【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池，具体涉及一种电池，特别涉及一种在高温高电压下具有较好电化学性能的电池。
技术介绍
1、锂离子电池是一种高能量密度、高效率、环保的电池，由于其诸多优点，已成为现代电子设备和小型动力系统的首选电源。锂离子电池的基本组件包括正极、负极、电解液和隔膜。在电池充电时，锂离子从负极中脱出，经过电解液进入正极，同时电子经过外电路从正极流回负极。
2、电解液在锂离子电池中充当离子传输的媒介，对电池的性能和安全至关重要。电解液由电解质盐、有机溶剂和其他添加剂组成，其中的电解质盐负责提供离子，有机溶剂则负责将电解质盐溶解在电池中。为了提高电池的性能，需要采用电解液添加剂，以改善电池的寿命、安全性和温度特性等。
3、负极是电池在充电过程中，锂离子和电子的载体，起着能量的储存与释放的作用。负极材料包括石墨类负极和硅基类负极，众多负极材料中以石墨类负极应用最广，但是石墨类负极在充电后，具有较低的电位，容易与电解液发生副反应。若形成的界面膜阻抗较大，则充放电倍率较低且容易析锂；层状结构的石墨在锂离子插入和脱嵌的过程中会发生约10％的形变，影响电池的循环寿命。
技术实现思路
1、研究发现，当在负极材料中引入金属ni单质后可以显著提高负极活性物质的导电能力，进而提高大电流放电能力；但是当负极材料中掺入二价或三价的金属ni元素(如金属ni盐或金属氧化镍)后，不仅无法提升电池的性能，还会破坏电解液添加剂在正负极表面形成的界面保护膜，从而恶化电池的电化学性能。
2
3、本专利技术目的是通过如下技术方案实现的：
4、一种电池，所述电池包括正极片、负极片、电解液和隔膜；所述电解液包括电解质盐、有机溶剂和功能添加剂，所述功能添加剂包括第一添加剂，所述第一添加剂包括氟代丙烷磺酸内酯类化合物；所述负极片中含有金属ni元素；
5、所述电池满足：
6、50≥1000a-b≥2；
7、其中，a为电解液中氟代丙烷磺酸内酯类化合物的质量占电解液总质量的百分比；b为负极片中金属ni元素的质量占负极片中负极活性物质层总质量的百分比，单位为ppm。
8、本专利技术中，如果没有特别的说明，金属ni元素均是指ni2+和/或ni3+。
9、根据本专利技术的实施方案，所述电池满足：30≥1000a-b≥3。示例性地，1000a-b为2、3、4、5、8、10、12、15、18、20、22、25、28或30。
10、根据本专利技术的实施方案，在高温高电压下，正负极表面成膜的稳定性变差，正负极表面形成的大量界面膜会发生分解，从而导致电池在高温高电压下的电池性能明显恶化。特别是当负极片中含有金属ni元素时，会加剧恶化电池在高温高电压下的循环性能和存储性能。本申请的专利技术人通过研究后发现，当在电解液中引入氟代丙烷磺酸内酯类化合物时，所述氟代丙烷磺酸内酯类化合物具有优良的正负极保护性能，其可以在正负极成膜。具体地，氟代丙烷磺酸内酯类化合物可以在负极表面发生反应，生成稳定的sei膜，该sei膜富含烷基磺酸锂和氟化锂化合物，可以有效防止负极表面与电解液发生副反应，能够显著降低负极片中金属ni元素对电池性能的影响，改善电池循环性能。该sei膜还具有良好的高温稳定性，也可以同时改善电池的高温高电压性能，抑制电池产气。氟代丙烷磺酸内酯还可以在正极成膜，生成稳定的cei膜，该膜也可以抑制电解液分解，提高电池的高温循环性能和高温储存性能。进一步研究后发现，当所述电池满足50≥1000a-b≥2时，该电解液添加剂能够很好地匹配负极，有效提升正负极表面界面保护膜的稳定性，能够改善电池在化成和充放电过程中负极表面sei膜中烷基磺酸锂和氟化锂的含量，提高负极sei膜的稳定性，降低负极片中金属ni元素对电池的负面影响，更进一步改善电池在高温高电压下的循环性能和存储性能。
11、根据本专利技术的实施方案，所述第一添加剂的质量占电解液总质量的百分比为0.1wt％～5wt％，优选0.5wt％～4wt％，例如为0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.8wt％、2wt％、2.2wt％、2.4wt％、2.5wt％、2.6wt％、2.8wt％、3wt％、3.5wt％、4wt％、4.5wt％或5wt％。
12、根据本专利技术的实施方案，所述负极片中金属ni元素的质量占负极片中负极活性物质层总质量的百分比为0.1ppm～40ppm；优选为1ppm～20ppm。例如为0.2ppm、0.3ppm、0.5ppm、0.8ppm、1ppm、2ppm、5ppm、8ppm、10ppm、12ppm、15ppm、18ppm、20ppm、25ppm、30ppm、35ppm或40ppm。
13、根据本专利技术的实施方案，所述第一添加剂包括式i所示的化合物中的至少一种：
14、
15、式i中，r1、r2、r3相同或不同，彼此独立地选自氢、氟、取代或未取代的烷基；若为取代时，取代基为氟或烷基；r1、r2、r3中的至少一个基团含有氟原子。
16、根据本专利技术的实施方案，r1、r2、r3相同或不同，彼此独立地选自氢、氟、取代或未取代的c1-20烷基；若为取代时，取代基为氟或c1-20烷基；r1、r2、r3中的至少一个基团含有氟原子。
17、根据本专利技术的实施方案，r1、r2、r3相同或不同，彼此独立地选自氢、氟、取代或未取代的c1-12烷基；若为取代时，取代基为氟或c1-12烷基；r1、r2、r3中的至少一个基团含有氟原子。
