电解液添加剂、电池电解液及其应用制造技术

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种电解液添加剂、电池电解液及其应用。提供的电解液添加剂包括自由基捕捉剂，其中，所述自由基捕捉剂包括如下结构式I～II中的至少一种：提供的结构式I～II的自由基捕捉剂由于稳定携有氮自由基或氧自由基，因此，用于电解液中能够消耗二次电池在充放电过程中产生的CH3·

【技术实现步骤摘要】
电解液添加剂、电池电解液及其应用


[0001]本申请属于电池
，尤其涉及一种电解液添加剂、电池电解液及其应用。

技术介绍

[0002]在锂离子电池首次充电(即化成)过程中，正负极和电解液界面会形成一层固体电解质膜(SEI膜)，这种不可逆SEI膜的形成虽然会消耗电解液和正极材料脱出的Li
+
，造成不可逆的容量损失和首次库伦效率降低，但SEI膜的有机溶剂不溶性也对正负极材料起到很好的保护作用，避免因溶剂分子共嵌入对电极材料造成破坏，因而能大大提高锂离子电池的循环性能和使用寿命。除了在形成SEI膜的化成阶段会产生大量气体外，锂离子电池在实际使用过程中，不可避免地也会产生一定量的气体，电池内部产生的气体和积累的压力会导致电池体积膨胀、阻抗增加等问题。在过充、过放、高温等非正常条件下，电池产气量还将大大增加，产生的气体兼具毒性和燃爆性，是引发电池安全问题的重要原因。因此，解决锂离子电池在化成及使用阶段的产气量大的技术问题对提高电池安全性能具有重要意义。
[0003]为解决上述锂离子电池产气问题，目前使用的方法有使用酸酐类化合物、γ
‑
丁内酯等环状酯、多腈基化合物等作为添加剂加入至电解液中，形成正负极保护膜从而抑制产气，但这些措施往往存在保护膜离子传导性差、阻抗增大、正负极保护膜不稳定等问题。
[0004]此外，为改善由于负极不可逆损耗引起的低库伦效率问题，研究者开发出了补锂技术，包括正极补锂技术和负极补锂技术。其中，正极补锂技术是在正极合浆过程中添加少量高容量材料(即正极补锂添加剂)，在充电过程中，Li
+
从高容量材料中脱出，补充首次充放电的不可逆容量损失。目前，作为正极补锂添加剂的材料主要有富锂化合物、基于转化反应的纳米复合材料和二元锂化合物等。然而，在研究和实际应用中发现，现有补锂添加剂的使用也导致了锂离子电池在化成阶段的产气量增大的问题，会导致密闭电池系统内部发生胀气现象，引发电池体积膨胀以及安全性问题。
[0005]因此，如何有效改善锂离子产气问题而不影响电池的其他性能尚未有很好的解决方案。

技术实现思路

[0006]本申请的目的在于提供一种电解液添加剂、电池电解液及其应用，旨在解决现有技术中二次电池在使用过程中，产气量较大而影响电池性能的问题。
[0007]为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
[0008]第一方面，本申请提供一种电解液添加剂，电解液添加剂包括自由基捕捉剂，其中，自由基捕捉剂包括如下结构式I～II中的至少一种：
[0009][0010]其中，结构式I中，R1、R2选自相同的或不同的氢原子或C1～C10的烷基；结构式II中，X1～X4选自相同的或不同的C1～C15的烷基或C1～C15的取代烷基、Y1、Y2选自相同的或不同的C、N、O、S、B、Si中任意一个原子或其衍生基团。
[0011]第二方面，本申请提供一种二次电池的电解液，电解液包括金属盐电解质、有机溶剂和电解液添加剂，其中，电解液添加剂选自电解液添加剂。
[0012]第三方面，本申请提供一种二次电池的电解液的制备方法，包括如下步骤：
[0013]根据二次电池的电解液提供金属盐电解质、有机溶剂和电解液添加剂；
[0014]将有机溶剂和电解液添加剂进行第一混合处理，得到电解液添加剂溶液；
[0015]将金属盐电解质和电解液添加剂溶液进行第二混合处理，得到二次电池的电解液。
[0016]第四方面，本申请提供一种二次电池，二次电池包括负极集流体、负极材料、电解液、隔膜、正极材料、正极集流体，其中，电解液为二次电池的电解液或由二次电池的电解液的制备方法制备得到的电解液。
[0017]本申请第一方面提供的电解液添加剂包括自由基捕捉剂，其中，自由基捕捉剂包括如下结构式I～II中的至少一种，提供的结构式I～II的自由基捕捉剂由于稳定携有氮自由基或氧自由基，因此，用于电解液中能够消耗二次电池在充放电过程中产生的CH3·
自由基、酰基自由基、CH3O
·
自由基等有害基团，并且可以有效抑制二次电池中正极添加剂活性氧的产生，从而有效抑制二次电池在充放电中的产气现象，使得产气量明显减少，降低二次电池体积膨胀，从而有效提高二次电池充放电的稳定性和安全性。
[0018]本申请第二方面提供的二次电池的电解液，提供的二次电池电解液包括电解液添加剂，电解液添加剂为自由基捕捉剂，能够与CH3·
自由基、酰基自由基、CH3O
·
自由基等有害基团结合，并且进一步有效抑制活性氧的产生，在组装形成电池进行使用的过程中，有效解决了二次电池充放电易产气进而影响电池性质的问题。
[0019]本申请第三方面提供的二次电池的电解液的制备方法，该制备方法通过两步混合处理的方法即可得到该电解液，制备方法简单，有利于广泛使用。
[0020]本申请第四方面提供的二次电池，由于该二次电池组装的电解液为包括电解液添加剂的电解液，因此，得到的二次电池在循环中不发生膨胀、产气等现象或膨胀、产气小，其循环性能高，从而具有高的安全性能，工作寿命长。
具体实施方式
[0021]为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合
实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0022]本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0023]本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a
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b(即a和b),a
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c,b
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c,或a
‑
b
‑
c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
[0024]应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
[0025]在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
[0026]本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解液添加剂，其特征在于，所述电解液添加剂包括自由基捕捉剂，其中，所述自由基捕捉剂包括如下结构式I～II中的至少一种：其中，所述结构式I中，R1、R2选自相同的或不同的氢原子或C1～C10的烷基；所述结构式II中，X1～X4选自相同的或不同的C1～C15的烷基或C1～C15的取代烷基、Y1、Y2选自相同的或不同的C、N、O、S、B、Si中任意一个原子或其衍生基团。2.根据权利要求1所述的电解液添加剂，其特征在于，所述结构式II包括如下结构式II1～II4中的至少一种：中的至少一种：其中，R3选自氢原子、C1～C5的烷基、羟基、羧基、苯环中的任意一种。3.根据权利要求1所述的电解液添加剂，其特征在于，所述结构式I中，所述R1、所述R2选自相同的或不同的C1～C5的烷基。4.根据权利要求1所述的电解液添加剂，其特征在于，所述结构式II中，所述X1～X4选自相同的或不同的C1～C10的烷基或C1～C10的取代烷基。5.根据权利要求1～4任一所述的电解液添加剂，其特征在于，所述取代烷基的取代基包括C1～C15的烯基、碳基、醚基中的任意一种。6.根据权利要求1～4任一所述的电解液添加剂，其特征在于，所述自由基捕捉剂包括如下结构式III1～III5中的至少一种：
7.一种二次电池的电解液，其特征在于，所述电解液包括金属盐电解质、有机溶剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭旗清，万远鑫，孔令涌，王敏，
申请(专利权)人：曲靖德方创界新能源科技有限公司佛山市德方创界新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：