二次电池电解液和二次电池制造技术

本申请提供了一种二次电池电解液，包括电解质盐、有机溶剂和除水添加剂，除水添加剂包括结构式如式(1)所示的化合物：其中，R1和R3独立地选自氢、氟、烷基、氟代烷基、烯基烷基、炔基烷基、烯基、炔基中的任意一种；R2和R4独立地选自氟、烷基、氟代烷基、烯基烷基、炔基烷基、烯基、炔基、芳基、氟代芳基中的任意一种。该二次电池电解液中的除水添加剂不仅能够去除电解液中的水分，并且除水添加剂与水的反应产物能够在电池正极和负极表面形成致密的界面膜，该界面膜可以提高电池的稳定性，降低电池阻抗，使电池具有良好的循环性能和安全性能。本申请还提供了一种二次电池。还提供了一种二次电池。还提供了一种二次电池。

【技术实现步骤摘要】
二次电池电解液和二次电池


[0001]本申请涉及二次电池
，具体涉及一种二次电池电解液和二次电池。

技术介绍

[0002]锂二次电池由于能量密度高、工作电压高、使用寿命长、自放电率低和环境友好等优点，已在终端产品(智能手机、数码相机、笔记本电脑和电动汽车等)中得到了广泛的应用。随着行业的快速发展，对锂二次电池的性能提出了更高的要求。
[0003]在锂二次电池的使用中，正极材料与电解液直接接触容易发生副反应，导致电解液被氧化分解，产生大量的气体，造成电池循环衰减甚至引发安全性问题。除此之外，当电解液中含有微量水时，电解质盐与水反应也会产生一系列副产物，进而导致锂二次电池的性能降低。为解决上述问题，有必要开发一种新的电解液体系，以提高锂二次电池的循环性能和安全性能。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请提供了一种二次电池电解液，该二次电池电解液中的除水添加剂不仅能够去除电解液中的水分，并且除水添加剂与水的反应产物能够在电池正极和负极表面形成致密的界面膜，该界面膜可以抑制电解液与正负极材料的反应，从而提高电池的稳定性，降低电池阻抗，使电池具有良好的循环性能和安全性能。
[0005]本申请第一方面提供了一种二次电池电解液，包括电解质盐、有机溶剂和除水添加剂，所述除水添加剂包括结构式如式(1)所示的化合物：
[0006][0007]其中，所述R1和R3独立地选自氢、氟、烷基、氟代烷基、烯基烷基、炔基烷基、烯基、炔基中的任意一种；所述R2和R4独立地选自氟、烷基、氟代烷基、烯基烷基、炔基烷基、烯基、炔基、芳基、氟代芳基中的任意一种。
[0008]本申请的二次电池电解液中，除水添加剂包括氧硫氮杂膦，氧硫氮杂膦结构中的磺酰基和磷酰基具有较强的吸电子能力，使得除水添加剂中的P
‑
O
‑
C键容易发生水解，从而除去电解液中的水分，并且除水添加剂的水解产物能够在电池正负极表面形成均匀且致密的界面膜，该界面膜可以有效阻止电解液与正负极材料直接接触引起的副反应，从而提高电池的循环性能和安全性能。
[0009]可选地，所述R1、R2、R3和R4中的至少一个为氟或氟代烷基。
[0010]可选地，所述R1、R2、R3和R4中的至少一个为氟。
[0011]可选地，所述R1、R2、R3和R4中的至少一个为烯基烷基、炔基烷基、烯基或炔基。
[0012]可选地，所述烷基、所述氟代烷基、所述烯基烷基、所述炔基烷基、所述烯基、所述炔基的碳原子的碳原子数为1
‑
10。
[0013]可选地，所述芳基、所述氟代芳基的碳原子数为6
‑
20。
[0014]可选地，所述除水添加剂在所述二次电池电解液中的质量百分含量为0.1％
‑
3％。进一步地，所述除水添加剂在所述二次电池电解液中的质量百分含量为0.5％
‑
1.5％。
[0015]可选地，所述添加剂还包括成膜添加剂。
[0016]可选地，所述成膜添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、甲基二磺酸亚甲酯、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、丙烯亚硫酸酯、硫酸乙烯酯、1,3
‑
丙烷磺内酯和磷酸三丙烯酯中的一种或多种。
[0017]可选地，所述成膜添加剂在所述二次电池电解液中的质量百分含量为0.1％
‑
5％。
[0018]可选地，所述除水添加剂与所述成膜添加剂的质量比为1:(0.1
‑
10)。
[0019]可选地，所述有机溶剂包括碳酸酯类溶剂、醚类溶剂、羧酸酯类溶剂中的一种或多种。
[0020]可选地，所述电解质盐包括锂盐、钠盐和钾盐中的至少一种。