18、根据本专利技术的实施方案，r1、r2、r3相同或不同，彼此独立地选自氢、氟、取代或未取代的c1-6烷基；若为取代时，取代基为氟或c1-6烷基；r1、r2、r3中的至少一个基团含有氟原子。
19、根据本专利技术的实施方案，r1、r2、r3相同或不同，彼此独立地选自氢、氟、取代或未取代的c1-3烷基；若为取代时，取代基为氟或c1-3烷基；r1、r2、r3中的至少一个基团含有氟原子。
20、根据本专利技术的实施方案，所述第一添加剂包括如下化合物a1～化合物a6中的至少一种：
21、
22、
23、根据本专利技术的实施方案，所述第一添加剂可以通过商业途径购买后获得，也可以通过本领域已知的方法制备得到。
24、根据本专利技术的实施本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电池，其特征在于，所述电池包括正极片、负极片、电解液和隔膜；所述电解液包括电解质盐、有机溶剂和功能添加剂，所述功能添加剂包括第一添加剂，所述第一添加剂包括氟代丙烷磺酸内酯类化合物；所述负极片中含有金属Ni元素；
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池满足：30≥1000A-B≥3。
3.根据权利要求1或2所述的电池，其特征在于，所述第一添加剂的质量占电解液总质量的百分比为0.1～5wt％，优选0.5wt％～4wt％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电池，其特征在于，所述负极片中金属Ni元素的质量占负极片中负极活性物质层总质量的百分比为0.1ppm～40ppm；优选为1ppm～20ppm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电池，其特征在于，所述第一添加剂包括式I所示的化合物中的至少一种：
6.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，所述第一添加剂包括如下化合物A1～化合物A6中的至少一种：
7.根据权利要求1-6任一项所述的电池，其特征在于，所述功能添加剂还包括第二添加剂，所述第二添加剂
8.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，所述式II-1所示的二腈类化合物选自如下化合物中的至少一种：戊二腈、丁二腈(SN)、已二腈(ADN)、癸二腈、壬二腈、二氰基苯、对苯二腈、吡啶-3,4-二腈、2,5-二氰基吡啶、2,2,3,3-四氟丁二腈、四氟对苯二腈、4-四氢噻喃亚甲基丙二腈、反丁烯二腈、乙二醇双(丙腈)醚(DENE)和1,4,5,6-四氢-5,6-二氧-2,3-吡嗪二甲腈；
9.根据权利要求1-8任一项所述的电池，其特征在于，所述功能添加剂还包括第三添加剂，所述第三添加剂包括氟代化合物，所述氟代化合物包括氟代碳酸酯、氟代羧酸酯、氟醚等，具体包括氟代碳酸乙烯酯(FEC)、甲基三氟乙基碳酸酯(FEMC)、氟代碳酸二乙酯(FDEC)、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)、2,2,2-三氟乙酸乙酯(FEA)、2,2-二氟乙酸乙酯、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚(HFE)。
10.根据权利要求1-9任一项所述的电池，其特征在于，所述电池满足：C<5A；
...【技术特征摘要】
1.一种电池，其特征在于，所述电池包括正极片、负极片、电解液和隔膜；所述电解液包括电解质盐、有机溶剂和功能添加剂，所述功能添加剂包括第一添加剂，所述第一添加剂包括氟代丙烷磺酸内酯类化合物；所述负极片中含有金属ni元素；
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池满足：30≥1000a-b≥3。
3.根据权利要求1或2所述的电池，其特征在于，所述第一添加剂的质量占电解液总质量的百分比为0.1～5wt％，优选0.5wt％～4wt％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电池，其特征在于，所述负极片中金属ni元素的质量占负极片中负极活性物质层总质量的百分比为0.1ppm～40ppm；优选为1ppm～20ppm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电池，其特征在于，所述第一添加剂包括式i所示的化合物中的至少一种：
6.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，所述第一添加剂包括如下化合物a1～化合物a6中的至少一种：
7.根据权利要求1-6任一项所述的电池，其特征在于，所述功能添加剂还包括第二添加剂，所述第二添加剂包括二腈化合物、三腈化合物和四腈化合物中的一种或多种；所述腈类化合物...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱亚明，王海，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：
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