电解液和包括电解液的电化学装置及电子装置制造方法及图纸

本申请涉及一种电解液和包括电解液的电化学装置及电子装置，所述电解液包含异氰酸酯与醚腈化合物。本申请的电化学装置包括所述电解液，具有改善的高温循环、高温存储性能、阻抗和低温放电性能。

【技术实现步骤摘要】
电解液和包括电解液的电化学装置及电子装置
本申请涉及储能
，尤其涉及电解液和包括电解液的电化学装置及电子装置。
技术介绍
电化学装置(例如，锂离子电池)的高能量密度、长循环寿命、宽工作温度范围及绿色环保已使得其成为目前移动电子设备的主要能源。随着锂离子电池的广泛应用，对锂离子电池的环境适应性提出了较高的要求。现在的电子产品有时候需要在极端条件(例如温度很高或者很低的环境)下使用，而锂离子电池在极端条件使用时性能会恶化的非常明显。电解液作为锂离子电池的重要组成部分，对电池的高低温性能有着重大的影响。因此，现在亟需提供一种电解液，能够改善锂离子电池的高温循环性能、倍率性能、低温放电性能及低温充电过程中的析锂情况。
技术实现思路
本申请提供一种电解液以及包含电解液的电化学装置，以试图在至少某种程度上解决至少一个存在于相关领域中的问题。本申请的电解液包含含有酯结构的异氰酸酯和醚腈化合物，将本申请的电解液应用在电化学装置中后，不仅能够提高电化学装置的高温循环和高温存储性能，还可以显著改善电化学装置的阻抗和低温放电性能，从而使电化学装置在极端条件使用时也能保证良好的性能。根据本申请的实施例，本申请提供了一种电解液，其包含式I所示的异氰酸酯和醚腈化合物：其中，R11表示取代或未取代的C1至C6烷基、取代或未取代的C2至C6直链或支链烯基、取代或未取代的C2至C6直链或支链炔基、取代或未取代的C2至C6异氰酸基烷基、取代或未取代的C6至C12的芳基或取代或未取代的C4至C12杂环基团，其中经取代时，取代基为卤素原子，其中所述杂环基团包含O、S、P或N中的至少一种；其中R12表示取代或未取代的C1至C6直链或支链的亚烷基或含有至少一个醚键的取代或未取代的C2至C6亚烷基或亚烯基，其中经取代时，所述取代基为卤素原子。根据本申请的实施例，所述醚腈化合物包含式II或式III所示的化合物中的至少一种：其中X为含有至少一个醚键的取代或未取代的C2至C10亚烷基或亚烯基，其中经取代时，取代基为卤素原子；其中R31、R32、R33、R34、R35、R36各自独立地选自单键、取代或未取代的C1至C10亚烷基、取代或未取代的C2至C10亚烯基、取代或未取代的C1至C10亚烷氧基、取代或未取代的C6至C12亚芳基，其中经取代时，取代基为卤素原子。根据本申请的实施例，所述异氰酸酯包含：中的至少一种，其中所述醚腈化合物包含：中的至少一种；其中基于所述电解液的重量，所述异氰酸酯的含量为0.01wt％至5.5wt％，所述醚腈化合物的含量为0.5wt％至6.5wt％。根据本申请的实施例，基于电解液的重量，所述异氰酸酯的含量A与所述醚腈化合物的含量B满足1/10≤A/B≤10。根据本申请的实施例，电解液还包括如式IV所示的氟代羧酸酯：其中R41、R42各自独自地选自取代或未取代的C1至C6烷基、取代或未取代的C2至C6直链或支链烯基或取代或未取代的C2至C6直链或支链炔基，其中经取代时，所述取代基为F；其中式IV所示的氟代羧酸酯包含至少一个F；其中基于所述电解液的重量，所述氟代羧酸酯化合物的含量为0.01wt％至20wt％。根据本申请的实施例，所述氟代羧酸酯包含：中的至少一种。根据本申请的实施例，电解液还包含二氟磷酸锂，基于电解液的重量，所述二氟磷酸锂的含量0.01wt％至1wt％。根据本申请的实施例，本申请还提供了一种电化学装置，其包含正极、负极、隔离膜和上述任一种电解液。根据本申请的实施例，电化学装置中的正极包含正极活性材料，所述正极活性材料包含元素A，所述元素A选自Mg、Ti、Cr、B、Fe、Zr、Y、Na、S中的至少一种，基于所述正极活性材料的重量，所述元素A的含量小于0.5wt％。根据本申请的实施例，本申请还提供了一种电子装置，其包含上述任一种电化学装置。本申请将含有酯结构的异氰酸酯与醚腈化合物作为组合添加剂加入电解液中，所述含有酯结构的异氰酸酯化合物在电解液中的含量为0.01wt％至5.5wt％，所述醚腈化合物在电解液中的含量为0.5wt％至6.5wt％。与现有技术相比，包含本申请的电解液的电化学装置具有改善的高温循环性能和高温存储性能、更低的电池阻抗以及更为优异的低温放电性能，因此具有很高的实际应用价值。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。在此所描述的实施例为说明性质的、图解性质的且用于提供对本申请的基本理解。本申请的实施例不应该被解释为对本申请的限制。如本文中所使用，术语“大致”、“大体上”、“实质”及“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％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％。举例来说，如果两个数值之间的差值小于或等于所述值的平均值的±10％(例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％)，那么可认为所述两个数值“大体上”相同。另外，有时在本文中以范围格式呈现量、比率和其它数值。应理解，此类范围格式是用于便利及简洁起见，且应灵活地理解，不仅包含明确地指定为范围限制的数值，而且包含涵盖于所述范围内的所有个别数值或子范围，如同明确地指定每一数值及子范围一般。在具体实施方式及权利要求书中，由术语“中的至少一者”、“中的至少一个”、“中的至少一种”或其他相似术语所连接的项目的列表可意味着所列项目的任何组合。例如，如果列出项目A及B，那么短语“A及B中的至少一者”意味着仅A；仅B；或A及B。在另一实例中，如果列出项目A、B及C，那么短语“A、B及C中的至少一者”意味着仅A；或仅B；仅C；A及B(排除C)；A及C(排除B)；B及C(排除A)；或A、B及C的全部。项目A可包含单个组分或多个组分。项目B可包含单个组分或多个组分。项目C可包含单个组分或多个组分。术语“烷基”预期是具有1至20个碳原子的直链饱和烃结构。“烷基”还预期是具有3至20个碳原子的支链或环状烃结构。例如，烷基可为1至20个碳原子的烷基、1至10个碳原子的烷基、1至5个碳原子的烷基、5至20个碳原子的烷基、5至15个碳原子的烷基或5至10个碳原子的烷基。当指定具有具体碳数的烷基时，预期涵盖具有该碳数的所有几何异构体；因此，例如，“丁基”意思是包括正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基和环丁基；“丙基”本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解液，其包含式I所示的异氰酸酯和醚腈化合物：/n

