电解液、二次电池和用电设备制造技术

本申请公开了一种电解液、二次电池和用电设备，属于二次电池技术领域。电解液包括锂盐、有机溶剂和第一添加剂；第一添加剂包括如式I和式II所示的化合物中的至少一种。本申请的电解液能在正极表面形成致密且稳定坚固的保护膜，保护正极颗粒在循环过程中的完整性以及抑制电解液的氧化分解带来的胀气问题和HF攻击正极材料导致的过渡金属溶出，提升了二次电池的循环性能，改善了电池的高温存储产气。改善了电池的高温存储产气。

【技术实现步骤摘要】
电解液、二次电池和用电设备


[0001]本申请涉及二次电池
，具体涉及电解液、二次电池和用电设备。

技术介绍

[0002]全球工业化的大力发展，造成了传统化石能源的日益枯竭和严重的环境污染问题，人类不得不寻求新能源结构转型。其中，二次电池因其具有工作电压高、循环寿命长、能量密度高、自放电小、无记忆效应等优点而广泛应用于便携式电子产品以及新能源汽车领域。随着新能源汽车的发展，人们对二次电池的能量密度和循环寿命提出了更高的要求。为了获得更高的能量密度，NCM三元正极材料中的Ni的含量被不断提高，但是，随着Ni含量的提高，正极表面容易释放晶格氧，同时四价Ni离子的强催化性，使电解液容易在正极表面发生氧化分解并产生大量气体，从而导致二次电池的电化学性能快速衰减。

