一种非水电解液及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种非水电解液及其应用，所述非水电解液中包括羧酸氟代醇酯类化合物，所述羧酸氟代醇酯类化合物的结构式为R1‑

【技术实现步骤摘要】
一种非水电解液及其应用


[0001]本专利技术属于电池
，涉及一种非水电解液及其应用。

技术介绍

[0002]高浓度电解液的锂盐浓度超过3mol/L，由于其中的溶剂含量较少，因此可以有效改善电解液的安全性和热稳定性。因高浓度电解液中的高浓度锂盐能够形成独特的溶剂化结构，使得钝化膜成分以阴离子分解所得的无机成分占主导，有利于提高电解液的氧化和还原稳定性，因而有效地拓宽了电解液的电化学窗口。然而高浓度锂盐会带来粘度过高与离子电导率偏低的问题，且锂盐的成本较高，不利于电解液的商业化发展。
[0003]电解液中常用的稀释剂包括多氟代醚类化合物，多氟代醚类化合物的分子量大且密度高，其用于电解液后对电解液的离子电导率提升不明显甚至略有下降；而且，多氟代醚类化合物会增加电解液的比重，降低电池的能量密度。其自身较高的价格会使电解液的成本偏高，也不利于电池的商业化应用。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种非水电解液及其应用，所述非水电解液在降低粘度的同时具有较高的离子电导率，还能够改善电池的电化学性能，提升电池的能量密度，并有利于电池的商业化应用。
[0005]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种非水电解液，所述非水电解液中包括羧酸氟代醇酯类化合物，所述羧酸氟代醇酯类化合物的结构式为：
[0007]R1‑
COO
‑
CF
x
‑
R2，/>[0008]其中1≤x≤3，R1和R2分别独立地包括碳原子数为1至4的饱和烃基取代基。
[0009]本专利技术提供的非水电解液中使用羧酸氟代醇酯类化合物作为稀释剂，使非水电解液的离子电导率显著提高且粘度降低；而且，使用的羧酸氟代醇酯类化合物具有更小的密度，能够提高电池的能量密度；另外，羧酸氟代醇酯类化合物的来源广泛、价格低廉，使本专利技术提供的非水电解液具有较高的商业价值。
[0010]所述羧酸氟代醇酯类化合物的结构式中，x为1≤x≤3，例如可以是1、2或3。R1包括碳原子数为1至4的饱和烃基取代基，例如可以是甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基中的任意一种或至少两种的组合；R2包括碳原子数为1至4的饱和烃基取代基，例如可以是甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基中的任意一种或至少两种的组合。
[0011]优选地，所述羧酸氟代醇酯类化合物包括丁酸三氟乙酯、丙酸三氟乙酯、丙酸二氟乙酯、丙酸氟乙酯、乙酸三氟乙酯、乙酸二氟乙酯或乙酸氟乙酯中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括丁酸三氟乙酯与丙酸二氟乙酯的组合，丙酸三氟乙酯与丙酸二氟乙酯的组合，丙酸氟乙酯与乙酸三氟乙酯的组合，乙酸二氟乙酯与乙酸氟乙酯的
组合，丁酸三氟乙酯、丙酸二氟乙酯与丙酸三氟乙酯的组合，丙酸二氟乙酯、丙酸氟乙酯与乙酸三氟乙酯的组合，乙酸三氟乙酯、乙酸二氟乙酯与乙酸氟乙酯的组合，或，丁酸三氟乙酯、丙酸三氟乙酯、丙酸二氟乙酯、丙酸氟乙酯、乙酸三氟乙酯、乙酸二氟乙酯与乙酸氟乙酯的组合。
[0012]优选地，所述非水电解液中还包括有机溶剂与锂盐。
[0013]所述有机溶剂与锂盐的摩尔比为1:1至15:1，例如可以是1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、11:1、12:1、13:1、14:1或15:1，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0014]所述羧酸氟代醇酯类化合物与锂盐的摩尔比为1:1至15:1，例如可以是1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、11:1、12:1、13:1、14:1或15:1，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0015]优选地，所述锂盐包括六氟磷酸锂(LiPF6)、二氟双草酸硼酸锂(LiDFOB)、二氟磷酸锂(LiF2PO2)、双(三氟甲基磺酸亚胺)锂(LiTFSI)或双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括LiPF6与LiDFOB的组合，LiF2PO2与LiTFSI的组合，LiTFSI与LiFSI的组合，LiPF6、LiDFOB与LiF2PO2的组合，或LiPF6、LiDFOB、LiF2PO2、LiTFSI与LiFSI的组合。