【技术特征摘要】
1.一种电解液，其包含式I所示的异氰酸酯和醚腈化合物：



其中，R11表示取代或未取代的C1至C6烷基、取代或未取代的C2至C6直链或支链烯基、取代或未取代的C2至C6直链或支链炔基、取代或未取代的C2至C6异氰酸基烷基、取代或未取代的C6至C12的芳基或取代或未取代的C4至C12杂环基团，其中经取代时，取代基为卤素原子，其中所述杂环基团包含O、S、P或N中的至少一种；
其中R12表示取代或未取代的C1至C6直链或支链的亚烷基或含有至少一个醚键的取代或未取代的C2至C6亚烷基或亚烯基，其中经取代时，所述取代基为卤素原子。


2.根据权利要求1所述的电解液，其中所述醚腈化合物包含式II或式III所示的化合物中的至少一种：



其中X为含有至少一个醚键的取代或未取代的C2至C10亚烷基或亚烯基，其中经取代时，取代基为卤素原子；
其中R31、R32、R33、R34、R35、R36各自独立地选自单键、取代或未取代的C1至C10亚烷基、取代或未取代的C2至C10亚烯基、取代或未取代的C1至C10亚烷氧基、取代或未取代的C6至C12亚芳基，其中经取代时，取代基为卤素原子。


3.根据权利要求1所述的电解液，其中所述异氰酸酯包含：


中的至少一种，
其中所述醚腈化合物包含：



中的至少一种；
其中基于所述电解液的重量，所述异氰酸酯的含量为0.01wt％至5.5wt％，所述醚腈化合...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊亚丽，栗文强，管明明，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