电解液和使用其的电化学装置制造方法及图纸

本申请涉及电解液和使用其的电化学装置。所述电解液包括环状氟代碳酸酯、链状氟代碳酸酯和氟醚化合物，其中基于所述电解液的重量，所述环状氟代碳酸酯的重量百分比为15wt％‑80wt％。本申请提供的电解液具有较高的电导率以及较好的电化学稳定性和安全性能，可以显著改善电池的循环性能，尤其满足锂金属电池长循环的需求，在锂金属电池中具有非常大的应用价值。

Electrolyte and its electrochemical device

【技术实现步骤摘要】
电解液和使用其的电化学装置
本申请涉及电化学装置
，且更具体来说涉及一种电解液和使用其的电化学装置。
技术介绍
在众多电化学装置中，锂离子电池由于具有环境友好、工作电压高、比容量大和循环寿命长等优点而得到广泛应用，成为当今世界最具发展潜力的新型绿色化学电源，其中包装厚度小，质量轻的软包电池受到人们的青睐。然后随着锂离子电池行业的发展，人们对锂离子电池提出了更高的要求：更加轻薄、更小和更高能量密度。锂金属是最为理想的负极材料，发展锂金属电池对提高电池能量密度至关重要。因为锂金属具有最低的化学电势(-3.04V)以及具有非常高的反应活性，一般的液态电解液与锂金属的反应活性高，在电极表面形成的固体电解质界面膜(SEI)不稳定，锂金属电池在循环过程中库伦效率会非常低，且锂枝晶刺穿隔离膜造成短路会带来安全风险。因此，开发能够满足长循环、大倍率充放电需求的电化学装置(例如锂金属电池)的液态电解液至关重要。
技术实现思路
本申请提供一种电解液和使用其的电化学装置以试图在至少某种程度上解决至少一种存在于相关领域中的问题。根据一些实施例，本申请提供一种电解液，其包括环状氟代碳酸酯、链状氟代碳酸酯和氟醚化合物，其中基于所述电解液的重量，所述环状氟代碳酸酯的重量百分比为约15wt％-约80wt％。根据一些实施例，基于所述电解液的重量，所述环状氟代碳酸酯的重量百分比为X，所述链状氟代碳酸酯和所述氟醚化合物的重量百分比的和为Y，其中X和Y满足如下条件：约0.25≤Y/X≤约5.7。根据一些实施例，X和Y满足如下条件：约0.67≤Y/X≤约5。根据一些实施例，基于所述电解液的重量，所述链状氟代碳酸酯的重量百分比为约5wt％-约70wt％，且所述氟醚化合物的重量百分比为约5wt％-约70wt％。根据一些实施例，所述环状氟代碳酸酯包括式I化合物：其中R1、R2、R3及R4各自独立地选自氢、氟原子、1-12个碳原子的烷基、1-12个碳原子的氟代烷基、3-12个碳原子的环烷基、3-12个碳原子的氟代环烷基、2-12个碳原子的烯基、2-12个碳原子的氟代烯基、3-12个碳原子的杂环基团或3-12个碳原子的氟代杂环基团，且其中R1、R2、R3及R4中的至少一者为氟原子、1-12个碳原子的氟代烷基、3-12个碳原子的氟代环烷基、2-10个碳原子的氟代烯基或3-12个碳原子的氟代杂环基团。根据一些实施例，所述环状氟代碳酸酯包括如下化合物中的至少一种：氟代碳酸乙烯酯、4,5-二氟代碳酸乙烯酯或4,4,5,5-四氟代碳酸乙烯酯。根据一些实施例，所述链状氟代碳酸酯包括式II化合物：其中R5、R6各自独立地选自氢、氟原子、1-12个碳原子的烷基、1-12个碳原子的氟代烷基、1-12个碳原子的烷氧基、1-12个碳原子的氟代烷氧基、2-12个碳原子的烯基、2-12个碳原子的氟代烯基，6-26个碳原子的芳基、6-26个碳原子的氟代芳基，且R5和R6中的至少一者为1-12个碳原子的氟代烷基、1-12个碳原子的氟代烷氧基、2-12个碳原子的氟代烯基或6-26个碳原子的氟代芳基。