一种电解液和锂金属电池制造技术

本发明专利技术属于二次电池技术领域，尤其涉及一种电解液，包括以下重量份数的组分：14份锂盐、83～85.5份溶剂和0.5～3份添加剂，所述溶剂包括式I所示的第一化合物，所述添加剂为式II所示的第二化合物。本发明专利技术的电解液能有效的提升高温性能、循环性能和倍率性能。循环性能和倍率性能。

【技术实现步骤摘要】
一种电解液和锂金属电池


[0001]本专利技术属于二次电池
，尤其涉及一种电解液和锂金属电池。

技术介绍

[0002]高电压锂金属电池被认为是一种最有前景的下一代高能量密度电池系统，但是高反应活性的高电压正极和锂金属负极都面临着电解液剧烈分解导致界面不稳定的挑战，严重影响了电池的可逆循环和安全性。近年来，众多研究开发的高浓度或局域高浓度电解液由于溶剂化壳层中有丰富的阴离子，能有效减少溶剂分子副反应和促进形成阴离子衍生的界面化学，实现可逆的电化学界面过程。但强的Li
+
阴离子结合可能会阻碍离子传输导致电池极化增大，影响着电池的倍率性能。因此，通过电解液设计重新调整电化学界面来适应实用化高电压锂金属电池的需求显得尤为重要。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种电解液，能够提高倍率性能和循环性能。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种电解液，包括以下重量份数的组分：10～16份锂盐、83～85.5份溶剂和0.5～3份添加剂，所述溶剂包括式I所示的第一化合物，所述添加剂为式II所示的第二化合物；
[0006][0007]其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12分别独立地选自氢、卤原子、碳原子数为1～10的烷烃基、碳原子数为2～10的不饱和烃基、碳原子数为1～10的烷氧基和碳原子数为2～10的烷酰基中的一种，且所述烷烃基、所述不饱和烃基、所述烷氧基和所述烷酰基中的氢可部分或全部被卤原子、氰基、羧基和磺酸基中的一种或多种取代。
[0008]其中，所述式I所示的第一化合物中，R1和R4为卤原子，R2、R3、R5和R6为氢基；所述式II所示的第二化合物中，R7、R8、R9、R10、R11和R12为碳原子数为1～10的烷烃基、碳原子数为2
‑
10的不饱和烃基或氢基。
[0009]其中，所述式I所示的第一化合物中，R1为氯，R4为氟，R2、R3、R5和R6为氢基，所述式II所示的第二化合物中，R9为甲基，R7、R8、R10、R11为氢基，R12为丙炔基。
[0010]其中，所述锂盐、溶剂和添加剂的质量份数比为14:85:1。
[0011]其中，所述添加剂占电解液中的重量份数比为0.5％～3％。
[0012]其中，所述锂盐电解质为六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂和双氟草酸硼酸锂中
的一种或多种。
[0013]其中，所述溶剂还包括环状有机溶剂和链状有机溶剂，环状有机溶剂为碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸丁烯酯中的一种或多种，链状有机溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的一种或多种。
[0014]本专利技术的目的之二在于：针对现有技术的不足，提供一种二次电池，具有良好的倍率性能和循环性能。
[0015]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0016]一种锂金属电池，包括上述的电解液。
[0017]相对于现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术的采用了一种新型溶剂即式I所示的第一化合物，一种新型添加剂即式II所示的第二化合物。溶剂式I所示的第一化合物能够在正负极表面形成更薄，无机组分含量更高的LiF界面膜，且有利于保护高电压正极材料；新型溶剂中单氟代基
‑
CH2F，与Li
+
具有较强的相互作用，促使式I所示的第一化合物更多参与Li
+
溶剂化配位中，能有效提升电解液的离子传导，相较与阴离子化学界面，新型单氟代溶剂具有较低的电极界面阻抗，更好的界面电荷传输动力学和界面稳定性，进而表现出优异的循环稳定性和倍率性能。另添加剂式II所示的第二化合物中苯环的加入提高了添加剂的耐高电压性能，炔基络合正极，磺酸基团的存在，可进一步生成稳定的界面膜，减少电解液的分解。综上，本专利技术的电解液溶剂式I所示的第一化合物和添加剂式II所示的第二化合物联合使用，形成阻抗更小，更加均匀致密的SEI膜，可明显改善电池低温、循环和倍率性能。
