【技术实现步骤摘要】
本申请涉及锂电池，尤其涉及一种电解液、锂二次电池和用电装置。
技术介绍
1、近年来，随着锂离子电池的应用范围越来越广泛，锂离子电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。由于锂离子电池取得了极大的发展，因此对其能量密度、循环性能和安全性能等也提出了更高的要求。
2、提升电池的功率性能、循环和存储寿命一直是行业的追求目标，但是由于电解液在阴阳极界面的副反应，导致电芯综合性能较差。
技术实现思路
1、本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于，提供一种电解液，旨在提升sei（solid electrolyte interphase，固体电解质界面）膜的柔韧性和热稳定性，从而减少锂二次电池循环过程中和存储过程中的产气程度，提升锂二次电池的存储性能、快充性能和循环性能，综合地改善锂二次电池的性能。
2、为了实现上述目的，本申请的第一方面提供了一种用于锂二次电池的电解液，包括第一溶剂、含有碳碳双键的硅烷化合物和环状硼酸锂类化合物，所述第一溶剂包括环状碳酸酯类化合物，所述环状碳酸酯类化合物包括碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的至少一种；其中，基于所述电解液的总质量计，所述环状碳酸酯类化合物的质量含量w3、所述含有碳碳双键的硅烷化合物的质量含量w1和所述环状硼酸锂类化合物的质量含量w2之间满足：0.001≤(w1+w2)/w3≤2.67。
3、在任意实施方式中，基
4、控制电解液中环状碳酸酯类化合物的含量在合适的范围内，同时通过添加上述含量范围的含有碳碳双键的硅烷化合物和环状硼酸锂类化合物，可有效改善sei膜的柔韧性和热稳定性，从而兼顾锂二次电池的存储性能和直流阻抗，综合的改善锂二次电池的性能。
5、在任意实施方式中，所述环状碳酸酯类化合物包括碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的至少一种。
6、电解液中采用环状碳酸酯类化合物作为溶剂时，具有优异的离子电导率和成膜性。
7、在任意实施方式中，所述含有碳碳双键的硅烷化合物包括四乙烯基硅烷、三乙烯基乙基硅烷、二乙烯基二乙基硅烷、乙烯基三甲基硅烷中的至少一种。
8、在任意实施方式中，所述含有碳碳双键的硅烷化合物包括四乙烯基硅烷。
9、由于碳碳双键的存在，上述含有碳碳双键的硅烷化合物能够在阳极优先于环状碳酸酯类化合物成膜，并在sei膜中生成聚合物组分，从而提高sei膜的柔韧性；同时，该sei膜能够覆盖在阳极极片表面以降低阳极极片暴露在电解液中的程度，减少副反应和产气，提升锂二次电池性能。
10、在任意实施方式中，所述环状硼酸锂类化合物包括式i所示结构的化合物，
11、式i
12、其中，y1、y2、y3、y4各自独立地包括氧原子、硫原子中的至少一种。
13、在任意实施方式中，所述环状硼酸锂类化合物包括、中的至少一种。
14、上述环状硼酸锂类化合物能够优先于环状碳酸酯类化合物还原成膜，并在sei膜中形成富含锂盐的组分，从而改善sei膜的热稳定性，降低sei膜整体的氧化分解程度、以及其在电解液溶剂中的溶解度，从而提升锂二次电池的存储性能。
15、在任意实施方式中，基于所述电解液的总质量计，所述含有碳碳双键的硅烷化合物的质量含量w1和所述环状硼酸锂类化合物的质量含量w2之间满足：0.01≤w1/w2≤200。
16、在任意实施方式中，基于所述电解液的总质量计，所述含有碳碳双键的硅烷化合物的质量含量w1和所述环状硼酸锂类化合物的质量含量w2之间满足：0.1≤w1/w2≤10。
17、在任意实施方式中，基于所述电解液的总质量计，所述含有碳碳双键的硅烷化合物的质量含量w1和所述环状硼酸锂类化合物的质量含量w2之间满足：0.5≤w1/w2≤5。
18、控制含有碳碳双键的硅烷化合物和环状硼酸锂类化合物的质量含量之比在合适的范围内，可通过二者协同作用，综合地改善sei膜的热稳定性和柔韧性，从而兼顾锂二次电池的存储性能和直流阻抗，综合的改善锂二次电池的性能。
19、在任意实施方式中，基于所述电解液的总质量计，所述环状碳酸酯类化合物的质量含量w3满足：3%≤w3≤20%。
20、在任意实施方式中，基于所述电解液的总质量计，所述环状碳酸酯类化合物的质量含量w3满足：5%≤w3≤20%。
21、控制电解液中环状碳酸酯类化合物的含量在合适的范围内，可兼顾sei膜的形成和电解液的离子电导率，从而改善锂二次电池的循环性能，并降低存储过程中的产气程度。
22、在任意实施方式中，基于所述电解液的总质量计，所述含有碳碳双键的硅烷化合物的质量含量w1满足：0.01%≤w1≤5%。
23、在任意实施方式中，基于所述电解液的总质量计，所述含有碳碳双键的硅烷化合物的质量含量w1满足：0.01%≤w1≤3%。
24、控制电解液中含有碳碳双键的硅烷化合物的含量在合适的范围内，可提高sei膜的柔韧性，同时减少副反应和产气，提升锂二次电池性能。
25、在任意实施方式中，基于所述电解液的总质量计，所述环状硼酸锂类化合物的质量含量w2满足：0.01%≤w2≤3%。
26、在任意实施方式中，基于所述电解液的总质量计，所述环状硼酸锂类化合物的质量含量w2满足：0.1%≤w2≤2%。