根据一些实施例，所述链状氟代碳酸酯包括如下化合物中的至少一种：甲基三氟乙基碳酸酯、2,2,3,3-四氟丙基碳酸甲酯或二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯。根据一些实施例，所述氟醚化合物包括式III、式IV、式V或式VI的化合物中的至少一种：Rf1–O–Rf2式III，Rf1–O–R式IV，Rf1–O–(R'–O)n–Rf2式V，Rf1–O–(R'–O)n–R式VI，其中在式III、IV、V、VI中，Rf1和Rf2各自独立地选自至少一个氢原子被氟基取代的直链或支链的1-12个碳原子的氟代烷基，R为直链或支链的1-12个碳原子的烷基，R'为直链或支链的1-5个碳原子的亚烷基，并且n为1至5的整数。根据一些实施例，所述氟醚化合物包括如下化合物中的至少一种：CF3CH2OCH2CF3、HCF2CF2OCH2CF3、HCF2CF2OCH2CF2CF2H、(CF3)2CFCF(CF2CF3)(OCH3)、CF3CHFCF2CH(CH3)OCF2CHFCF3、HCF2CF2CH2OCF2CF2CF2CF2H、HCF2CF2OCH2CF3、HCF2CF2OCH2CH2OCF2CF2H、HCF2CF2OCH2CH2CH2OCF2CF2H、HCF2CF2CH2OCF2CF2CF2H、HCF2CF2OCH2CH2OCF2CF2CF2H、HCF2CF2OCH2CH2CH2OCF2CF2CF2H、CH3OCH2CH2OCH2CH2F、CH3OCH2CH2OCH2CF3、CH3OCH2CH(CH3)OCH2CH2F、CH3OCH2CH(CH3)OCH2CF3、FCH2CH2OCH2CH2OCH2CH2F、FCH2CH2OCH2CH(CH3)OCH2CH2F、CF3CH2O(CH2CH2O)2CH2CF3或CF3CH2OCH2CH(CH3)OCH2CF3。根据一些实施例，所述电解液进一步包括添加剂，所述添加剂包括如下化合物中的至少一种：碳酸乙烯亚乙酯、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、甲烷二磺酸亚甲酯、4-三氟代甲基碳酸乙烯酯、1,3,2-二噁唑噻吩-2,2-二氧化物、氟代碳酸乙烯酯、亚硫酸亚乙酯、碳酸亚乙烯酯、丁二酸酐、亚硫酸丙烯酯、丙烯基-1,3-磺酸内酯、双(三甲基硅基)硫酸酯、硝酸锂、N-甲基,丁基吡咯烷双三氟甲磺酰亚胺盐、N-甲基,丙基哌啶双三氟甲磺酰亚胺盐、1,3-二噁烷、1,4-二氧六环、1,2-双(氰乙氧基)乙烷、己二腈、反丁烯二腈、丁二腈、1,3,5-戊三甲腈、1,3,6-己三甲腈、1,2,3-三(2-氰基乙氧基)丙烷或氟代酰基羟胺化合物，其中所述氟代酰基羟胺化合物包括式VII化合物：其中R9、R10各自独立地选自1-12个碳原子的烃基或1-12个碳原子的氟代烃基，R11选自氢原子或1-6个碳原子的烃基，且R9、R10中的至少一者为1-12个碳原子的氟代烃基。根据一些实施例，所述氟代酰基羟胺化合物包括N,O-双(三氟乙酰基)羟胺、N-甲氧基-N-甲基-2,2,2-三氟乙酰胺或其组合。根据一些实施例，基于所述电解液的重量，所述添加剂的重量百分比为约0.05wt％-约15wt％。本申请的另一些实施例提供了一种电化学装置，其中所述电化学装置包括上述任意一个实施例的电解液。本申请的另一些实施例提供了一种电子装置，其中所述电子装置包括上述任意一个实施例的电子装置。本申请提供的电解液具有较高的电导率以及较好的电化学稳定性和安全性能，可以显著改善电化学装置的循环性能并满足锂金属电池长循环的需求，在电化学装置中，特别是锂金属电池，具有非常大的应用价值。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。