【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池领域，尤其涉及一种电解液及应用其的锂离子电池。
技术介绍
1、锂离子电池因其具有能量密度大、无记忆效应、环境友好等特点得到广泛应用。锂电池组成元件主要有正极、负极、电解质、集流片、隔膜和电池壳密封件。其中，电解质作为决定锂离子电池特性的关键材料之一，承担着电池内部电荷传递的功能，对电池的各项使用性能有着至关重要的影响。根据状态，锂离子电池电解质可分为：液态、凝胶态聚合物、干态离子导电聚合物和无机陶瓷等。
2、目前，在锂离子电池中广泛应用的电解液通常是以六氟磷酸锂为电解质盐和以环状碳酸酯和链状碳酸酯的混合物为有机溶剂的电解液，常规电解液中的锂离子在充放电过程中去溶剂化过程较为困难。这是由于传统电解液中的溶剂化结构具有较高的去溶剂化势垒，阻碍了锂离子的扩散，降低了电化学效率导致了电池中锂离子动力学的传输速率受到限制，通过优化电解液的组成能够在一定程度上改善锂离子电池的传输动力学。
3、一般锂离子电池选用电解液应尽量当满足以下条件：离子电导率高，电子绝缘性好，介电常数高，有利于电化学反应可逆地进行；使用温度范围宽，电压窗口宽；生产成本低，环境友好。而在实际上，商用电解液需要在上述各种制约关系中选择平衡点。
4、综上所述，电解质应具有多种优点，但现实中均存在或多或少的问题。目前，电解质的研究主要集中在新型锂盐的开发和添加剂的应用等方面。但是，大多数为了改善锂离子电池的传输动力学，所使用的添加剂仅考虑了sei膜的改善情况。例如，会引入含硫元素的添加剂1,3-丙烷磺酸内酯(ps)，
技术实现思路
1、为了降低锂离子的溶剂化结合能，提升锂离子去溶剂化的过程速率，进而加快锂离子传输动力学，本专利技术提供一种电解液及应用其的锂离子电池。
2、根据本专利技术的一个方面，提供一种电解液，该电解液包括添加剂a，按照质量百分比计算，在所述电解液中，添加剂a含量为0.1～4％；该添加剂a满足通式(i)：其中，通式(i)中的r1～r5中各自或独立地选自氢、卤素、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基。其中，添加剂a含量可以是0.1％、0.25％、0.5％、0.75％、1％、1.25％、1.5％、1.75％、2％、2.25％、2.5％、2.75％、3％、3.25％、3.5％、3.75％、4％等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
3、本专利技术所提供的电解液，通过引入含有磺酰基、异氰酸酯基相连的添加剂a，能够显著降低锂离子的溶剂化结合能，提升锂离子去溶剂化过程速率，进而加快锂离子传输动力学；而添加剂a所含有的苯基能够提高其结构稳定性。另一方面，添加剂a所含有的磺酰基、异氰酸酯基除了能够优化sei膜、减少负极与电解液之间的界面反应外，还可以降低水分子与锂盐反应生成的氢氟酸对锂离子电池的影响。进一步地，当添加剂a含量较少时，无法对电池的性能有着较大幅度的提升。此外，虽然添加剂a的电导率会比常规有机溶剂低，但是当其含量过多时，则会出现电解液电导率下降、sei厚度增加等问题；因此，合适的添加剂a含量也尤为重要。由此，本专利技术所提供的电解液，不仅能够提升锂离子传输动力学，还能够在负极表面形成稳定的sei膜，减少电解液在副反应过程中生成的氢氟酸，从而在整体上提升电池的循环性能。
4、优选地，通式(i)中的r1～r5中的至少一个为卤素、卤代烷基或卤代烷氧基。由于卤素的电负性较高，当取代基中含有卤素时，添加剂a的结构稳定性会进一步提高。
5、优选地，卤素包括氟元素。
6、优选地，烷基的碳原子个数不超过5；和/或，烷氧基的碳原子个数不超过5。进一步地，当烷基的碳链较短时，分子间较弱，因而添加剂a在电解液中的溶解度较高，能够促进添加剂a在电解液中的作用。
7、优选地，添加剂a包括如下结构式中的至少一种：
8、
9、优选地，添加剂a选自化合物1、化合物3、化合物4、化合物5、化合物8中的至少一种。
10、优选地，在电解液中还包括有机溶剂，有机溶剂包括碳酸乙烯酯(ec)、碳酸二甲酯(dmc)中的至少一种。
11、优选地，有机溶剂包括碳酸乙烯酯(ec)、碳酸二甲酯(dmc)，按照质量比计算，所述碳酸乙烯酯：所述碳酸甲乙酯＝2～4：6～8。
