本发明专利技术提出了一种含‑S‑F基团化合物的电解液，涉及锂离子电池领域，含‑S‑F基团的化合物，电解液还含有腈类化合物。本发明专利技术还提供了一种电化学装置，包括含有正极活性材料的正极片、含有负极活性材料的负极片、隔离膜以及上述含‑S‑F基团化合物的电解液，本发明专利技术的电解液包括含‑S‑F基团的化合物以及腈类化合物，S‑F键容易断裂，在正、负极片表面成薄而致密的LiF膜，提高室温下电池倍率性能及循环稳定性，其氧化或还原可形成高温稳定的硫酸盐或亚硫酸盐保护膜，提高电池的高温性能；腈类化合物可提升电芯的浮充性能。
An electrolyte containing - s-f group compound and its electrochemical device
【技术实现步骤摘要】
一种含-S-F基团化合物的电解液及其电化学装置
本专利技术涉及锂离子电池领域，特别涉及一种含-S-F基团化合物的电解液及其电化学装置。
技术介绍
随着人们生活水平的不断提升，储能装置已成为现代移动电子产品不可或缺的一部分，特别是锂离子电池，越来越广泛的应用到手机、电脑、无人机、电动车等移动设备领域。目前，对锂离子电池来说，减小其体积，提升其能量密度是一个重要的研究方向，其中，提升正极材料比容量是提高能量密度的重要手段。但是，比容量的提高(如，LCO电压的提升或NCM中Ni含量的提升)会促进电解液的氧化分解，进而导致正负极表面SEI膜厚度增加，从而降低电池的使用寿命。因此，解决高能量密度电池的循环及存储性能是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术提出一种含-S-F基团化合物的电解液及其电化学装置，解决了现有技术中锂离子电池比容量提高时电池循环寿命差的问题。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种含-S-F基团化合物的电解液，所述含-S-F基团的化合物通式为式I：其中，R1选自取代或未取代的C1～C12烷基或烷氧基、取代或未取代的C2～C12烯基或烯氧基、取代或未取代的C2～C12炔基或炔氧基、取代或未取代的C3～C12环烷基或环氧烷基或硼氧烷基、取代或未取代的C6～C12芳基中的一种。可选地，式I化合物选自下面化合物中的至少一种：乙烯磺酰氟、1,1-二氟磺酰基乙烷、、环戊烷-1,3-二磺酰氟、十五氟基-1-庚烷磺酰氟、全氟辛基磺酰氟、正丁烷磺酰氟、1-全氟丙烷磺酰氟、全氟癸烷磺酰氟、本磺酰氟、对甲基苯磺酰氟、2-氟苯磺酰氟、2-氰基-本磺酰氟、2-甲基苯磺酰氟、4-氟苯磺酰氟、乙基磺酰基氟、2,4-二甲基苯磺酰氟。可选地，所述电解液还含有腈类化合物，包括式II、式III、式IV中的至少一种：其中，R2、R3、R4各自独立选自取代或未取代的C1～C12烷基或烷氧基、取代或未取代的C2～C12烯基或烯氧基、取代或未取代的C2～C12炔基或炔氧基、取代或未取代的C3～C12环烷基或环氧烷基、取代或未取代的C6～C12芳基，其中经取代时，取代基为烷基、烯基、炔基或卤素。可选地，所述式II化合物、式III化合物、式IV化合物选自下列化合物中的至少一种：1,3,5-环己烷三腈、1,3,5-苯三氰、3,4,5(2,4,5)(2,4,6)(2,3,6)-三氟苯腈、三氰甲烷、甲烷四甲腈、对苯二腈、间苯二甲腈、二氰基苯、己二腈、癸二腈、壬二腈、1,6二氰基乙烷、吡啶-3,4-二腈、2,5-二氰基吡啶、顺顺-丙二腈、四氟邻苯二腈、吡啶-2，3-二甲腈、4-氰基庚二腈、四氟对苯二腈、六氟戊二腈、丁二腈、乙氧基亚甲基丙二腈、1,2,3-丙三甲腈、八氟-1,6-己烷二腈、(甲氧基亚甲基)丙二腈、六氟环三磷腈、乙烯-1,1,2-三甲腈、2,3,5,6-吡嗪四腈、1,2,4,5-四氰基苯、丙四甲腈、乙烷四甲腈、四氟丁二腈、1，3，6己烷三腈、反丁烯二腈、对三氟甲基苯腈、2-(三氟甲基)吡啶-3-甲腈、1H-1,2,4-三唑-1-乙腈、乙二醇双丙腈醚。可选地，所述电解液还包括环状磺酸酯或硫酸酯、羧酸酯或氟代羧酸酯、氟代醚、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、二氟磷酸锂、三(三甲基硅基)磷酸酯或三乙烯基三甲基环三硅氧烷、1,4二氧六环及酸酐等中的一种或多种。本专利技术还提供了一种电化学装置，包括含有正极活性材料的正极片、含有负极活性材料的负极片、隔离膜以及所述电解液。可选地，正极活性材料包括含一种或多种能够脱嵌锂离子的正极活性物质、正极粘合剂和正极导电剂。可选地，正极活性物质包括含锂化合物。可选地，含锂化合物包括锂过渡金属复合氧化物或锂过渡金属磷酸盐化合物中的至少一种。可选地，锂过渡金属复合氧化物为包含Li和一种或多种过渡金属元素作为构成元素的氧化物。可选地，锂过渡金属磷酸盐化合物为包含Li和一种或多种过渡金属元素作为构成元素的磷酸盐化合物。可选地，过渡金属元素为Co、Ni、Mn、Fe中的一种或多种，由此获得更高的电压。锂过渡金属复合氧化物、锂过渡金属磷酸盐化合物的化学式分别为LixM1O2和LiyM2PO4。在化学式中，M1和M2分别表示一种或多种过渡金属元素，x和y的值随充放电状态而变化，0.05≤x≤1.10，0.05≤y≤1.10。可选地，含锂化合物的表面上具有涂层，或者可与另外一种具有涂层的化合物混合。