27、控制电解液中环状硼酸锂类化合物的含量在合适的范围内，可而改善sei膜的热稳定性，从而提升锂二次电池的存储性能。
28、在任意实施方式中，所述电解液包括第二溶剂，所述第二溶剂包括线状碳酸酯类化合物；所述线状碳酸酯类化合物包括碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯中的至少一种。
29、在电解液中加入上述类型的第二溶剂，可降低电解液的粘度，提高电解液的电导率，进一步改善电池的快充和循环寿命。
30、在任意实施方式中，所述电解液包括锂盐，所述锂盐包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、氟磺酰（全氟丁基磺酰）亚胺锂、双（三氟甲基磺酰）亚胺锂中的至少一种；所述电解液中所述锂盐的浓度为0.8mol/l~1.3mol/l。
31、控制电解液中锂盐的浓度在上述范围内，可使电解液的电导率较高，有利于进一步改善电池的循环寿命。
32、本申请的第二方面提供一种锂二次电池，包括正极极片、负极极片和本申请第一方面的电解液。
33、在任意实施方式中，所述正极极片包括正极集流体和位于所述正极集流体至少一侧的正极材料层，所述正极材料层包括lid[nixcoyx1zm11-x-y-z本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于锂二次电池的电解液，其特征在于，包括第一溶剂、含有碳碳双键的硅烷化合物和环状硼酸锂类化合物，所述第一溶剂包括环状碳酸酯类化合物，所述环状碳酸酯类化合物包括碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的至少一种；
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，基于所述电解液的总质量计，所述环状碳酸酯类化合物的质量含量W3、所述含有碳碳双键的硅烷化合物的质量含量W1和所述环状硼酸锂类化合物的质量含量W2之间满足：0.005≤(W1+W2)/W3≤2。
3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述含有碳碳双键的硅烷化合物包括四乙烯基硅烷、三乙烯基乙基硅烷、二乙烯基二乙基硅烷、乙烯基三甲基硅烷中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述含有碳碳双键的硅烷化合物包括四乙烯基硅烷。
5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述环状硼酸锂类化合物包括式I所示结构的化合物，
6.根据权利要求5所述的电解液，其特征在于，所述环状硼酸锂类化合物包括、中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的电解液
8.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，基于所述电解液的总质量计，所述含有碳碳双键的硅烷化合物的质量含量W1和所述环状硼酸锂类化合物的质量含量W2之间满足：0.1≤W1/W2≤10。
9.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，基于所述电解液的总质量计，所述含有碳碳双键的硅烷化合物的质量含量W1和所述环状硼酸锂类化合物的质量含量W2之间满足：0.5≤W1/W2≤5。
10.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，基于所述电解液的总质量计，所述环状碳酸酯类化合物的质量含量W3满足：3%≤W3≤20%。
11.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，基于所述电解液的总质量计，所述环状碳酸酯类化合物的质量含量W3满足：5%≤W3≤20%。
12.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，基于所述电解液的总质量计，所述含有碳碳双键的硅烷化合物的质量含量W1满足：0.01%≤W1≤5%。
13.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，基于所述电解液的总质量计，所述含有碳碳双键的硅烷化合物的质量含量W1满足：0.01%≤W1≤3%。
14.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，基于所述电解液的总质量计，所述环状硼酸锂类化合物的质量含量W2满足：0.01%≤W2≤3%。
15.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，基于所述电解液的总质量计，所述环状硼酸锂类化合物的质量含量W2满足：0.1%≤W2≤2%。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的电解液，其特征在于，所述电解液包括第二溶剂，所述第二溶剂包括线状碳酸酯类化合物；
