一种电解质、电解液及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种电解质、电解液及其应用。所述电解质由M

【技术实现步骤摘要】
一种电解质、电解液及其应用


[0001]本专利技术属于二次电池
，具体涉及一种电解质、电解液及其应用。

技术介绍

[0002]卤化物电解质一般具有宽的电化学窗口，比如4.37V的Li3GaF6，5.78V的Li3ScF6，Li3ScF6的电化学窗口已经接近目前最宽电化学窗口材料LiF，与高压正极材料具有更好的兼容性，可以实现在高电压窗口下的稳定循环，最早被用在全固态电池中，但全固态电池存在较大的内阻，且制造成本高。因此，近些年来，卤化物电解质也常被用作电解液的辅助添加剂，其具有宽的电化学窗口，可以保护负极材料。
[0003]目前有研究报道，将卤化物电解质Li2ZrF6作为添加剂可以增加六氟磷酸锂电解液的电导率，还能参与固体电解质界面膜的形成，提高电池的首效和循环性能。但由于卤化物电解质材料在有机电解液中的溶解度很低，只能作为辅助添加剂使用，而且低温下容易析出，不利于大规模生产。经研究，BF3可以与卤化物电解质形成络合物，增加卤化物电解质的阴离子半径，降低阴、阳离子的结合能，进一步促进阴、阳离子在溶液中的解离，提高溶解度，但其高温稳定性不好，需要进一步优化。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种电解质、电解液及其应用。所述电解质在有机电解液中的溶解度较高，低温下不易析出，且其高温稳定性好。
[0005]为达到此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种电解质，由M
n
AX
y
和式Ⅰ所示的含硼化合物络合得到；
[0007][0008]其中，R1、R2、R3独立地选自取代或未取代的C1～C6的直链或支链烷基、取代或未取代的C1～C6的烯基、取代或未取代的C1～C6的炔基、取代或未取代的C1～C6的烷氧基、取代或未取代的C1～C6的烯氧基、取代或未取代的C1～C6的炔氧基、取代或未取代的C3～C
12
的环烷基、取代或未取代的C6～C
20
的芳基、取代或未取代的C6～C
20
的杂芳基；
[0009]或者R1与R2或R1与R3或R2与R3与其所在的B原子成环；
[0010]M
n
AX
y
中M为碱金属；A选自Si、Ge、Al、Ga、Zr、Sc、Ti、Y、In、Er或Lu；X为卤素，0＜n≤4；0＜y≤8。
[0011]优选地，所述R1、R2、R3独立地选自取代或未取代的C1～C4的直链或支链烷基、取代或未取代的C1～C4的烯基、取代或未取代的C1～C4的炔基、取代或未取代的C1～C4的烷氧基、取代或未取代的C1～C4的烯氧基、取代或未取代的C1～C4的炔氧基、取代或未取代的C3～C
10
的环烷基、取代或未取代的C6～C
15
的芳基、取代或未取代的C6～C
15
的杂芳基。
[0012]优选地，所述M
n
AX
y
选自Li2ZrF6、Li4ZrF8、LiInF4或Na2ZrF6。
[0013]进一步优选地，所述含硼化合物选自式(A
‑
1)～式(A
‑
9)中的任意一项：
[0014][0015]优选地，所述M
n
AX
y
和式Ⅰ所示的含硼化合物的摩尔比为(1～1.1):1。
[0016]第二方面，本专利技术提供一种上述电解质的制备方法，包括以下步骤：
[0017]M
n
AX
y
和式Ⅰ所示的含硼化合物在溶剂存在的条件下发生络合反应，得到所述电解质。
[0018]优选地，所述溶剂选自碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯或乙酸甲酯中的任意一种或多种。
[0019]第三方面，本专利技术提供一种电解液，包括第一电解质、有机溶剂和辅助添加剂；
[0020]所述第一电解质为上述技术方案中涉及的电解质。
[0021]优选地，所述电解液还包括第二电解质，所述第二电解质选自六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、二氟磷酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双(三氟甲基磺酰亚胺)锂、双(氟磺酰亚胺)锂、六氟磷酸钠、六氟砷酸钠、四氟硼酸钠、二氟磷酸钠、二草酸硼酸钠、二氟草酸硼酸钠、双(三氟甲基磺酰亚胺)钠或双(氟磺酰亚胺)钠中的任意一种或多种。
