电解液及电池制造技术

本申请提供了一种电解液及电池。所述电解液含有有机溶剂以及电解质盐，所述电解液中还含有添加剂A、添加剂B以及添加剂C，添加剂A为氧化电位较低的多腈基六元氮杂环化合物，添加剂B为氧化电位较高的脂族二腈或多腈类化合物，添加剂C为具有醚键的二腈或多腈类化合物。本申请的电解液能提高电池的循环性能和存储性能，尤其是提高电池高温高电压情况下的循环性能和存储性能。

Electrolyte and battery

【技术实现步骤摘要】
电解液及电池
本申请涉及储能材料领域，具体地讲，涉及一种电解液及电池。
技术介绍
锂离子电池由于具备能量密度大、输出功率高、循环寿命长和环境污染小等优点而被广泛应用于电动汽车以及消费类电子产品中。目前对锂离子电池的需求是：高电压、高功率、长循环寿命、长存储寿命且安全性能优异。锂离子电池目前广泛使用的是以六氟磷酸锂为导电锂盐以及以环状碳酸酯和/或链状碳酸酯为溶剂的电解液体系。然而上述电解液体系尚存在诸多不足，例如在高电压和高温情况下，上述电解液体系的循环性能和存储性能有待提高。鉴于此，特提出本申请。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
中存在的问题，本申请的目的在于提供一种电解液及电池，其能提高电池的循环性能和存储性能，尤其是提高电池高温高电压情况下的循环性能和存储性能。为了达到上述目的，在本申请的第一方面，本申请提供了一种电解液，其含有有机溶剂以及电解质盐，所述电解液中还含有添加剂A、添加剂B以及添加剂C，所述添加剂A选自式I-1、式I-2、式I-3所示的化合物中的一种或几种，所述添加剂B选自式II-1、式II-2所示的化合物中的一种或几种，所述添加剂C选自式III-1、式III-2所示的化合物中的一种或几种。在式I-1、式I-2、式I-3中：R1、R2、R3、R4各自独立地选自氢原子、卤素原子、取代或未取代的C1～C12烷基、取代或未取代的C1～C12烷氧基、取代或未取代的C1～C12胺基、取代或未取代的C2～C12烯基、取代或未取代的C2～C12炔基、取代或未取代的C6～C26芳基、取代或未取代的C2～C12杂环基，其中，取代基选自卤素原子、腈基、C1～C6烷基、C2～C6烯基、C1～C6烷氧基中的一种或几种；x、y、z各自独立地选自0～8的整数；m、n、k各自独立地选自0～2的整数。在式II-1、式II-2中：R5选自取代或未取代的C1～C12亚烷基、取代或未取代的C2～C12亚烯基、取代或未取代的C2～C12亚炔基，R6、R7、R8各自独立地选自取代或未取代的C0～C12亚烷基、取代或未取代的C2～C12亚烯基、取代或未取代的C2～C12亚炔基，其中，取代基选自卤素原子、腈基、C1～C6烷基、C2～C6烯基、C1～C6烷氧基中的一种或几种。在式III-1、式III-2中：a、b、c、d各自独立地选自1～5内的整数，R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17各自独立地选自取代或未取代的C1～C10亚烷基、取代或未取代的C2～C10亚烯基，其中，取代基选自卤素原子、腈基、C1～C6烷基、C2～C6烯基、C1～C6烷氧基中的一种或几种。在本申请的第二方面，本申请提供了一种电池，其包括本申请第一方面所述的电解液。相对于现有技术，本申请至少包括如下所述的有益效果：本申请的电解液中含有氧化电位较低的多腈基六元氮杂环化合物，电池化成时便能在正极活性材料表面形成稳定的络合物层，有效钝化正极活性材料表面，抑制其对电解液的氧化作用、降低电池产气；本申请的电解液中还含有氧化电位较高的脂族二腈或多腈类化合物，其能长久稳定地存在于电解液中，随时修补循环或高温存储过程中遭到破坏的络合物层，减少过渡金属离子溶出，大大降低过渡金属溶出后沉积在负极对SEI膜的破坏；本申请的电解液中还含有具有醚键的二腈或多腈类化合物，该类分子醚基中的氧(-O-)会与电解液中痕量的PF5、HF发生反应，阻止PF5、HF对未形成络合物层而直接暴露于电解液环境中的正极活性材料表面的腐蚀，使正极活性材料表面在循环和存储过程中的耐久度更佳；因此本申请的电解液能提高电池的循环性能和存储性能，尤其是能提高电池高温高电压情况下的循环性能和存储性能。