一种电池的电解液制造技术

本发明专利技术提供一种电解液，包括有机物或该有机物可作为纯溶剂、共溶剂或添加剂；该电解液还有锂盐和其他溶剂、添加剂，可用于电池体系，提高电池的放电电压平台(平均放电电压)，特别是以氟化碳或金属氟化物为正极的电池。特别是以氟化碳或金属氟化物为正极的电池。

【技术实现步骤摘要】
一种电池的电解液


[0001]本专利技术提供一种电解液，及含有该电解液的电池，特别是以氟化碳或金属氟化物为正极的电池。

技术介绍

[0002]随着科技的发展和人民生活水平的提高，对能源的需求也在与日俱增，研究和开发具有高能量密度的电池体系，是当今社会的迫切要求。与其他一次电池相比，锂
‑
氟化碳一次电池的理论比容量高达2180Wh kg
‑1(锂
‑
氯化亚砜电池，590Wh h kg
‑1；锂
‑
二氧化锰电池， 230Wh h kg
‑1；锂
‑
二氧化硫电池，260Wh h kg
‑1)，具有极低的自放电速率，保存期可达10 年以上，是一种优秀的储能器件，被广泛应用于电子设备、医疗器械和军事领域，受到研究者们的密切关注。氟化碳一次电池的反应方程式如下所示：CF
n
+n Li
·
S+ne
‑
→
n LiF+C+ n S，S为锂离子的溶剂化结构，由于反应物中C
‑
F键的稳定性和反应产物中LiF的难溶性，氟化碳在放电过程中会受到很大的阻力，放电平台(平均放电电压)也严重降低。
[0003]基于此，我们开发了一种功能性电解液溶剂或添加剂，该电解液溶剂或添加剂含有— NCON—结构，该结构能够参与锂离子的溶剂化，能够调控上述反应式中的溶剂化结构S，有利于降低电池中电化学反应的能垒，从而能够显著提高电池的放电电压平台，进而提高电池的放电能量密度。
[0004]申请日前与本申请相关的参考资料：1.Energy Technol.2021,9,2000605；2.Nanotechnol. Rev.2019,8,573
–
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技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种应用于氟化碳一次电池和金属氟化物二次电池的电解液，该电解液能够显著提高电池的放电电压，从而提升电池的放电能量。
[0006]在一些实施例中，本专利技术提供了一种电解液，包括以下有机物：
[0007]和或
[0008]该有机物具有独立的4个位点，可连接不同的结构，具体可包括但不限于式Ⅰ、式Ⅱ、式Ⅲ、式Ⅳ；
[0009]在式Ⅰ中，可结合R1、R2、R3、R4，R1、R2、R3、R4包括氢原子、卤素原子、含氧原子的官能团，也包括亚烷基、亚烯基、亚炔基、亚芳基、环烃基，也包括被卤素原子部分或全部取代的烷基、亚烯基、亚炔基、亚芳基、环烃基：
[0010][0011]式Ⅰ表述的电解液成分包括但不限于式
Ⅰ‑
1至式
Ⅰ‑
25中的至少一种：
[0012][0013]在式Ⅱ中，可具体分为式
Ⅱ‑
A、
Ⅱ‑
B、
Ⅱ‑
C、
Ⅱ‑
D、
Ⅱ‑
E、
Ⅱ‑
F，其中，R5、R6、R7、 R8、R9、R
10
、R
11
、R
12
、R
13
、R
14
、R
15
、R
16
、R
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、R
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、R
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、R
20
、R
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、R
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、R
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、R
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、 R
25
、R
26
、R
27
、R
28
、R
29
、R
30
、R
31
包括氢原子、卤素原子、含氧原子的官能团，也包括亚烷基、亚烯基、亚炔基、亚芳基、环烃基，也包括被卤素原子部分或全部取代的烷基、亚烯基、亚炔基、亚芳基、环烃基：
[0014][0015]式Ⅱ表述的电解液成分包括但不限于式
Ⅱ‑
1至式
Ⅱ‑
36中的至少一种：
[0016][0017][0018]在式Ⅲ中，包括式
Ⅲ‑
A、
Ⅲ‑
B、
Ⅲ‑
C、
Ⅲ‑
D，其中，R
32
、R
33
、R
34
、R
35
、R
36
、R
37
、 R
38
、R
39
、R
40
、R
41
、R
42
、R
43
、R
44
包括氢原子、卤素原子、含氧原子的官能团，也包括亚烷基、亚烯基、亚炔基、亚芳基、环烃基，也包括被卤素原子部分或全部取代的烷基、亚烯基、亚炔基、亚芳基、环烃基：
[0019][0020]式Ⅲ表述的电解液成分包括但不限于式
Ⅲ‑
1至式
Ⅲ‑
22中的至少一种：
[0021][0022]在式Ⅳ中，包括式
Ⅳ‑
A、
Ⅳ‑
B、
Ⅳ‑
C、
Ⅳ‑
D，其中，R
45
、R
46
、R
47
、R
48
、R
49
、R
50
、 R
51
、R
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、R
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、R
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、R
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、R
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、R
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、R
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、R
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、R
