一种电解液及包括该电解液的电池制造技术

本发明专利技术提供一种电解液及包括该电解液的电池

【技术实现步骤摘要】
一种电解液及包括该电解液的电池
[0001]本申请要求
2023
年7月4日向中国国家知识产权局提交的专利申请号为
202310812444.4
，专利技术名称为“一种电解液及包括该电解液的电池”的在先申请的优先权
。
该在先申请的全文通过引用的方式结合于本申请中
。


[0002]本专利技术属于电解液
，具体涉及一种电解液及包括该电解液的电池
。

技术介绍

[0003]锂离子电池
(LIBs)
由于其高能量密度和长循环寿命，在移动电子设备
、
电动汽车和大规模能源存储系统中被认为是合适的电源
。
为了提高锂离子电池的能量密度，研究人员已经开发了具有高可逆容量的电极材料，包括高电压正极材料和接近
0V(
相对于
Li/Li
+
)
的低工作电位负极材料
。
[0004]然而，电极
‑
电解质界面的劣化会导致电池循环性能不佳
。
为了稳定电极
‑
电解质界面，人们提出了诸如电极材料表面涂层和使用电解质添加剂等各种方法
。
通过使用可还原和可氧化化合物形成人工固态电解质界面
(SEI)
是改善电极
‑
电解质界面稳定性的最有效策略之一
。
[0005]硅
(Si)
被认为是下一代锂离子电池中最有前景的负极材料，因为其具有高理论容量
。
然而，由于在循环过程中硅负极会发生巨大的体积变化，导致硅颗粒破裂并产生新的活性表面位点，从而可能导致进一步的不可逆电解质分解
。
为了提高硅负极的电化学性能，氟乙烯碳酸酯
(FEC)
被用作一种高效的可还原添加剂引入到硅负极体系的电池中
。
已有研究表明，
FEC
作为添加剂能有效改变负极表面
SEI
层的性质，并提高如石墨和硅等负极的电化学性能
。
[0006]尽管
FEC
对负极具有有益的影响，但其分解机制仍在研究之中
。FEC
可以分解成乙烯基碳酸酯
(VC)、
氢氟酸
(HF)
等成分
。
然而，有研究报道，
FEC
衍生的
SEI
膜在某些电池系统中可能对电化学性能产生不良影响
。Koeun Kim
等人研究了
FEC
和
EC
基电解液对
LCO
‑
NCM/Si
‑
C
电极循环性能的影响，结果表明
FEC
在
60℃
下的容量损失要比
EC
基电解液的损失大
。
他们认为在高温下，
FEC
会与六氟磷酸锂发生反应，产生比较多的氢氟酸，导致正极金属离子的溶出，最终导致容量下降
。
[0007]因此，尽管
FEC
在改善硅负极电化学性能方面具有积极作用，但由于其在高温环境下会分解产生氢氟酸
(HF)
，在破坏正极材料的同时与一些有机盐反应导致电池热失效的问题，寻求改进的
FEC
变得至关重要
。

