System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种电解液、二次电池和用电设备制造技术_技高网

一种电解液、二次电池和用电设备制造技术

技术编号:40552944 阅读:9 留言:0更新日期:2024-03-05 19:12
本申请属于二次电池技术领域,具体涉及一种电解液、二次电池和用电设备。本申请提供的电解液包含具有式I所示结构的化合物,该化合物中同时含有磺酰基和硼酸根,可以增加SEI与CEI中硫化物含量(如Li2S、ROSO2Li、Li2SxOy等),可提升锂离子在界面的传导能力,从而降低阻抗改善电池动力学性能。同时,还可以抑制正极/电解液界面副反应,降低电池产气风险。此外,所成界面层(CEI与SEI)的弹性模量和机械性能比不含添加剂时显著增强,可提升界面层以及活性材料的结构稳定性,抑制界面副反应,缓解负极材料,尤其是硅负极材料的体积膨胀。

【技术实现步骤摘要】

本申请属于二次电池,具体涉及一种电解液、二次电池和用电设备


技术介绍

1、二次电池具有比能量高、体积小、重量轻、充电时间短、无记忆效应等优势,在储能领域占据重要地位。但是随着社会的发展,消费市场对于二次电池的性能提出了更高的要求,因此开发一种具有高循环性能和安全性能的电池是目前电池行业发展的当务之急。

2、电解液是电池中与所有部件接触的成分,通过完善电解液设计可以有效调控电解液物理化学特性到界面结构和稳定性在内的各种性质,从而提升电池循环性能和安全性能。


技术实现思路

1、因此,本申请要解决的技术问题在于克服现有二次电池存在循环性能和安全性能较差的缺陷,从而提供一种电解液、二次电池和用电设备。

2、为此,本申请提供如下技术方案:

3、本申请提供一种电解液,包括锂盐、有机溶剂和第一添加剂,所述第一添加剂包含具有式i所示结构的化合物:

4、

5、其中,在硼酸根的邻、间、对位;所述添加剂中的r1包含c1~c10的烷烃基,羟基,氨基和c1~c10的胺基中的至少一种;r2包含h和甲基中的至少一种。

6、可选地,所述c1~c10的烷烃基包含甲基,乙基、异丙基中的至少一种;

7、和/或,所述c1~c10的胺基包含n,n-二甲基胺基、叔丁基胺基中的至少一种。

8、可选地,所述第一添加剂包括如下任一所示的结构:

9、

10、本专利技术提供的第一添加剂,兼有磺酰基和硼酸根。一方面,磺酰基含有s元素,所成sei与cei中li2sx、roso2li、li2sxoy等含s衍生物有利于锂离子在界面内的传导,可以改善电化学反应动力学性能;另外,含s成分亦可促进界面机械性能,提升界面稳定性。硼酸根中的b元素上的2p空轨道可与单线态氧结合,湮灭单线态氧的副反应催化活性,从而抑制电解液与单线态氧在界面的副反应,提升界面稳定性的同时还可以降低电池产气风险。二者协同作用,提升电池的循环性能和安全性能。

11、可选地,以电解液的总质量计,所述第一添加剂的质量占比为0.1%~5.0%。例如,所述第一添加剂的质量占比可以是0.1%、0.5%、1.0%、2%、3.0%、5.0%中的一者或任意两者之间的范围值。

12、当第一添加剂的质量占比维持在0.1%~5.0%范围内时,其在电极/电解液界面所成钝化层均匀且致密,可有效阻断电子传导,抑制电解液在界面处进一步反应;同时促进锂离子在界面层中传输,降低界面阻抗。该含量范围所成界面保护层机械强度高,可抑制正负极电极材料嵌脱锂过程的结构坍塌,从而改善电池循环寿命。

13、可选地,还包含第二添加剂,所述第二添加剂包含氟代碳酸酯、碳酸亚乙烯酯中的至少一种。

14、本申请中,第二添加剂为典型的负极成膜添加剂,可有效提升负极/电解液界面稳定性,将第一添加剂与第二添加剂配合使用,能更好的同时作用于正极界面和负极界面,两者结合能够进一步兼顾全电池的性能。

15、可选地,所述第一添加剂和第二添加剂的质量比为(1~10):(1~15)。

16、例如,所述第一添加剂和第二添加剂的质量比可以是1:15、1:5、1:2、5:2、10:1中的一者或任意两者之间的范围值。

17、可选地,以电解液的总质量计,所述锂盐质量占电解液总质量的10.0%~20%。

18、例如,所述锂盐质量占电解液总质量可以是10%、12%、13%、14%、15%、16%、18%、20%中的一者或任意两者之间的范围值。

19、本申请中,所用锂盐为领域内常规的。典型非限定性地,所述锂盐为六氟磷酸锂(lipf6),还可包括下列锂盐中的一种或多种:四氟硼酸锂(libf4)、双草酸硼酸锂(libob)、二氟草酸硼酸锂(lidfob)、二氟二草酸磷酸锂(lidfop)、双(氟磺酰)亚胺锂(lifsi)和双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(litfsi)、高氯酸锂(liclo4)、二氟磷酸锂(lipo2f2)、五氟乙基三氟硼酸锂(lifab)、2-三氟甲基-4,5-二氰基咪唑锂(litdi)。其中,六氟磷酸锂在常用非水性有机溶剂中具有适中的离子迁移数、适中的解离常数、较好的抗氧化性能和良好的铝箔钝化能力,又能与各种正负极材料匹配,是二次电池中最主要的锂盐之一。双(氟磺酰)亚胺锂相比于六氟磷酸锂离子迁移数更高、解离程度更大,有利于提升离子电导率,但考虑其对铝集流体的腐蚀性,可以与六氟磷酸锂作为主盐混合使用。

