一种锂离子电池电解液、锂离子电池以及用电设备制造技术

本申请提供一种锂离子电池电解液、锂离子电池以及用电设备，属于电池制造领域。锂离子电池电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，添加剂具有如式I所示的结构通式：其中，R1～R4均独立选自氢原子、氟取代或未取代的C1～C6的链状烷基、C3～C12的环烷基、C2～C6的烯烃基或炔烃基、C6～C12的环状烯烃基、氰基、C1～C5的腈基、甲氧基、乙氧基、苯基、苯环衍生物基团以及五元或六元的杂环基团中的一种，通过该锂离子电池电解液，能够在一定程度上解决高压条件下电解液成分容易对材料的尖晶石结构造成损伤的问题，从而提高电解液与尖晶石结构的电极材料的兼容性，进而保证电池的电学性能。进而保证电池的电学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池电解液、锂离子电池以及用电设备


[0001]本申请涉及电池制造领域，具体而言，涉及一种锂离子电池电解液、锂离子电池以及用电设备。

技术介绍

[0002]现有技术中，尖晶石结构的电极材料由于具有能量密度高、耐高压以及高温循环稳定性好等优势，广泛应用于锂离子电池制造。但是，现有的电解液在高压(大于4.5V)条件下进行充放电的过程中，存在电解液成分不稳定以及容易对材料的尖晶石结构造成损伤的问题，导致电解液与尖晶石结构的电极材料的兼容性较差，从而导致电池的电学性能受到影响。

