一种电解液、储能装置及用电设备制造方法及图纸

本申请提供一种电解液、储能装置及用电设备。本申请第一方面实施例提供了一种电解液，其包括：电解质盐、有机溶剂及成膜添加剂，所述有机溶剂包括醚类化合物；所述成膜添加剂包括具有强吸电子基团的含氮杂环化合物。通过在电解液中添加醚类化合物和具有强吸电子基团的含氮杂环化合物，能够使得电解液具有良好的浸润能力，能够对较厚的极片进行快速浸润，也能够在极片表面形成稳定的界面膜，使储能装置兼顾高能量密度与良好的循环性能。顾高能量密度与良好的循环性能。顾高能量密度与良好的循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种电解液、储能装置及用电设备


[0001]本申请涉及电池
，具体涉及一种电解液、储能装置及用电设备。

技术介绍

[0002]随着电池技术的不断发展，不管是消费类电池、动力电池，或是储能电池，都需要电池具有更低的成本以及更高的能量密度。降低成本或提高电池能量密度的重要途径有：提高极片单位面积的涂布重量、极片涂布厚度以及极片压实密度，在活性材料容量不变的情况下，降低铝箔、铜箔等非活性材料的用量，从而提高电池的能量密度，降低成本。然而在提高极片涂布厚度以及极片压实密度的同时，也伴随着一系列问题，电解液对活性材料的浸润性不足，在循环过程中，由于SEI膜的膨胀与收缩，会使得活性材料表面的电解液不断被消耗，但由于电解液中的常规碳酸酯溶剂浸润性不足，无法及时有效地对活性物质层内部靠近箔材部位的活性材料进行浸润，导致锂离子无法顺利传输到内部活性材料表面，在充电过程中，出现负极活性物质层内部锂离子不足而表面锂离子过剩的情况，进而出现析锂，导致容量保持率迅速衰减。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本申请实施例提供一种电解液，其能够保证良好的浸润能力，并能在极片表面形成稳定的界面膜，使储能装置兼顾高能量密度与良好的循环性能。
[0004]本申请第一方面实施例提供了一种电解液，其包括：电解质盐、有机溶剂及成膜添加剂，所述有机溶剂包括醚类化合物；所述成膜添加剂包括具有强吸电子基团的含氮杂环化合物。
[0005]其中，所述具有强吸电子基团的含氮杂环化合物为氟取代的含氮杂环化合物。
[0006]其中，具有强吸电子基团的含氮杂环化合物包括氟取代的吡嗪、氟取代的吡啶、氟取代的哒嗪中的至少一种。
[0007]所述具有强吸电子基团的含氮杂环化合物的质量m1与所述醚类化合物的质量m2的比值范围为：0.01≤m1/m2≤0.06。
[0008]其中，所述醚类化合物在电解液中的质量分数a的取值范围为：10％≤a≤50％；所述具有强吸电子基团的含氮杂环化合物在电解液中的质量分数b的取值范围为：0.1％≤b≤3％。
[0009]其中，所述电解液还包括含硫添加剂，所述含硫添加剂的质量m3与所述具有强吸电子基团的含氮杂环化合物的质量m1的比值范围为：0.1≤m1/m2≤10。
[0010]其中，所述含硫添加剂包括硫酸乙烯酯、1,3
‑
丙烷磺酸内酯、1,3
‑
丙烯磺酸内酯、甲基二磺酸亚甲酯、1,4
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丁烷磺酸内酯、2,4
‑
丁烷磺内酯、1,3
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丙二醇硫酸酯、亚硫酸亚乙酯以及季戊四醇双环硫酸酯中的至少一种。
[0011]其中，所述氟取代的吡嗪包括2
‑
氟吡嗪、2,5
‑
二氟吡嗪中的至少一种；氟取代的吡啶包括2
‑
氟吡啶、3
‑
氟吡啶、4
‑
氟吡啶、2,3
‑
氟吡啶以及3,4
‑
氟吡啶中的至少一种；氟取代
的哒嗪包括2
‑
氟哒嗪、3
‑
氟哒嗪中的至少一种。
[0012]本申请第二方面实施例提供了一种储能装置，其包括：本申请实施例所述的电解液、负极极片、隔膜以及正极极片；所述负极极片至少部分浸渍于所述电解液中；所述隔膜位于所述负极极片的一侧，且至少部分浸渍于所述电解液中，以及所述正极极片设置于所述隔膜背离所述负极极片的一侧且至少部分浸渍于所述电解液中。
[0013]其中，所述正极极片包括集流体与活性物质层，所述活性物质层的重量t的取值范围为：0.16mg/mm2≤t≤0.39mg/mm2。
[0014]其中，所述电解液还包括含硫添加剂，所述储能装置满足关系式：6＜t*(b+c)/a＜240，其中，a为所述醚类化合物在电解液中的质量分数，b为具有强吸电子基团的含氮杂环化合物在电解液中的质量分数，c为所述含硫添加剂在电解液中的质量分数。