20、本申请中,有机溶剂的选择也是领域内常规的,典型非限定性地,所述有机溶剂包括第一溶剂与第二溶剂,当负极材料为石墨时,所述第一溶剂为碳酸乙烯酯,第二溶剂选自碳酸丙烯酯(pc)、碳酸丁烯酯(bc)、氟代碳酸乙烯酯(fec)、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸甲丙酯(mpc)、碳酸二苯酯(dphc)、乙酸乙酯(ea)、乙酸丙酯(pa)、丙酸甲酯(mp)、丙酸乙酯(ep)、丙酸丙酯(pp)、丁酸甲酯(mb)、丁酸乙酯(eb)、γ-丁内酯(γ-gbl)中的至少一种;当负极材料为硅基材料时,第一溶剂为氟代碳酸乙烯酯(fec),第二溶剂包括碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯酯(pc)、碳酸丁烯酯(bc)、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸甲丙酯(mpc)、碳酸二苯酯(dphc)、乙酸乙酯(ea)、乙酸丙酯(pa)、丙酸甲酯(mp)、丙酸乙酯(ep)、丙酸丙酯(pp)、丁酸甲酯(mb)、丁酸乙酯(eb)、γ-丁内酯(γ-gbl)中的至少一种。

21、本申请还提供一种二次电池,包括正极极片、负极极片、隔膜和上述的电解液。

22、可选地,所述正极极片包括正极活性材料,所述正极活性材料的化学式包括lianixcoymnzmbo2,其中,0.95≤a≤1.2,0.5≤x≤1.0,0≤y≤0.3,0≤z≤0.2,0≤b<0.1,且x+y+z+b=1.0,m包括al、zr、ti、v、mg、fe、b、mo中的至少一种;

23、和/或,所述负极极片包括负极活性材料,所述负极活性材料包括石墨材料或硅基材料中的至少一种,所述硅基材料包括硅单质、硅碳复合材料、硅氧化合物或硅金属化合物中的至少一种,其中,所述硅基材料中的硅碳复合材料的质量占硅基材料中质量的3%~30%。

24、本申请还提供一种用电设备,包括上述的二次电池。

25、本申请提供的二次电池和用电设备的其他组成和制备方法均为领域内常规的,在此不做具体限定。

26、本申请技术方案,具有如下优点:

27、本申请提供的电解液包含具有式i所示结构的化合物,该化合物中同时含有磺酰基和硼酸根,可以增加sei与cei中硫化物含量(如li2s、roso2li、li2sxoy等),可提升锂离子在界面的传导能力,从而降低阻抗改善电池动力学性能。同时,还可以抑制正极/电解液界面副反应,降低电池产气风险本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种电解液,其特征在于,包括锂盐、有机溶剂和第一添加剂,所述第一添加剂包含具有式I所示结构的化合物:

2.根据权利要求1所述的电解液,其特征在于,所述C1~C10的烷烃基包含甲基,乙基、异丙基中的至少一种;

3.根据权利要求2所述的电解液,其特征在于,所述第一添加剂包括如下任一所示的结构:

4.根据权利要求1~3任一项所述的电解液,其特征在于,以电解液的总质量计,所述第一添加剂的质量占比为0.1%~5.0%。

5.根据权利要求1所述的电解液,其特征在于,还包含第二添加剂,所述第二添加剂包含氟代碳酸酯、碳酸亚乙烯酯中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的电解液,其特征在于,所述第一添加剂和第二添加剂的质量比为(1~10):(1~15)。

7.根据权利要求1~3任一项所述的电解液,其特征在于,以电解液的总质量计,所述锂盐质量占电解液总质量的10.0%~20%。

8.一种二次电池,其特征在于,包括正极极片、负极极片、隔膜和权利要求1~7任一项所述的电解液。

9.根据权利要求8所述的二次电池,其特征在于,所述正极极片包括正极活性材料,所述正极活性材料的化学式包括LiaNixCoyMnzMbO2,其中,0.95≤a≤1.2,0.5≤x≤1.0,0≤y≤0.3,0≤z≤0.2,0≤b<0.1,且x+y+z+b=1.0,M包括Al、Zr、Ti、V、Mg、Fe、B、Mo中的至少一种;

10.一种用电设备,其特征在于,包括权利要求8~9任一项所述的二次电池。

...

【技术特征摘要】

1.一种电解液,其特征在于,包括锂盐、有机溶剂和第一添加剂,所述第一添加剂包含具有式i所示结构的化合物:

2.根据权利要求1所述的电解液,其特征在于,所述c1~c10的烷烃基包含甲基,乙基、异丙基中的至少一种;

3.根据权利要求2所述的电解液,其特征在于,所述第一添加剂包括如下任一所示的结构:

4.根据权利要求1~3任一项所述的电解液,其特征在于,以电解液的总质量计,所述第一添加剂的质量占比为0.1%~5.0%。

5.根据权利要求1所述的电解液,其特征在于,还包含第二添加剂,所述第二添加剂包含氟代碳酸酯、碳酸亚乙烯酯中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的电解液,其特征在于,所述第一添加剂和第二添加剂的质量比为(1~10)...

【专利技术属性】
技术研发人员:蔡涛涛
申请(专利权)人:华南理工大学
类型:发明
国别省市:

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