技术实现思路

[0008]为了改善氟代乙烯碳酸酯
(FEC)
在高温环境下可能导致电池热失效的问题，本专利技术的目的是提供一种电解液及包括该电解液的电池
。
本专利技术通过在
FEC
分子中添加位阻基团和
/
或供电子基团以降低氟代乙烯碳酸酯分子与
LiPF6的反应，从而产生更少的
HF
酸，进
一步提高电池的高温性能，同时还能够克服现有氟代乙烯碳酸酯在高温环境下可能导致电池热失效的问题，并进一步提高锂离子电池在高温环境下的电化学性能和安全性能
。
所述电解液有望为电动汽车
、
移动电子设备和大规模能源存储系统提供更电化学高性能和安全性能的锂离子电池，从而推动这些领域的进一步发展
。
[0009]本专利技术目的是通过如下技术方案实现的：
[0010]一种电解液，所述电解液包括有机溶剂
、
电解质锂盐以及添加剂；所述添加剂为
R
基团改性的氟代碳酸乙烯酯类化合物；所述
R
基团为位阻基团和
/
或供电子基团
。
[0011]根据本专利技术的实施方式，所述供电子基团是指可以使得碳酸乙烯酯环上电子云密度升高的基团
。
[0012]根据本专利技术的实施方式，所述位阻基团是指在空间排布造成氟代碳酸乙烯酯内部分子结构的相互排斥作用的基团
。
[0013]根据本专利技术的实施方式，所述
R
基团选自
‑
CHO、
‑
OH、
‑
NR1R2、
‑
S(
＝
O)NR1R2、
‑
S(
＝
O)2NR1R2、
‑
CONR1R2、
‑
OC(
＝
O)H、
‑
NHCOH、
取代或未取代的
‑
S
‑
C1‑
12
烷基
、
取代或未取代的
‑
OC(
＝
O)C1‑
12
烷基
、
取代或未取代的
‑
NHCOC1‑
12
烷基
、
取代或未取代的
C1‑
12
烷基
、
取代或未取代的
C6‑
12
芳基
、
取代或未取代的
C2‑
12
烯基
、
取代或未取代的5‑
12
元杂芳基；若为取代时，取代基为
C1‑
12
烷基；
R1和
R2相同或不同，彼此独立地选自
H、C1‑
12
烷基
。
[0014]根据本专利技术的实施方式，所述
R
基团选自
‑
CHO、
‑
OH、
‑
NR1R2、
‑
S(
＝
O)NR1R2、
‑
S(
＝
O)2NR1R2、
‑
CONR1R2、
‑
OC(
＝
O)H、
‑
NHCOH、
取代或未取代的<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，所述电解液包括有机溶剂
、
电解质锂盐以及添加剂；所述添加剂包括
R
基团改性的氟代碳酸乙烯酯类化合物；所述
R
基团为位阻基团和
/
或供电子基团
。2.
根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述
R
基团选自
‑
CHO、
‑
OH、
‑
NR1R2、
‑
S(
＝
O)NR1R2、
‑
S(
＝
O)2NR1R2、
‑
CONR1R2、
‑
OC(
＝
O)H、
‑
NHCOH、
取代或未取代的
‑
S
‑
C1‑
12
烷基
、
取代或未取代的
‑
OC(
＝
O)C1‑
12
烷基
、
取代或未取代的
‑
NHCOC1‑
12
烷基
、
取代或未取代的
C1‑
12
烷基
、
取代或未取代的
C6‑
12
芳基
、
取代或未取代的
C2‑
12
烯基
、
取代或未取代的5‑
12
元杂芳基；若为取代时，取代基为
C1‑
12
烷基；
R1和
R2相同或不同，彼此独立地选自
H、C1‑
12
烷基
。
优选地，所述
R
基团选自
‑
CHO、
‑
OH、
‑
NR1R2、
‑
S(
＝
O)NR1R2、
‑
S(
＝
O)2NR1R2、
‑
CONR1R2、
‑
OC(
＝
O)H、
‑
NHCOH、
取代或未取代的
‑
S
‑
C1‑6烷基
、
取代或未取代的
‑
OC(
＝
O)C1‑6烷基
、
取代或未取代的
‑
NHCOC1‑6烷基
、
取代或未取代的
C1‑6烷基
、
取代或未取代的
C6‑8芳基
、
取代或未取代的
C2‑6烯基
、
取代或未取代的5‑8元杂芳基；若为取代时，取代基为
C1‑6烷基；
R1和
R2相同或不同，彼此独立地选自
H、C1‑6烷基
。
优选地，所述
R
基团选自
‑
CHO、
‑
OH、
‑
NR1R2、
‑
S(
＝
O)NR1R2、
‑
S(
＝
O)2NR1R2、
‑
CONR1R2、
‑
OC(
＝
O)H、
‑
NHCOH、
取代或未取代的
‑
S
‑
C1‑3烷基
、
取代或未取代的
‑
OC(
＝
O)C1‑3烷基
、
取代或未取代的
‑
NHCOC1‑3烷基
、
取代或未取代的
C3‑6烷基
、
取代或未取代的
C6‑7芳基
、
取代或未取代的
C3‑6烯基
、
取代或未取代的5‑6元杂芳基；若为取代时，取代基为
C1‑3烷基；
R1和
R2相同或不同，彼此独立地选自
H、C1‑3烷基
。...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建奇，何柳青，方嘉琳，吴夙彤，李素丽，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：