高温存储性能较差，其中，电解液作为锂离子电池的重要组成部分，其对锂离子电池的电化学性能有着重大的影响。因此如何进一步优化电解液的组成对改善锂离子电池的性能至关重要。
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倍率性能、低温放电性能以及高温存储性能。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氟碳表面活性剂。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氟碳表面活性剂，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，同时还可以增大电解液对正负极的浸润性，从而减小电化学储能装置内部的电极极化，使电化学储能装置具有较好的倍率性能、低温放电性能和高温存储性能。具体实施方式下面详细说明根据本申请的电解液及电化学储能装置。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氟碳表面活性剂。在根据本申请第一方面所述的电解液中，所述电解液为液体电解液、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可在电化学储能装置的正、负极表面均生成一层致密且坚固的钝化膜，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、负极表面发生持续氧化和还原反应，进而减弱了电解液的分解，避免内阻上升，提高了电化学储能装置的高温存储性能。氟碳表面活性剂则可以大大提高电解液对电化学储能装置正、负极的润湿性，从而减少电化学储能装置内部的电极极化，使电化学储能装置具有良好的倍率和低温放电性能。因此，当电解液中同时加入磺酸酯环状季铵盐以及氟碳表面活性剂时，在两者的共同作用下，电化学储能装置具有较好的倍率性能、低温放电性能和高温存储性能。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，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可选自中的一种。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可选自下述化合物中的一种或几种；但本申请不限于此；化合物1-1、化合物1-2、化合物1-3、化合物1-4、化合物1-5、化合物1-6。在根据本申请第一方面所述的电解液中，所述氟碳表面活性剂选自式2所示的化合物中的一种或几种；在式2中，x为1～5内的整数，y为1～10内的整数，R21选自H、取代或未取代的C1～4的烷基或烷氧基中的一种。C2F5(CF2CF2)xCH2CH2O(CH2CH2O)yR21式2在根据本申请第一方面所述的电解液中，优选地，x为1～3内的整数。在根据本申请第一方面所述的电解液中，优选地，y为2～5内的整数。在根据本申请第一方面所述的电解液中，优选地，R21选自H、取代或未取代的C1～2的烷基或烷氧基中的一种。在根据本申请第一方面所述的电解液中，具体地，所述氟碳表面活性剂可选自C2F5(CF2CF2)2CH2CH2O(CH2CH2O)2H(化合物2-1)、C2F5(CF2CF2)1CH2CH2O(CH2CH2O)10H(化合物2-2)、C2F5(CF2CF2)1CH2CH2O(CH2CH2O)10CH3(化合物2-3)、C2F5(CF2CF2)1CH2CH2O(CH2CH2O)10OCH3(化合物2-4)、C2F5(CF2CF2)2CH2CH2O(CH2CH2O)10OCH2CH3(化合物2-5)中的一种或几种。在根据本申请第一方面所述的电解液中，磺酸酯环状季铵盐的含量过低，形成的正负极钝化膜并不足以阻止电解液进一步反应，对电化学储能装置性能的改善也不明显；而含量过高，则其在正负极上的阻抗增加，会恶化电化学储能装置的性能。优选地，所述磺酸酯环状季铵盐的含量为所述电解液总质量的0.05％～10％。进一步优选地，所述磺酸酯环状季铵盐的含量为所述电解液总质量的0.1％～5％。在根据本申请第一方面所述的电解液中，如果氟碳表面活性剂的含量过低，对高电压下电化学储能装置的倍率性能和低温放电性能的改善不明显；而如果含量过高，则会造成电解液的粘度过大，对电化学储能装置的动力学性能也会产生恶化。优选地，所述氟碳表面活性剂的含量为所述电解液总质量的0.01％～1％。进一步优选地，所述氟碳表面活性剂的含量为所述电解液总质量的0.05％～0.1％。在根据本申请第一方面所述的电解液中，所述电解质盐的含量为所述电解液总质量的6％～25％，优选地，所述电解质盐的含量为所述电解液总质量的6％～20％，进一步优选地，所述电解质盐的含量为所述电解本文档来自技高网...

【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氟碳表面活性剂。

【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氟碳表面活性剂。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，所述磺酸酯环状季铵盐选自下述化合物中的一种或几种：5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述氟碳表面活性剂选自式2所示的化合物中的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小梅，姜彬，付成华，刘继琼，周艳，朱建伟，韩昌隆，刘文浩，
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