一种非水电解液、含有该非水电解液的动力电池及含有该动力电池的车辆制造技术

本发明专利技术公开了一种非水电解液、含有该非水电解液的电池，该非水电解液包括锂盐、有机溶剂和含有二恶唑酮类的添加剂，将该电解液应用于电池，该添加剂不仅具有良好的耐氧化性，且同时具有良好的成膜性能，并且电池在高电压4.4V下仍然表现出良好的循环性能，因而，较之添加现有技术的成膜添加剂，电解液表现出更好的高压稳定性和高温稳定性。

A non-aqueous electrolyte, a power battery containing the non-aqueous electrolyte and a vehicle containing the power battery

【技术实现步骤摘要】
一种非水电解液、含有该非水电解液的动力电池及含有该动力电池的车辆
本专利技术涉及非水电解液领域，具体地，涉及一种非水电解液、含有该非水电解液的动力电池及含有该动力电池的车辆。
技术介绍
在动力电池电解液中加入少量的负极成膜添加剂往往成为改善电池性能的有效手段。均匀而致密的SEI膜可以有效抑制电解液的持续还原分解，减少电解液的消耗，避免负电极表面结构降解，从而改善负电极的循环稳定性。现有技术中，碳酸亚乙烯酯VC作为锂离子电池常用的负极成膜添加剂，可以较好的改善石墨负极的循环性能，但VC的耐氧化性较差，并且容易发生聚合而变质。氟代碳酸乙烯酯FEC也是一种成膜性能优良的添加剂，但是FEC由于具有较低的轨道（HOMO）能量，使得耐氧化性得到提高。但是FEC在高温下非常不稳定，氟离子容易脱出，和电解液中的痕量水分反应生成HF，急剧劣化电池的性能。
技术实现思路
为解决上述问题，本申请提供了一种非水电解液，该非水电解液含有锂盐、第一有机溶剂和添加剂，其特征在于，所述添加剂具有式（1）所示的结构：式（1）式中，R为吸电子基团。优选的，R为卤原子、硝基、腈基、碳原子数为1-5的卤代烷基、碳原子数为1-5的硝基烷基、碳原子数为1-5的腈基烷基中的一种，其中卤原子为F、Cl、Br和I中的一种。优选的，R为卤原子、碳原子数为1-5的卤代烷基中的一种。优选的，R选自、、中的一种，其中X为H、卤原子、硝基、腈基、碳原子数为1-5的烷基、碳原子为1-5的卤代烷基、碳原子数为1-5的硝基烷基、碳原子数为1-5的腈基烷基中的一种。优选的，X包括H、卤原子、碳原子为1-5的卤代烷基中的一种。优选的，R为含氟基团。优选的，所述添加剂选自3-氟甲基-1,4,2-二恶唑酮、3-二氟甲基-1,4,2-二恶唑酮、3-三氟甲基-1,4,2-二恶唑酮、3-氟-1,4,2-二恶唑酮、3-苯基-1,4,2-二恶唑酮、3-对氟代苯基-1,4,2-二恶唑酮、3-间氟代苯基-1,4,2-二恶唑酮、3-邻氟代苯基-1,4,2-二恶唑酮、3-对氟甲基苯基-1,4,2-二恶唑酮、3-间氟甲基苯基-1,4,2-二恶唑酮、3-邻氟甲基苯基-1,4,2-二恶唑酮中的一种或多种。优选的，以所述非水电解液的总质量为基准，所述的添加剂的含量为0.05-50重量份。优选的，以所述非水电解液的总质量为基准，所述的添加剂的含量为0.05-20重量份。优选的，所述非水电解液还含有辅助添加剂，所述辅助添加剂包括1,3丙烷磺内酯、1,4丁烷磺内酯、丙烯基-1,3-磺酸内酯、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、亚硫酸丁烯酯、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、双草酸硼酸里，双氟磺酰亚胺锂中的一种或几种。优选的，以所述非水电解液的总质量为基准，所述辅助添加剂的含量为0.05-20重量份。优选的，所述第一有机溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸二丙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸亚乙烯酯、γ-丁内酯、磺内酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、甲硫醚、二乙基亚硫酸酯、甲酸甲酯、丙烯酸甲酯、丁酸甲酯和乙酸乙酯中的一种或几种。优选的，所述锂盐选自LiBOB、LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiClO4、LiCF3SO3、Li(CF3SO2)2N、LiC4F9SO3、LiAlO4、LiAsF6、LiAlCl4、LiCl、LiI和低脂肪酸碳酸锂中的一种或几种，所述锂盐的浓度为0.3-3mol/L。本申请的第二个目的，提供了一种电池，该电池包括电池壳体以及密封在电池壳体内的电芯和非水电解液，所述电芯包括正极、负极及隔膜，其特征在于，所述非水电解液为上述提供的非水电解液。本申请的第三个目的，提供了一种车辆，该车辆含有上本申请所述的电池。本申请的专利技术人在实验中偶然发现，将本申请所述结构的添加剂加入到电解液中，将该电解液应用于电池，电池高电压4.4V下表现出良好的循环性能，申请人通过进一步实验发现，该添加剂不仅具有良好的耐氧化性，且同时具有良好的成膜性能，因此将其添加至电解液中，较之添加现有技术的成膜添加剂，更具电解液表现出更好的稳定性和高温性能。具体实施方式现有的负极成膜添加剂虽能改善负极的循环性能，但仍然存在着各种各样的问题，如碳酸亚乙烯酯，耐氧化性较差，容易发生聚合而变质；而氟代碳酸乙烯酯，虽然耐氧化提高，但是在高温下非常不稳定，氟离子容易脱出，脱离出的氟离子容易和电解液中的少量水发生副反应生产HF，急剧劣化电池的性能。本申请针对上述问题，提供了非水电解液，该非水电解液含有锂盐、第一有机溶剂和添加剂，其特征在于，所述添加剂具有式（1）所示的结构：式（1）式中，R为吸电子基团。根据本申请提供的非水电解液，所述添加剂的结构式中，当R为吸电子基团时，具体地，R选自卤原子、硝基、腈基、碳原子数为1-5的卤代烷基、碳原子数为1-5的硝基烷基，碳原子数为1-5的腈基烷基；卤原子包括F、Cl、Br和I中的一种或几种，优选的，R包括卤原子、碳原子数为1-5的卤代烷基，本申请的专利技术人经过多次实验发现，当R选自吸电子作用较强的卤原子、碳原子数为1-5的卤代烷基时，所述添加剂具有最优的成膜效果，。当R为卤代烷基时，可以是链状卤代烷基，也可以是环状卤代烷基，链状卤代烷基可以为支链也可以为直链；优选的，选择碳原子数为1-5的卤代烷基，进一步优选的，卤代烷基为卤代甲基、卤代乙基，本申请的专利技术人经过多次实验发现，碳链长度跟溶解度有关，碳链越长，表明添加剂的非极性程度越高，而电解液本身是高极性的，根据相似相溶的原理，添加剂的碳链长度过长，添加剂的溶解度会变差；卤原子对烷基取代时，可以对全部氢原子或者部分氢原子取代。作为卤代烷基的实例，具体可以为三氟甲基、2-氟乙基、3-氟正丙基、2-氟异丙基、4-氟正丁基、3-氟仲丁基、5-氟正戊基、4-氟异戊基等，在上述具体的实例中，F可被Cl或B或I取代。当R为硝基烷基时，可以是链状硝基烷基，也可以是环状硝基烷基，链状硝基烷基可以为支链也可以为直链；优选的，选择碳原子数为1-5的硝基烷基，进一步优选的，硝基烷基选自硝基甲基、硝基乙基，本申请的专利技术人经过多次实验发现，当硝基烷基中碳原子数过多，碳链越长，表明添加剂的非极性程度越高，而本体电解液是高度极性的，根据相似相溶的原理，添加剂的溶解度会变差。硝基对烷基取代时，可以对全部氢原子或者部分氢原子取代。作为硝基烷基的实例，具体可以举出：三硝基甲基、2-硝基乙基、3-硝基正丙基、2-硝基异丙基、4-硝基正丁基、3-硝基仲丁基、5-硝基正戊基、4-硝基异戊基。当R为腈基烷基时，可以是链状腈基烷基，也可以是环状腈基烷基，链状腈基烷基可以为支链也可以为直链；优选的，选择碳原子数为1-5的腈基烷基，进一步优选的，腈基烷基为腈甲基，腈乙基。本申请的专利技术人经过多次实验发现，当腈基烷基中碳原子数过多，碳链越长，表明添加剂的非极性程度越高，而本体电解液是高度极性的，根据相似相溶的原理，添加剂的溶解度会变差。，腈基对烷基取代时，可以对全部氢原子或者部分氢原子取代。作为腈基烷基的实例，具体可以举出，三腈基甲基、2-腈基乙基、3-腈基正丙基、2-腈基异丙基、4-腈基正丁基、3-腈基仲丁基、5-腈基正戊基、4-腈基异戊基。根据本申请提供的非水电解液，所述添加剂的结构式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非水电解液，该非水电解液含有锂盐、第一有机溶剂和添加剂，其特征在于，所述添加剂具有式（1）所示的结构：