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、R
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、R
62
、R
63
、R
64
、R
65
包括氢原子、卤素原子、含氧原子的官能团，也包括亚烷基、亚烯基、亚炔基、亚芳基、环烃基，也包括被卤素原子部分或全部取代的烷基、亚烯基、亚炔基、亚芳基、环烃基：
[0023][0024]式Ⅳ表述的电解液成分包括但不限于式
Ⅳ‑
1至式
Ⅳ‑
24中的至少一种：
[0025][0026]电解液中的溶质为锂盐，包括但不局限于六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、双氟黄酰亚胺锂、双三氟磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、硝酸锂、草酸锂、甲酸锂、氯化锂、溴化锂和碘化锂中的一种或几种；
[0027]电解液中的溶剂可为式P，也可为式P与其他溶剂的混合物；其他溶剂包括酯类溶剂与醚类溶剂；
[0028]酯类溶剂包括但不局限于碳酸甲基酯、碳酸乙基酯、碳酸丙基酯、碳酸甲基乙基酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、乙酸甲酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、γ
‑
丁内酯、N， N
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解液，其包括：含有以下结构式的有机溶剂或添加剂：其中，表示与相邻原子的结合位点；溶剂或添加剂为链状，或为环状；该电解液含有锂盐或和其它共溶剂。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于所述式P1结构的有机溶剂或添加剂为如下结构的式Ⅰ，可结合R1、R2、R3、R4，其中R1、R2、R3、R4包括氢原子、卤素原子、含氧原子的官能团，也包括亚烷基、亚烯基、亚炔基、亚芳基、环烃基，也包括被卤素原子部分或全部取代的烷基、亚烯基、亚炔基、亚芳基、环烃基；3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于所述式P2结构的有机溶剂或添加剂为如下结构的式
Ⅱ‑
A、
Ⅱ‑
B、
Ⅱ‑
C、
Ⅱ‑
D、
Ⅱ‑
E、
Ⅱ‑
F，其中，R5、R6、R7、R8、R9、R
10
、R
11
、R
12
、R
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、R
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、R
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、R
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、R
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、R
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、R
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、R
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、R
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、R
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、R
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、R
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包括氢原子、卤素原子、含氧原子的官能团，也包括亚烷基、亚烯基、亚炔基、亚芳基、环烃基，也包括被卤素原子部分或全部取代的烷基、亚烯基、亚炔基、亚芳基、环烃基；芳基、环烃基；4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于所述式P2结构的有机溶剂或添加剂为如下结构的式
Ⅲ‑
A、
Ⅲ‑
B、
Ⅲ‑
C、
Ⅲ‑
D，其中，R
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、R
33
、R
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、R
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、R
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、R
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、R
38
、R
39
、R
40
、R
41
、R
42
、R
43
、R
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包括氢原子、卤素原子、含氧原子的官能团，也包括亚烷基、亚烯基、亚炔基、亚芳基、环烃基，也包括被卤素原子部分或全部取代的烷基、亚烯基、亚炔基、亚芳基、环烃基；5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于所述式P2结构的有机溶剂或添加剂为如下结构的式
Ⅳ‑
A、
Ⅳ‑
B、
Ⅳ‑
C、
Ⅳ‑
D，其中，R
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、R
46
、R
47
、R
48
、R
49
、R
50
、R
51
、R
52
、R
53
、R
54
、R
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【专利技术属性】
技术研发人员：郑建明，符昂，杨勇，肖宇抗，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：