技术实现思路

[0003]本申请的目的在于提供一种锂离子电池电解液、锂离子电池以及用电设备，能够在一定程度上解决高压条件下电解液成分容易对材料的尖晶石结构造成损伤的问题，从而提高电解液与尖晶石结构的电极材料的兼容性，同时，进而保证电池的电学性能。
[0004]本申请的实施例是这样实现的：
[0005]第一方面，本申请实施例提供一种锂离子电池电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，添加剂具有如式I所示的结构通式：
[0006][0007]其中，R1～R4均独立选自氢原子、氟取代或未取代的C1～C6的链状烷基、C3～C12的环烷基、C2～C6的烯烃基或炔烃基、C6～C12的环状烯烃基、氰基、C1～C5的腈基、甲氧基、乙氧基、苯基、苯环衍生物基团以及五元或六元的杂环基团中的一种。
[0008]上述技术方案中，电解液中具有上述结构通式的添加剂成分，一方面，该添加剂能够通过自身开环参与反应在正负极表面形成稳定的SEI钝化保护膜，从而能够有效避免电解液成分分解产生的HF对尖晶石结构的电极材料造成腐蚀，以起到保护电极材料的作用；另一方面，该添加剂中由于存在弱碱性的N原子，弱碱性的N原子能够中和电解液中产生的部分HF，从而降低电解液的酸性，也能够起到保护电极材料的作用。通过两方面的协同作用，该添加剂能够在高压条件下有效避免电解液成分对电极材料造成损伤，从而提高电解液与电极材料的兼容性，进而保证电池的电学性能。
[0009]在一些可选的实施方案中，添加剂包括如下化合物结构中的一种或多种：
[0010][0011][0012]上述技术方案中，采用上述结构式的添加剂，相较于采用其他结构，能够对电极材料起到更好的保护作用。
[0013]在一些可选的实施方案中，电解液中的添加剂的质量百分比为0.1～10％；
[0014]可选地，电解液中的添加剂的质量百分比为1～3％。
[0015]上述技术方案中，将添加剂的质量百分比限定在0.1～10％的范围，是由于：若添加剂的用量过低，则无法较好的保护电极材料；若添加剂的用量过多，则会由于添加剂在电解液中存在较多残留造成资源浪费。
[0016]进一步地，将添加剂的质量百分比限定在1～3％的范围，能够在保证对电极材料起到较好的保护作用的情况下兼顾较低的经济成本。
[0017]在一些可选的实施方案中，电解液中的锂盐的质量百分比为10～20％。
[0018]上述技术方案中，将锂盐的用量限定在上述范围，能够使得锂盐具有适宜的用量比，从而保证电池的充放电性能。
[0019]在一些可选的实施方案中，锂盐包括六氟磷酸锂、高氯酸锂、二氟磷酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲基磺酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、六氟铝酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、六氟砷酸锂和全氟烷基磺酰甲基锂中的一种或多种。
[0020]上述技术方案中，本申请的方案能够较好地适用于上述多种锂盐体系，提供了更多的可实施方案，从而便于进行推广应用。
[0021]在一些可选的实施方案中，有机溶剂包括氟代溶剂；
[0022]可选地，有机溶剂中的氟代溶剂的质量百分比为70～100％。
[0023]上述技术方案中，有机溶剂中添加有氟代溶剂，相较于采用常规的有机溶剂(常规溶剂在高压下会分解产气)，氟代溶剂在高压下较为稳定，能够使得电解液在高压下也较为稳定。
[0024]进一步地，将氟代溶剂的用量限定在上述范围，能够使得氟代溶剂在有机溶剂中具有适宜的质量占比，从而保证电解液具有更好的高压稳定性。
[0025]在一些可选的实施方案中，氟代溶剂包括氟代碳酸乙烯酯、双氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸丙烯酯、氟代碳酸甲乙酯、氟代碳酸二甲酯、氟代碳酸二乙酯、氟代乙酸乙酯，氟代乙
酸丙酯、氟代丙酸乙酯和氟代丙酸丙酯中的一种或多种。
[0026]上述技术方案中，本申请的方案能够较好地适用于上述多种氟代溶剂体系，提供了更多的可实施方案，从而便于进行推广应用。
[0027]第二方面，本申请实施例提供一种锂离子电池，包括壳体、电极组件以及如第一方面实施例提供的锂离子电池电解液。电极组件容纳于壳体内；锂离子电池电解液容纳于壳体内。
[0028]上述技术方案中，锂离子电池包括有第一方面实施例提供的锂离子电池电解液，能够在高压条件下进行充放电的过程中有效避免电解液对电极材料造成损伤，从而保证电池的电学性能。
[0029]在一些可选的实施方案中，电极组件中，满足以下条件(a)和/或(b)；
[0030](a)电池正极的活性材料包括LiNi
x
Co
y
Mn
z
L
(1
‑
x
‑
y
‑
z)
O2，其中，L为Al、Sr、Mg、Ti、Ca、Zr、Zn、Si和Fe中的一种或多种，0≤x≤1、0≤y≤1、0≤z≤1；
[0031](b)电池负极的活性材料包括石墨、软碳、硬碳、硅、硅氧化合物和硅碳复合物中的一种或多种。
[0032]上述技术方案中，本申请的方案能够较好地适用于上述多种电池正极的活性材料体系以及电池负极的活性材料体系，提供了更多的可实施方案，从而便于进行推广应用。
[0033]第三方面，本申请实施例提供一种用电设备，包括如第二方面实施例提供的锂离子电池。
具体实施方式
[0034]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0035]需要说明的是，本申请中的“和/或”，如“特征1和/或特征2”，均是指可以单独地为“特征1”、单独地为“特征2”、“特征1”加“特征2”，该三种情况。
[0036]另外，在本申请的描述中，除非另有说明，“一种或多种”中的“多种”的含义是指两种及两种以上；“数值a～数值b”的范围包括两端值“a”和“b”，“数值a～数值b+计量单位”中的“计量单位”代表“数值a”和“数值b”二者的“计量单位”。
[0037]现有技术中，锂离子电池电解液中的锂盐通常含有六氟磷酸锂(LiPF6)，其在高压条件下会分解成HF，HF会对尖晶石结构的电极材料的结构造成损伤，再加上电解液中的有机溶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池电解液，其特征在于，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂具有如式I所示的结构通式的：其中，R1～R4均独立选自氢原子、氟取代或未取代的C1～C6的链状烷基、C3～C12的环烷基、C2～C6的烯烃基或炔烃基、C6～C12的环状烯烃基、氰基、C1～C5的腈基、甲氧基、乙氧基、苯基、苯环衍生物基团以及五元或六元的杂环基团中的一种。2.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述添加剂包括如下化合物结构中的一种或多种：3.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述电解液中的所述添加剂的质量百分比为0.1～10％；可选地，所述电解液中的所述添加剂的质量百分比为1～3％。4.根据权利要求1～3中任一项所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述电解液中的所述锂盐的质量百分比为10～20％。5.根据权利要求4所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述锂盐包括六氟磷酸锂、高氯酸锂、二氟磷酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲基磺酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、六氟铝酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、六氟砷酸锂和全氟烷基磺酰甲基锂中的一种或多种。6.根据权利要求1～3中任一项所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述有机溶剂包括氟代溶剂；可选地，所述有机溶剂中的所述氟代溶剂的质量百分比为7...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙艳光，黄东海，顾晓瑜，吴承仁，李进，
申请(专利权)人：广汽埃安新能源汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：