[0015]本申请第三方面实施例提供一种电子设备，其包括：用电设备本体，以及本申请实施例所述的储能装置，所述储能装置为所述用电设备本体进行供电。
[0016]本申请的电解液中含有醚类化合物，其黏度较低，作为电解液有机溶剂可以解决浸润不足的问题，使得电解液可以很好地浸润活性材料，然而醚类化合物在正负极片表面形成的界面膜质量较差，无法有效抑制极片与电解液进一步反应，会导致有机溶剂快速消耗，影响储能装置寿命。通过在电解液中进一步添加具有强吸电子基团的含氮杂环化合物，含氮杂环化合物具有强吸电子基团，强吸电子基团的存在导致含氮杂环化合物整体的电荷具有偏向的，进而使得所述含氮杂环化合物更容易开环，在正极发生氧化聚合，保护正极活性材料，从而避免正极活性材料与电解液的进一步接触，在负极，具有强吸电子基团的含氮杂环化合物可以较高电位下得电子发生还原反应，形成致密且厚实的SEI膜包裹在负极极片表面，有效抑制电解液在负极表面发生副反应，从而提高储能装置的循环寿命。电解液在对靠近集流体的内层活性物质层进行浸润的过程中，如果极片表面发生副反应较多，可能导致电解液进入内层的路径被堵塞，而具有强吸电子基团的含氮杂环化合物可以生成稳定的界面膜，有效的阻止极片表面副反应，从而使得醚类化合物可以更好的发挥其低黏度的优势；醚类化合物的低黏度和高电导率的特点又能够帮助具有强吸电子基团的含氮杂环化合物更均匀的到达活性物质层表面，从而在较厚的极片表面形成均匀而稳定的界面膜，使得储能装置具有更好的循环性能。通过在电解液中添加醚类化合物和具有强吸电子基团的含氮杂环化合物，能够使得电解液具有良好的浸润能力，能够对较厚的极片进行快速浸润，也能够在极片表面形成稳定的界面膜，使储能装置兼顾高能量密度与良好的循环性能。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1是本申请一实施例的储能装置的结构示意图。
[0019]图2是本申请一实施例的储能装置沿图1中A
‑
A方向的剖视结构示意图。
[0020]图3是本申请一实施例的正极极片的结构示意图。
[0021]图4为本申请一实施例的正极极片沿图3中B
‑
B方向的剖视结构示意图。
[0022]图5为本申请一实施例的用电设备的结构示意图，其中，所述储能装置与用电设备
本体处于分离状态。
[0023]附图标记说明：
[0024]100
‑
储能装置，120
‑
负极极片，130
‑
隔膜，140
‑
正极极片，141
‑
活性物质层，142
‑
集流体，200
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于，包括电解质盐、有机溶剂及成膜添加剂，所述有机溶剂包括醚类化合物；所述成膜添加剂包括具有强吸电子基团的含氮杂环化合物。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述具有强吸电子基团的含氮杂环化合物为氟取代的含氮杂环化合物。3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，具有强吸电子基团的含氮杂环化合物包括氟取代的吡嗪、氟取代的吡啶、氟取代的哒嗪中的至少一种。4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，在所述电解液中，所述具有强吸电子基团的含氮杂环化合物的质量m1与所述醚类化合物的质量m2的比值范围为：0.01≤m1/m2≤0.06。5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述醚类化合物在电解液中的质量分数a的取值范围为：10％≤a≤50％；所述具有强吸电子基团的含氮杂环化合物在电解液中的质量分数b的取值范围为：0.1％≤b≤3％。6.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液还包括含硫添加剂，所述含硫添加剂的质量m3与所述具有强吸电子基团的含氮杂环化合物的质量m1的比值范围为：0.1≤m3/m1≤10。7.根据权利要求6所述的电解液，其特征在于，所述含硫添加剂包括硫酸乙烯酯、1,3
‑
丙烷磺酸内酯、1,3
‑
丙烯磺酸内酯、甲基二磺酸亚甲酯、1,4
‑
丁烷磺酸内酯、2,4
‑
丁烷磺内酯、1,3
‑
丙二醇硫酸酯、亚硫酸亚乙酯以及季戊四醇双环硫酸酯中的至少一种。8.根据权利要求3所述的电解液...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐坤，
申请(专利权)人：厦门海辰储能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：