具体实施方式
[0018]下面结合具体实施方式和对比例，对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式并不限于此。
[0019]一种电解液，包括以下重量份数的组分：10～16份锂盐、83～85.5份溶剂和0.5～3份添加剂，所述溶剂包括式I所示的第一化合物，所述添加剂为式II所示的第二化合物；
[0020][0021]其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12分别独立地选自氢、卤原子、碳原子数为1～10的烷烃基、碳原子数为2～10的不饱和烃基、碳原子数为1～10的烷氧基和碳原子数为2～10的烷酰基中的一种，且所述烷烃基、所述不饱和烃基、所述烷氧基和所述烷酰基中的氢可部分或全部被卤原子、氰基、羧基和磺酸基中的一种或多种取代。
[0022]其中，电解液中锂盐的重量份数为14份，溶剂的重量份数可以为83份、83.5份、84份、84.5份、85份、85.5份，添加剂的重量份数可以为0.5份、1.0份、1.5份、1.5份、2份、2.5份、3份。溶剂还可以包括碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯和乙酸甲酯中的一种或几种混合物。
[0023]其中，所述式I所示的第一化合物中，R1和R4为卤原子，R2、R3、R5和R6为氢基；所述式II所示的第二化合物中，R7、R8、R9、R10、R11和R12为碳原子数为1～10的烷烃基、碳原子数为2
‑
10的不饱和烃基或氢基。
[0024]其中，所述式I所示的第一化合物中，R1为氯，R4为氟，R2、R3、R5和R6为氢基，所述式II所示的第二化合物中，R9为甲基，R7、R8、R10、R11为氢基，R12为丙炔基。
[0025]其中，所述锂盐、溶剂和添加剂的质量份数比为14:85:1。当设置锂盐、溶剂和添加剂为上述的质量份数比时，溶剂与添加剂的协同作用更好，能够形成更稳定的电极界面阻抗，更好的界面电荷传输动力学和界面稳定性，进而表现出优异的循环稳定性和倍率性能。
[0026]其中，所述添加剂占电解液中的重量份数比为0.5％～3％。添加剂占电解液中的重量份数比也可以为1％、1.5％、2.0％、2.5％。
[0027]其中，所述锂盐电解质为六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂和双氟草酸硼酸锂中的一种或多种。
[0028]其中，所述溶剂还包括环状有机溶剂和链状有机溶剂，环状有机溶剂为碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸丁烯酯中的一种或多种，链状有机溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的一种或多种。
[0029]本专利技术的一种二次电池，包括上述的电解液。本专利技术的一种二次电池，具有良好的循环性能和倍率性能。具体地，一种二次电池可以为锂离子电池、钠离子电池、钙离子电池、镁离子电池、钾离子电池，优选地，二次电池为锂离子电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于，包括以下重量份数的组分：10～16份锂盐、83～85.5份溶剂和0.5～3份添加剂，所述溶剂包括式I所示的第一化合物，所述添加剂为式II所示的第二化合物；其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12分别独立地选自氢、卤原子、碳原子数为1～10的烷烃基、碳原子数为2～10的不饱和烃基、碳原子数为1～10的烷氧基和碳原子数为2～10的烷酰基中的一种，且所述烷烃基、所述不饱和烃基、所述烷氧基和所述烷酰基中的氢可部分或全部被卤原子、氰基、羧基和磺酸基中的一种或多种取代。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述式I所示的第一化合物中，R1和R4为卤原子，R2、R3、R5和R6为氢基；所述式II所示的第二化合物中，R7、R8、R9、R10、R11和R12为碳原子数为1～10的烷烃基、碳原子数为2
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10的不饱和烃基或氢基。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄玉希，刘鹏，徐雄文，王志斌，
申请(专利权)人：湖南立方新能源科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：