【技术特征摘要】
1.一种非水电解液，该非水电解液含有锂盐、第一有机溶剂和添加剂，其特征在于，所述添加剂具有式（1）所示的结构：式（1）式中，R为吸电子基团。2.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，R为卤原子、硝基、腈基、碳原子数为1-5的卤代烷基、碳原子数为1-5的硝基烷基、碳原子数为1-5的腈基烷基中的一种，其中卤原子为F、Cl、Br和I中的一种。3.根据权利要求2所述的非水电解液，其特征在于，R为卤原子、碳原子数为1-5的卤代烷基中的一种。4.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，R选自、、中的一种，其中X为H、卤原子、硝基、腈基、碳原子数为1-5的烷基、碳原子为1-5的卤代烷基、碳原子数为1-5的硝基烷基、碳原子数为1-5的腈基烷基中的一种。5.根据权利要求4所述的非水电解液，其特征在于，X为H、卤原子、碳原子为1-5的卤代烷基中的一种。6.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，R为含氟基团。7.根据权利要求6所述的非水电解液，其特征在于，所述添加剂选自3-氟甲基-1,4,2-二恶唑酮、3-二氟甲基-1,4,2-二恶唑酮、3-三氟甲基-1,4,2-二恶唑酮、3-氟-1,4,2-二恶唑酮、3-苯基-1,4,2-二恶唑酮、3-对氟代苯基-1,4,2-二恶唑酮、3-间氟代苯基-1,4,2-二恶唑酮、3-邻氟代苯基-1,4,2-二恶唑酮、3-对氟甲基苯基-1,4,2-二恶唑酮、3-间氟甲基苯基-1,4,2-二恶唑酮、3-邻氟甲基苯基-1,4,2-二恶唑酮中的一种或多种。8.根据权利要求1所述非水电解液，其特征在于，以所述非水电解液的总质量为基准，所述的添加剂的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张百爽，周青，官向国，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44