12、优选地，电解液中还包括锂盐，锂盐包括六氟磷酸锂(lipf6)。六氟磷酸锂易与电解液中的痕量水分子发生反应，形成氢氟酸，进而影响锂离子电池的性能。而本专利技术所提供的电解液，能够减少负极与电解液之间的界面反应，进而改善上述问题。
13、本专利技术的第二个方面，提供一种锂离子电池，该锂离子电池包括如上述电解液。
14、优选地，锂离子电池包括正极极片，正极极片包括正极活性材料，其中，正极活性材料包括镍钴锰酸锂正极材料linixcoymn(1-x-y)o2，其中，0<x<1，0<y<1。其中，镍钴锰酸锂正极材料可以是lini0.3co0.3mn0.4o2、lini0.5co0.2mn0.3o2、lini0.6co0.2mn0.2o或lini0.8co0.1mn0.1o2等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
15、优选地，锂离子电池包括负极极片，负极极片包括负极活性材料，其中，负极活性材料包括石墨。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括添加剂A，按照质量百分比计算，在所述电解液中，所述添加剂A含量为0.1～4％；所述添加剂A满足通式(I)：其中，所述通式(I)中的R1～R5中各自或独立地选自氢、卤素、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基。
2.如权利要求1所述电解液，其特征在于，所述通式(I)中的R1～R5中的至少一个为卤素、卤代烷基或卤代烷氧基。
3.如权利要求1所述电解液，其特征在于，所述烷基的碳原子个数不超过5；和/或，所述烷氧基的碳原子个数不超过5。
4.如权利要求1电解液，其特征在于，所述添加剂A包括如下结构式中的至少一种：
5.如权利要求4所述电解液，其特征在于，所述添加剂A选自化合物1、化合物3、化合物4、化合物5、化合物8中的至少一种。
6.如权利要求1～5任一项所述电解液，其特征在于，在所述电解液中还包括有机溶剂，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯中的至少一种。
7.如权利要求6所述电解液，其特征在于，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯，按照质量比计算，所述碳酸乙烯酯：
8.如权利要求1～5任一项所述电解液，其特征在于，所述电解液还包括锂盐，所述锂盐包括六氟磷酸锂。
9.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括如权利要求1～8任一项所述电解液。
10.如权利要求9所述锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括正极极片，所述正极极片包括正极活性材料，其中，所述正极活性材料包括镍钴锰酸锂正极材料LiNixCoyMn(1-x-y)O2，其中，0<x<1，0<y<1。
...【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括添加剂a，按照质量百分比计算，在所述电解液中，所述添加剂a含量为0.1～4％；所述添加剂a满足通式(i)：其中，所述通式(i)中的r1～r5中各自或独立地选自氢、卤素、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基。
2.如权利要求1所述电解液，其特征在于，所述通式(i)中的r1～r5中的至少一个为卤素、卤代烷基或卤代烷氧基。
3.如权利要求1所述电解液，其特征在于，所述烷基的碳原子个数不超过5；和/或，所述烷氧基的碳原子个数不超过5。
4.如权利要求1电解液，其特征在于，所述添加剂a包括如下结构式中的至少一种：
5.如权利要求4所述电解液，其特征在于，所述添加剂a选自化合物1、化合物3、化合物4、化合物5、化合物8中的至少一种。
6.如权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱宇，
申请(专利权)人：湖北亿纬动力有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。