可选地，涂层为涂覆元素的氧化物、涂覆元素的氢氧化物、涂覆元素的羟基氧化物、涂覆元素的碳酸氧化物或涂覆元素的羟基碳酸盐中的至少一种涂覆元素化合物。可选地，所述涂覆元素化合物为无定形体或结晶体。可选地，所述涂覆元素为Mg、Al、Co、K、Na、Ca、Si、Ti、V、Sn、Ge、Ga、B、As、Zr或它们的混合物。可选地，正极导电剂为碳材料、金属材料或导电聚合物。可选地，所述负极活性材料为天然石墨、人造石墨、中间相微碳球、硬碳、软碳、硅、硅-碳复合物、Li-Sn合金、Li-Sn-O合金、Sn、SnO、SnO2、尖晶石结构的锂化TiO2-Li4Ti5O12、Li-Al合金中的至少一种，其中硅-碳复合物是指基于硅-碳负极活性材料的重量包含至少10wt％的硅。可选地，隔离膜为聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺和芳纶中的至少一种。可选地，隔离膜包括多孔层，多孔层设置在隔离膜的至少一个表面上。可选地，所述多孔层包括无机颗粒和粘结剂。可选地，所述无机颗粒为氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、二氧化铪、氧化锡、二氧化铈、氧化镍、氧化锌、氧化钙、氧化锆、氧化钇、碳化硅、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙和硫酸钡中的至少一种。可选地，粘结剂为聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素纳、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯和聚六氟丙烯中的至少一种。本专利技术的有益效果是：本专利技术的电解液包括含-S-F基团的化合物以及腈类化合物，其中，含-S-F基团的化合物中的S-F键容易断裂，可有效在正、负极片表面成薄而致密的LiF膜，提高室温下电池倍率性能及循环稳定性，其氧化或还原可形成高温稳定的硫酸盐或亚硫酸盐保护膜，提高电池的高温性能；腈类化合物可进一步提升电芯的浮充性能。具体实施方式以下描述充分地示出本文的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本文的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。本文中，术语“第一”、“第二”等仅被用来将一个元素与另一个元素区分开来，而不要求或者暗示这些元素之间存在任何实际的关系或者顺序。实际上第一元素也能够被称为第二元素，反之亦然。下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含-S-F基团化合物的电解液，其特征在于，所述含-S-F基团的化合物通式为式I：/n
【技术特征摘要】
1.一种含-S-F基团化合物的电解液，其特征在于，所述含-S-F基团的化合物通式为式I：
其中，R1选自取代或未取代的C1～C12烷基或烷氧基、取代或未取代的C2～C12烯基或烯氧基、取代或未取代的C2～C12炔基或炔氧基、取代或未取代的C3～C12环烷基或环氧烷基或硼氧烷基、取代或未取代的C6～C12芳基中的一种。
2.如权利要求1所述的一种含-S-F基团化合物的电解液，其特征在于，式I化合物选自下面化合物中的至少一种：
乙烯磺酰氟、1,1-二氟磺酰基乙烷、环戊烷-1,3-二磺酰氟、十五氟基-1-庚烷磺酰氟、全氟辛基磺酰氟、正丁烷磺酰氟、1-全氟丙烷磺酰氟、全氟癸烷磺酰氟、本磺酰氟、对甲基苯磺酰氟、2-氟苯磺酰氟、2-氰基-本磺酰氟、2-甲基苯磺酰氟、4-氟苯磺酰氟、乙基磺酰基氟、2,4-二甲基苯磺酰氟。
3.如权利要求1所述的一种含-S-F基团化合物的电解液，其特征在于，所述电解液还含有腈类化合物，包括式II、式III、式IV中的至少一种：
其中，R2、R3、R4各自独立选自取代或未取代的C1～C12烷基或烷氧基、取代或未取代的C2～C12烯基或烯氧基、取代或未取代的C2～C12炔基或炔氧基、取代或未取代的C3～C12环烷基或环氧烷基、取代或未取代的C6～C12芳基，其中经取代时，取代基为烷基、烯基、炔基或卤素。
4.如权利要求3所述的一种含-S-F基团化合物的电解液，其特征在于，所述式II化合物、式III化合物、式IV化合物选自下列化合物中的至少一种：
1,3,5-环己烷三腈、1,3,5-苯三氰、3,4,5(2,4,5)(2,4,6)(2,3,6)-三氟苯腈、三氰甲烷、甲烷四甲腈、对苯二腈、间苯二甲腈、二氰基苯、己二腈、癸二腈、壬二腈、1,6二氰基乙烷、吡啶-3,4-二腈、2,5-二氰基吡啶、顺顺-丙二腈、四氟邻苯二腈、吡啶-2，3-二甲腈、4-氰基庚二腈、四氟对苯二腈、六氟戊二腈、丁二腈、乙氧基亚甲基丙二腈、1,2,3-丙三甲腈、八氟-1,6-己烷二腈、(甲氧基亚甲基)丙二腈、六氟环三磷腈、乙烯-1,1,2-三甲腈、2,3,5,6-吡嗪四腈、1,2,4,5-四氰基苯、丙四甲腈、乙烷四甲腈、四氟...
【专利技术属性】
技术研发人员：盖建丽，戴景杰，翟明戈，
申请(专利权)人：青岛滨海学院，
类型：发明
国别省市：山东;37
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