[0021]第二方面，本申请提供了一种二次电池，包括正极、负极、隔膜和电解液，其中，所述电解液包括如本申请第一方面所述的二次电池电解液。
附图说明
[0022]图1为本申请一实施例提供的二次电池的结构示意图；
[0023]图2为本申请实施例1提供的电池正极极片的扫描电镜图；
[0024]图3为本申请对比例3提供的电池正极极片的扫描电镜图。
具体实施方式
[0025]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0026]当电池电解液中含有水时，电解质锂盐与水反应会产生一系列的副产物，如产生HF、PF5、HPO2F2、H2PO3F和H3PO4等，该类物质会对锂离子电池产生不可逆危害，如HF会溶解电池正负极表面的界面膜，导致电解液在正负极表面分解，降低电池的使用寿命。现有的除水添加剂尽管能够除去电解液中的水分，但不能形成完整的保护膜，导致电解液在正极发生持续性氧化，使电池性能恶化。本申请提供了一种除水添加剂，该除水添加剂不仅能够去除电解液中的水和酸，减少电池中的副反应，而且除水添加剂与水反应的产物具有良好的成膜性能，可以在电池正负极表面性能稳定的界面膜，从而保护电池正负极材料，抑制电解液在电池正负极表面的副反应，提升电池性能。
[0027]本申请提供的除水添加剂包括氧硫氮杂膦，氧硫氮杂膦的结构式如式(1)所示：
[0028][0029]本申请中，氧硫氮杂膦含有多种杂原子，各杂原子的位置和取代基的取代位保证了氧硫氮杂膦具有较高的稳定性，不容易发生分解。氧硫氮杂膦结构中的磺酰基和磷酰基具有较强的吸电子能力，使得除水添加剂中的P
‑
O
‑
C键容易发生水解，从而除去电解液中的水分，并且水解产物中的P、N、S杂原子可以大大提高CEI膜和SEI膜的热稳定性，从而抑制高温条件下正负极副反应的发生，保证锂二次电池具有良好的耐高温性能。
[0030]本申请实施方式中，R1和R3独立地选自氢、氟、烷基、氟代烷基、烯基烷基、炔基烷基、烯基、炔基中的任意一种，R2和R4独立地选自氟、烷基、氟代烷基、烯基烷基、炔基烷基、烯基、炔基、芳基、氟代芳基中的任意一种。本申请实施方式中，取代基团选自烷基时，烷基可以是甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、新戊基、正己基、环丙基或环丁基中的任意一种；取代基团选自氟代烷基时，氟代烷基可以是三氟甲基、三氟乙基、三氟丙基、五氟丙基、三氟丁基和五氟丁基中的任意一种；取代基团选自烯基烷基时，烯基烷基可以是烯丙基、烯丁基、烯异丁基、烯戊基和烯异戊基中的任意一种；取代基团选自炔基烷基时，炔基烷基可以是炔丙基、炔丁基、炔异丁基、炔戊基和炔异戊基中的任意一种；取代基团选自烯基时，烯基可以是乙烯基、丙烯基和丁烯基中的任意一种；取代基团选自炔基时，炔基可以是乙炔基和丙炔基中的任意一种；取代基团选自芳基时，芳基可以是苯基、甲基苯基和二甲基苯基中的任意一种；取代基团本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二次电池电解液，其特征在于，包括电解质盐、有机溶剂和除水添加剂，所述除水添加剂包括结构式如式(1)所示的化合物：其中，所述R1和R3独立地选自氢、氟、烷基、氟代烷基、烯基烷基、炔基烷基、烯基、炔基中的任意一种；所述R2和R4独立地选自氟、烷基、氟代烷基、烯基烷基、炔基烷基、烯基、炔基、芳基、氟代芳基中的任意一种。2.如权利要求1所述的二次电池电解液，其特征在于，所述R1、R2、R3和R4中的至少一个为氟或氟代烷基。3.如权利要求1或2所述的二次电池电解液，其特征在于，所述R1、R2、R3和R4中的至少一个为氟。4.如权利要求1所述的二次电池电解液，其特征在于，所述R1、R2、R3和R4中的至少一个为烯基烷基、炔基烷基、烯基或炔基。5.如权利要求1
‑
4任一项所述的二次电池电解液，其特征在于，所述烷基、所述氟代烷基、所述烯基烷基、所述炔基烷基、所述烯基、所述炔基的碳原子数为1
‑
10；所述芳基、所述氟代芳基的碳原子数为6
‑
20。6.如权利要求1
‑
5任一项所述的二次电池电解液，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：任建新，王圣，谢泽中，陶蒙，段柏禹，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：