附图说明图1为A1化合物核磁共振碳谱。图2为A2化合物核磁共振碳谱。图3为A3化合物核磁共振碳谱。具体实施方式下面详细说明根据本申请的电解液及电池。首先说明根据本申请第一方面的电解液。根据本申请第一方面的电解液含有有机溶剂以及电解质盐，且所述电解液中还含有添加剂A、添加剂B以及添加剂C。〔添加剂A〕在本申请第一方面的电解液中，所述添加剂A选自式I-1、式I-2、式I-3所示的化合物中的一种或几种。在式I-1、式I-2、式I-3中：R1、R2、R3、R4各自独立地选自氢原子、卤素原子、取代或未取代的C1～C12烷基、取代或未取代的C1～C12烷氧基、取代或未取代的C1～C12胺基、取代或未取代的C2～C12烯基、取代或未取代的C2～C12炔基、取代或未取代的C6～C26芳基、取代或未取代的C2～C12杂环基，其中，取代基(这里表示“取代或未取代”中发生取代的情况)选自卤素原子、腈基、C1～C6烷基、C2～C6烯基、C1～C6烷氧基中的一种或几种；x、y、z各自独立地选自0～8的整数；m、n、k各自独立地选自0～2的整数。添加剂A为氧化电位较低的多腈基六元氮杂环化合物，腈基中的氮原子含有孤对电子，与正极活性材料中的过渡金属具有较强的络合作用，应用于电解液中后，可以在电池化成过程中吸附在正极活性材料表面生成一层疏松的多孔保护膜并有效钝化正极活性材料表面。该多孔保护膜不仅能在隔绝正极活性材料表面与电解液直接接触的同时不影响离子的正常传输，而且能在降低正极活性材料表面活性的同时抑制正极活性材料表面发生大量副反应，从而能达到减少副反应产物并降低产气的作用。添加剂A具有特殊的六元氮杂环结构，腈基与腈基的间距更接近正极活性材料表面过渡金属与过渡金属的间距，可以最大限度地发挥腈基的络合作用，且使更多数量的腈基发挥络合作用，因此与常规线性的腈基化合物相比，本申请的多腈基六元氮杂环化合物可具有更好的钝化效果。添加剂A特殊的六元氮杂环结构还能使分子的氧化电位较低，电池化成时便能在正极活性材料表面形成稳定的络合物层，改善整个电池体系的电化学性能，诸如降低产气、提高高温高电压下的循环寿命等。在本申请第一方面的电解液中，优选地，所述添加剂A在所述电解液中的质量百分含量为0.1％～10％。如果添加剂A含量过低，则其对电解液的改善效果不明显；如果添加剂A含量过高，则其吸附在正极活性材料表面形成的络合物层过于厚和致密，影响离子的扩散迁移，正极阻抗大幅增高，同时还导致了电解液整体黏度提升、离子电导率下降，因此反而影响了电池的性能发挥。所述添加剂A含量范围的上限可任选自10％、9％、8％、7％、6％、5％、4.5％、4％、3.5％、3％、2％、1％、0.8％，所述添加剂A含量范围的下限可任选自0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％、1.2％。进一步优选地，所述添加剂A在所述电解液中的质量百分含量为0.1％～3.5％。在本申请第一方面的电解液中，在式I-1、式I-2、式I-3所示的化合物中：C1～C12烷基可为链状烷基，也可为环状烷基，链状烷基又可为直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解液，含有有机溶剂以及电解质盐；/n其特征在于，/n所述电解液中还含有添加剂A、添加剂B以及添加剂C；/n所述添加剂A选自式I-1、式I-2、式I-3所示的化合物中的一种或几种；/n