[0016]优选地，所述有机溶剂包括碳酸脂类溶剂、醚类溶剂、砜类溶剂或腈类溶剂中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括碳酸脂类溶剂与醚类溶剂的组合，砜类溶剂与腈类溶剂的组合，醚类溶剂与砜类溶剂的组合，或碳酸脂类溶剂、醚类溶剂、砜类溶剂与腈类溶剂的组合。
[0017]优选地，所述碳酸脂类溶剂包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙基甲酯(EMC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)或碳酸二乙酯(DEC)中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括DMC与EMC的组合，EC与PC的组合，DMC与DEC的组合，DMC、EMC与PC的组合，EMC、EC、PC与DEC的组合，或DMC、EMC、EC、EC与DEC的组合。
[0018]优选地，所述醚类溶剂包括乙二醇二甲醚(DME)和/或1,3
‑
二氧戊环(DOL)。
[0019]优选地，所述砜类溶剂包括环丁砜(TMS)和/或二甲基亚砜(DMSO)。
[0020]优选地，所述腈类溶剂包括丁二腈(SN)和/或己二腈(DN)。
[0021]第二方面，本专利技术提供了一种电池，所述电池包括如第一方面所述的非水电解液。
[0022]本专利技术所述电池包括正极、负极以及第一方面所述的非水电解液；所述正极所用正极活性材料包括磷酸铁锂(LFP)、钴酸锂(LCO)、三元镍钴锰(NCM)、三元镍钴铝(NCA)、镍酸锂(LNMO)、硫、氧、二氧化碳或空气中的任意一种或至少两种的组合；负极材料包括锂、锂化合物、金属合金、金属氧化物、石墨、热结炭、焦炭、玻璃状碳、有机高分子化合物或中间相碳微珠中的任意一种或至少两种的组合。
[0023]本专利技术所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0025]本专利技术通过羧酸氟代醇酯类化合物的使用，使非水电解液的离子电导率显著提高且粘度降低；而且羧酸氟代醇酯类化合物的密度小，将非水电解液用于电池时，能够提高电
池的能量密度；另外，羧酸氟代醇酯类化合物的来源广泛、价格低廉，具有较高的商业价值。
具体实施方式
[0026]下面通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。
[0027]实施例1
[0028]本实施例提供了一种非水电解液，所述非水电解液由羧酸氟代醇酯类化合物、有机溶剂与锂盐组成；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非水电解液，其特征在于，所述非水电解液中包括羧酸氟代醇酯类化合物，所述羧酸氟代醇酯类化合物的结构式为：R1‑
COO
‑
CF
x
‑
R2，其中1≤x≤3，R1和R2分别独立地包括碳原子数为1至4的饱和烃基取代基；所述碳原子数为1至4的饱和烃基取代基包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基中的任意一种或至少两种的组合。2.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述羧酸氟代醇酯类化合物包括丁酸三氟乙酯、丙酸三氟乙酯、丙酸二氟乙酯、丙酸氟乙酯、乙酸三氟乙酯、乙酸二氟乙酯或乙酸氟乙酯中的任意一种或至少两种的组合。3.根据权利要求1或2所述的非水电解液，其特征在于，所述非水电解液中还包括有机溶剂与锂盐；所述有机溶剂与锂盐的摩尔比为1:1至15:1；所述羧酸氟代醇酯类化合物与锂盐的摩尔比为1:1至15:1。4.根据权利要求3所述的非水电解液，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：林双双，
申请(专利权)人：远景睿泰动力技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：