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。本申请的实施例不应该被解释为对本申请的限制。如本申请中所使用，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“约”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％、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解液，其包括环状氟代碳酸酯、链状氟代碳酸酯和氟醚化合物，其中基于所述电解液的重量，所述环状氟代碳酸酯的重量百分比为15wt％‑80wt％。

【技术特征摘要】
1.一种电解液，其包括环状氟代碳酸酯、链状氟代碳酸酯和氟醚化合物，其中基于所述电解液的重量，所述环状氟代碳酸酯的重量百分比为15wt％-80wt％。2.根据权利要求1所述的电解液，其中基于所述电解液的重量，所述环状氟代碳酸酯的重量百分比为X，所述链状氟代碳酸酯和所述氟醚化合物的重量百分比的和为Y，其中X和Y满足如下条件：0.25≤Y/X≤5.7。3.根据权利要求1所述的电解液，其中基于所述电解液的重量，所述链状氟代碳酸酯的重量百分比为5wt％-70wt％，所述氟醚化合物的重量百分比为5wt％-70wt％。4.根据权利要求1所述的电解液，其中所述环状氟代碳酸酯包括式I化合物，所述链状氟代碳酸酯包括式II化合物：其中R1、R2、R3及R4各自独立地选自氢、氟原子、1-12个碳原子的烷基、1-12个碳原子的氟代烷基、3-12个碳原子的环烷基、3-12个碳原子的氟代环烷基、2-12个碳原子的烯基、2-12个碳原子的氟代烯基、3-12个碳原子的杂环基团或3-12个碳原子的氟代杂环基团，且其中R1、R2、R3及R4中的至少一者为氟原子、1-12个碳原子的氟代烷基、3-12个碳原子的氟代环烷基、2-12个碳原子的氟代烯基或3-12个碳原子的氟代杂环基团；其中R5、R6各自独立地选自氢、氟原子、1-12个碳原子的烷基、1-12个碳原子的氟代烷基、1-12个碳原子的烷氧基、1-12个碳原子的氟代烷氧基、2-12个碳原子的烯基、2-12个碳原子的氟代烯基，6-26个碳原子的芳基、6-26个碳原子的氟代芳基，且R5和R6中的至少一者为1-12个碳原子的氟代烷基、1-12个碳原子的氟代烷氧基、2-12个碳原子的氟代烯基或6-26个碳原子的氟代芳基。5.根据权利要求1所述的电解液，其中所述环状氟代碳酸酯包括如下化合物中的至少一种：氟代碳酸乙烯酯、4,5-二氟代碳酸乙烯酯或4,4,5,5-四氟代碳酸乙烯酯；所述链状氟代碳酸酯包括如下化合物中的至少一种：甲基三氟乙基碳酸酯、2,2,3,3-四氟丙基碳酸甲酯或二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯。6.根据权利要求1所述的电解液，其中所述氟醚化合物包括式III、式IV、式V或式VI的化合物中的至少一种：Rf1–O–Rf2式III，Rf1–O–R式IV，Rf1–O–(R'–O)n–Rf2式V，Rf1–O–(R'–O)n–R式VI，其中在式III、IV、V、VI中，Rf1和Rf2各自独立地选自至少一个氢原子被氟基取代的直链或支链的1-12个碳原子的氟代烷基，R为直链或支链的1-12个碳原子的烷基，R'为直链或支链的1-5个碳原子的亚烷基，并且n为1至5的整数。7.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：文倩，王斌，彭谢学，郑建明，
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