[0022]优选地，所述有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲脂、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、1，4
‑
丁内酯、甲酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯或丁酸乙酯中的任意一种或多种；
[0023]优选地，所述辅助添加剂选自碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯脂、1,3
‑
丙烷磺内酯、1,3
‑
(1
‑
丙烯)磺内酯、甲烷二磺酸亚甲酯、丁二腈、己二腈、双氟磺酰亚胺锂、硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯或三(三甲基硅烷)磷酸酯中的任意一种或多种。
[0024]第四方面，本专利技术提供一种二次电池，包括上述技术方案中涉及的电解质或电解液。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0026]本专利技术通过采用M
n
AX
y
和式Ⅰ所示的含硼化合物络合后得到的产物作为电解质，一
方面提升了卤化物电解质M
n
AX
y
的溶解度，改善了电解液的浊度和电化学性能，另一方面，式Ⅰ所示的含硼化合物中的R1～R3的基团替代了BF3中的三个F原子，可以避免在高温条件下出现电解液释放出BF3气体，从而影响电池的高温使用，具有良好的高温稳定性。经研究，以得到的产物作为电解质形成的电解液，用于二次电池，发现其在
‑
40℃低温放电、8C倍率放电、25℃循环、45℃高温循环性能均有明显提升。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]针对现有技术中卤化物电解质材料在有机电解液中的溶解度很低，只能作为辅助添加剂使用，以及低温下容易析出，导致大规模生产十分困难的问题，本专利技术发现将卤化物电解质与三氟化硼络合后得到的络合物可以很好地解决其溶解度的问题，但三氟化硼是一种不可燃的压缩气体，其与卤化物电解质形成的络合物在高温下容易释放出三氟化硼气体，即存在高温不稳定性，不利于电池在高温下的使用。因此，本专利技术提供了一种电解质，由M
n
AX
y
和式Ⅰ所示的含硼化合物络合得到；
[0029][0030]其中，R1、R2、R3独立本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解质，其特征在于，由M
n
AX
y
和式Ⅰ所示的含硼化合物络合得到；其中，R1、R2、R3独立地选自取代或未取代的C1～C6的直链或支链烷基、取代或未取代的C1～C6的烯基、取代或未取代的C1～C6的炔基、取代或未取代的C1～C6的烷氧基、取代或未取代的C1～C6的烯氧基、取代或未取代的C1～C6的炔氧基、取代或未取代的C3～C
12
的环烷基、取代或未取代的C6～C
20
的芳基、取代或未取代的C6～C
20
的杂芳基；或者R1与R2或R1与R3或R2与R3与其所在的B原子成环或杂环；M
n
AX
y
中M为碱金属；A选自Si、Ge、Al、Ga、Zr、Sc、Ti、Y、In、Er或Lu；X为卤素，0＜n≤4；0＜y≤8。2.根据权利要求1所述的电解质，其特征在于，所述R1、R2、R3独立地选自取代或未取代的C1～C4的直链或支链烷基、取代或未取代的C1～C4的烯基、取代或未取代的C1～C4的炔基、取代或未取代的C1～C4的烷氧基、取代或未取代的C1～C4的烯氧基、取代或未取代的C1～C4的炔氧基、取代或未取代的C3～C
10
的环烷基、取代或未取代的C6～C
15
的芳基、取代或未取代的C6～C
15
的杂芳基。3.根据权利要求1所述的电解质，其特征在于，所述M
n
AX
y
选自Li2ZrF6、Li4ZrF8、LiInF4或Na2ZrF6；所述含硼化合物选自式(A
‑
1)～式(A
‑
9)中的任意一项：9)中的任意一项：4.根据权利要求1所述的电解质，其特征在于，所述M
n
AX
y
和式...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄建，李立飞，郭继鹏，
申请(专利权)人：蓝固湖州新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：