【技术特征摘要】
1.一种电解液，含有有机溶剂以及电解质盐；
其特征在于，
所述电解液中还含有添加剂A、添加剂B以及添加剂C；
所述添加剂A选自式I-1、式I-2、式I-3所示的化合物中的一种或几种；



在式I-1、式I-2、式I-3中：R1、R2、R3、R4各自独立地选自氢原子、卤素原子、取代或未取代的C1～C12烷基、取代或未取代的C1～C12烷氧基、取代或未取代的C1～C12胺基、取代或未取代的C2～C12烯基、取代或未取代的C2～C12炔基、取代或未取代的C6～C26芳基、取代或未取代的C2～C12杂环基，其中，取代基选自卤素原子、腈基、C1～C6烷基、C2～C6烯基、C1～C6烷氧基中的一种或几种；x、y、z各自独立地选自0～8的整数；m、n、k各自独立地选自0～2的整数；
所述添加剂B选自式II-1、式II-2所示的化合物中的一种或几种；



在式II-1、式II-2中，R5选自取代或未取代的C1～C12亚烷基、取代或未取代的C2～C12亚烯基、取代或未取代的C2～C12亚炔基，R6、R7、R8各自独立地选自取代或未取代的C0～C12亚烷基、取代或未取代的C2～C12亚烯基、取代或未取代的C2～C12亚炔基，其中，取代基选自卤素原子、腈基、C1～C6烷基、C2～C6烯基、C1～C6烷氧基中的一种或几种；
所述添加剂C选自式III-1、式III-2所示的化合物中的一种或几种；



在式III-1、式III-2中，a、b、c、d各自独立地选自1～5内的整数，R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17各自独立地选自取代或未取代的C1～C10亚烷基、取代或未取代的C2～C10亚烯基，其中，取代基选自卤素原子、腈基、C1～C6烷基、C2～C6烯基、C1～C6烷氧基中的一种或几种。


2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，
R1、R2、R3和R4各自独立地选自氢原子、卤素原子、取代或未取代的C1～C3直链或支链烷基、取代或未取代的C5～C7环状烷基、取代或未取代的C1～C3烷氧基、取代或未取代的C1～C3胺基、取代或未取代的C2～C3烯基、取代或未取代的C2～C3炔基、取代或未取代的C6～C8芳基、取代或未取代的C2～C7杂环基，其中，取代基选自卤素原子；
R5选自取代或未取代的C1～C10亚烷基、取代或未取代的C2～C10亚烯基、取代或未取代的C2～C10亚炔基，R6、R7、R8各自独立地选自取代或未取代的C0～C10亚烷基、取代或未取代的C2～C10亚烯基、取代或未取代的C2～C10亚炔基，其中，取代基选自卤素原子；
R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17各自独立地选自取代或未取代的C1～C6亚烷基、取代或未取代的C2～C6亚烯基，其中，取代基选自卤素原子；
x、y、z各自独立地选自0、1或2；
m、n、k各自独立地选自1或2；
a、b、c、d各自独立地选自1或2。


3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，
在式I-1中，R1、R3均为氢原子，优选地，R1、R3、R4均为氢原子；
在式I-2中，R1、R2、R3、R4中至少有两个为氢原子，优选地，R1、R2、R3、R4中至少有三个为氢原子；
在式I-3中，R1、R2、R3中至少有两个为氢原子；
在式II-1中，R5选自C1...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊天成，胡春华，蒋耀，钭舒适，梁成都，
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：福建;35