技术实现思路

[0003]本申请的目的在于提供一种电解液，可以改善现有电池的技术问题。
[0004]本申请实施例提供一种电解液，所述电解液包括锂盐、有机溶剂和第一添加剂；所述第一添加剂包括如式I和式II所示的化合物中的至少一种：
[0005][0006]其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6分别独立地选自：氟取代或未取代的C1～C6的烷基、氟取代或未取代的C2～C6的烯基、氟取代或未取代的C2～C6的炔基、氟取代或未取代的C2～C6的烷氧基、氟取代或未取代的C2～C6的胺基、氟取代或未取代的C6～C
12
的芳基、氟取代或未取代的C5～C
12
的杂环基中的至少一种。
[0007]可选的，在本申请的一些实施例中，所述第一添加剂包括如式(A1)至式(A4)中所示的化合物中的至少一种：
[0008][0009]可选的，在本申请的一些实施例中，所述电解液中的所述第一添加剂的质量分数为0.1wt％
‑
5.0wt％。优选地，所述电解液中的所述第一添加剂的质量分数为0.5wt％
‑
2.0wt％。本申请电解液中，过少的第一添加剂可能在界面生成的钝化膜太薄，易破裂，无法有效抑制电解液持续的氧化分解；过多的第一添加剂可能在界面生成的钝化膜太厚，增加了电池的阻抗和极化。
[0010]可选的，在本申请的一些实施例中，所述电解液中的所述锂盐的质量分数为10wt％
‑
15wt％。优选地，所述电解液中的所述锂盐的质量分数为12wt％
‑
13wt％。本申请电解液中，锂盐的含量太低影响电解液的电导率，含量太高会使电解液粘度升高。
[0011]可选的，在本申请的一些实施例中，所述锂盐包括六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、双草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、二氟二草酸磷酸锂(LiDFOP)、双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)和双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)中的至少一种。优选地，所述锂盐采用六氟磷酸锂(LiPF6)。
[0012]可选的，在本申请的一些实施例中，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丁烯酯(BC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸二苯酯(DPhC)、甲酸甲酯(MA)、乙酸乙酯(EA)、乙酸丙酯(PA)、丙酸甲酯(MP)、丙酸乙酯(EP)、丙酸丙酯(PP)、丁酸甲酯(MB)、丁酸乙酯(EB)、γ
‑
丁内酯(γ
‑
GBL)、乙腈(AN)和环丁砜(TMS)中的至少一种。
[0013]可选的，在本申请的一些实施例中，所述电解液还包括第二添加剂，所述第二添加剂包括碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、硫酸乙烯酯(DTD)、亚硫酸乙烯酯(ES)、三(三甲基硅烷)磷酸酯(TMSP)、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯(TMSPi)、磷酸三炔丙酯(TPP)、1,3
‑
丙烷磺酸内酯(PS)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)中的至少一种。电解液中同时使用第二添加剂与第一添加剂，能够进一步提高界面膜的稳定性和致密性，阻止电解液在正负极表面的持续分解，进而明显改善二次电池的循环性能和高温存储产气。
[0014]可选的，在本申请的一些实施例中，所述电解液中的所述第二添加剂的质量分数为0.01wt％～10wt％。
[0015]此外，本申请实施例还提供一种二次电池，包括：正极极片、隔膜、负极极片和电解
液；所述电解液采用如上所述的电解液，或者，所述电解液由如上所述的制备方法制得。
[0016]可选的，在本申请的一些实施例中，所述正极片包括通式为Li
a
Ni
x
Co
y
Mn
z
A
b
O2的三元材料，其中0.9≤a≤1.1，0.8≤x<1，x+y+z＝1，0≤b≤0.1，A包含Al、Mg、Ti、Zr、Zn、W、Nb、Mo、B、F中的至少一种。
[0017]本申请的含有上述电解液的二次电池具有较好的循环性能。
[0018]本申请还提供一种用电设备，所述用电设备包括上述二次电池。所述用电设备例如可以是手机、电脑、穿戴设备、移动电源、电动汽车及储能装置等。
[0019]本申请的有益效果在于：
[0020]本申请的电解液，通过添加一种含有异硫氰酸酯结构和硼基阴离子受体的新型添加剂，改善了电池的高温存储产气及循环性能。一方面，含有异硫氰酸酯结构的添加剂，能够在正极表面聚合形成一层稳定的钝化膜，阻止具有强氧化性的Ni
4+
与电解液进一步氧化分解，防止过多的副反应产物沉积在正极表面而造成界面阻抗增加，同时抑制了HF对NCM颗粒的腐蚀，避免了NCM颗粒在循环过程中颗粒内裂纹的产生，以及抑制正极过渡金属离子在高温下的溶出。另一方面，含有硼基阴离子受体的添加剂，能够与电解液中的PF6‑
、F
‑
等阴离子结合，从而提高锂盐的解离度，降低电极表面LiF的含量，有效降低循环过程中界面膜的阻抗。
具体实施方式
[0021]下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。另外，在本申请的描述中，术语“包括”是指“包括但不限于”。用语第一、第二、第三等仅仅作为标示使用，并没有强加数字要求或建立顺序。本专利技术的各种实施例可以以一个范围的型式存在；应当理解，以一范围型式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本专利技术范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所属范围内的单一数字，例如1、2、3、4、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.电解液，其特征在于，所述电解液包括锂盐、有机溶剂和第一添加剂；所述第一添加剂包括如式I和式II所示的化合物中的至少一种：其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6分别独立地选自：氟取代或未取代的C1～C6的烷基、氟取代或未取代的C2～C6的烯基、氟取代或未取代的C2～C6的炔基、氟取代或未取代的C2～C6的烷氧基、氟取代或未取代的C2～C6的胺基、氟取代或未取代的C6～C
12
的芳基、氟取代或未取代的C5～C
12
的杂环基中的至少一种。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述第一添加剂包括如式(A1)至式(A4)中所示的化合物中的至少一种：3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液中的所述第一添加剂的质量分数为0.1wt％
‑
5.0wt％；优选地，所述电解液中的所述第一添加剂的质量分数为0.5wt％
‑
2.0wt％。4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液中的所述锂盐的质量分数为10wt％
‑
15wt％；优选地，所述电解液中的所述锂盐的质量分数为12wt％
‑
13wt％。5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟二草酸磷酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂和双(三氟甲基磺酰)亚胺锂中的至少一种。6.根据权利要求1所述的电解液，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘思，褚春波，
申请(专利权)人：欣旺达电动汽车电池有限公司，
类型：发明
国别省市：