17.根据权利要求1至15中任一项所述的电解液，其特征在于，所述电解液包括锂盐，所述锂盐包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、氟磺酰（全氟丁基磺酰）亚胺锂、双（三氟甲基磺酰）亚胺锂中的至少一种；
18.一种锂二次电池，其特征在于，包括正极极片、负极极片和权利要求1至17中任一项所述的电解液。
19.根据权利要求18所述的锂二次电池，其特征在于，所述正极极片包括正极集流体和位于所述正极集流体至少一侧的正极材料层，所述正极材料层包括Lid[NixCoyX1zM11-x-y-z]O2、LiMn2O4、Li2MnO3·(1-a)LiAO2、LiM2X2O4中的一种或多种，
20.根据权利要求19所述的锂二次电池，其特征在于，所述正极材料层包括Lid[NixCoyX1zM11-x-y-z]O2，其中，0.1≤d≤1，X1包括Mn和/或Al；M1包括Co、Ni、Mn、Mg、Cu、Zn、Al、Sn、B、Ga、Cr、Sr、V、Ti中的一种或多种，0≤x＜1，0≤y≤1，0≤z≤1，x+y+z≤1。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的锂二次电池，其特征在于，所述负极极片包括负极集流体和位于所述负极集流体至少一侧的负极材料层，所述负极材料层包括人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、中间相微碳球、硅基材料及锡基材料中的至少一种。
22.根据权利要求21所述的锂二次电池，其特征在于，所述负极材料层包括人造石墨、天然石墨中的至少一种。
23.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求18至22中任一项所述的锂二次电池。<...
【技术特征摘要】
1.一种用于锂二次电池的电解液，其特征在于，包括第一溶剂、含有碳碳双键的硅烷化合物和环状硼酸锂类化合物，所述第一溶剂包括环状碳酸酯类化合物，所述环状碳酸酯类化合物包括碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的至少一种；
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，基于所述电解液的总质量计，所述环状碳酸酯类化合物的质量含量w3、所述含有碳碳双键的硅烷化合物的质量含量w1和所述环状硼酸锂类化合物的质量含量w2之间满足：0.005≤(w1+w2)/w3≤2。
3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述含有碳碳双键的硅烷化合物包括四乙烯基硅烷、三乙烯基乙基硅烷、二乙烯基二乙基硅烷、乙烯基三甲基硅烷中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述含有碳碳双键的硅烷化合物包括四乙烯基硅烷。
5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述环状硼酸锂类化合物包括式i所示结构的化合物，
6.根据权利要求5所述的电解液，其特征在于，所述环状硼酸锂类化合物包括、中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，基于所述电解液的总质量计，所述含有碳碳双键的硅烷化合物的质量含量w1和所述环状硼酸锂类化合物的质量含量w2之间满足：0.01≤w1/w2≤200。
8.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，基于所述电解液的总质量计，所述含有碳碳双键的硅烷化合物的质量含量w1和所述环状硼酸锂类化合物的质量含量w2之间满足：0.1≤w1/w2≤10。
9.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，基于所述电解液的总质量计，所述含有碳碳双键的硅烷化合物的质量含量w1和所述环状硼酸锂类化合物的质量含量w2之间满足：0.5≤w1/w2≤5。
10.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，基于所述电解液的总质量计，所述环状碳酸酯类化合物的质量含量w3满足：3%≤w3≤20%。
11.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，基于所述电解液的总质量计，所述环状碳酸酯类化合物的质量含量w3满足：5%≤w3≤20%。
12.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，基于所述电解液的总质量计，所述含有碳碳双键的硅烷化合物的质量含量w1满足：0.01%≤w...
【专利技术属性】
技术研发人员：张翠平，韩昌隆，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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