电解液和包含其的锂离子电池和电化学装置制造方法及图纸

本申请涉及一种电解液以及包含其的锂离子电池和电化学装置，其特征在于，该电解液包含以下式(I)所表示的化合物。本申请可显著改善锂离子电池和使用其的电化学装置的高温存储性能和循环性能。储性能和循环性能。储性能和循环性能。

【技术实现步骤摘要】
电解液和包含其的锂离子电池和电化学装置


[0001]本申请涉及电化学装置
，尤其涉及一种电解液以及包含其的锂离子电池和电化学装置。

技术介绍

[0002]二次电池(例如锂离子二次电池)作为一种新型的可移动储能装置，由于具有高能量密度、高工作电压、循环寿命长、无记忆效应、绿色环保等特点，迄今已经在手机、笔记本电脑、摄像机等便携式电子设备领域得到了广泛的应用，其使用范围也正从小型便携式电子设备向大型电动运输工具和可再生能源存储领域扩展。
[0003]电解液作为锂离子电池的关键组成部分，在正负极之间起到运输锂离子的作用，对电池的循环寿命、容量、界面性能以及安全性能等有着重要的影响。一般商业化的电解液常包括锂盐、有机溶剂及添加剂。其中，对于电解液性能的进一步提升，关键在于添加剂的开发。由于添加剂的种类繁多，作用显著，成为改善电池性能的关键因素。常用的电解液添加剂主要有成膜、阻燃、除水降酸、过充保护以及导电添加剂等。但在高温下，电池的性能进一步恶化，如高温存储产气、循环产气等问题，需进一步改善其性能。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本公开提供了一种电解液，以及使用其的锂离子电池和电化学装置。本公开可显著改善锂离子电池和使用其的电化学装置的高温存储性能和循环性能。
[0005]本公开提供了一种电解液，电解液包含式(I)所表示的化合物：
[0006][0007]其中，n选自1至3的正整数；
[0008]M选自Li、K、Na、Mn、Al；
[0009]R1选自O或N；R2选自单键或O；
[0010]当R1选自O时，p为1；当R1选自N时，p为2，此时R1与2个
‑
SO2‑
R2‑
R3基团相连接；
[0011]R3选自卤素原子、C1‑6烷基、C2‑6烯基或
‑
R4‑
Q1‑
R5‑
Q2‑
R6‑
Q3‑
R7；其中，Q1、Q2、Q3各自独立地选自O或单键，R4、R5、R6、R7各自独立地选自C1‑6烷基或单键；C1‑6烷基和C2‑6烯基任选地被一个或更多个氰基和/或卤素原子所取代。
[0012]在本公开的一个方面，其中，R3选自
‑
CH3、
‑
CH2CH3、
‑
CH2CH2CH3、
‑
CH(CH3)2、
‑
CH2‑
O
‑
CH3、
‑
CF3、
‑
CF2‑
O
‑
CF3或
‑
F；
[0013]在本公开的一个方面，其中，R3选自
‑
CH3、
‑
CF3或F。
[0014]在本公开的一个方面，其中，式(I)所表示的化合物包括以下化合物：Li
+
[CH3OSO2O]‑
、Li
+
[CH3CH2OSO2O]‑
、Li
+
[CH3SO2O]‑
、Li
+
[FSO2O]‑
、Li
+
[CF3SO2O]‑
、Mn
2+
[CH3OSO2O
‑
]2、Mn
2+
[CH3CH2OSO2O
‑
]2、Mn
2+
[CH3SO2O
‑
]2、Mn
2+
[FSO2O
‑
]2、Mn
2+
[CF3SO2O
‑
]2、Al
3+
[CH3OSO2O
‑
]3、Al
3+
[CH3CH2OSO2O
‑
]3、Al
3+
[CH3SO2O
‑
]3、Al
3+
[FSO2O
‑
]3、Al
3+
[CF3SO2O
‑
]3、Li
+
[(FSO2)2N
‑
]、Li
+
[(CF3SO2)2N
‑
]、Mn
2+
[(FSO2)2N
‑
]2、Mn
2+
[(CF3SO2)2N
‑
]2、Al
3+
[(FSO2)2N
‑
]3、Al
3+
[(CF3SO2)2N
‑
]3、K
+
[(FSO2)2N
‑
]、Na
+
[(FSO2)2N
‑
]、Li
+
[(CF3CF2SO2)2N
‑
]中的至少一种；
[0015]在本公开的一个方面，其中，式(I)所表示的化合物包括以下化合物：Li
+
[CH3OSO2O]‑
、Li
+
[FSO2O]‑
、Mn
2+
[CF3SO2O
‑
]2、Al
3+
[FSO2O
‑
]3、Mn
2+
[(FSO2)2N
‑
]2、Na
+
[(FSO2)2N
‑
]中的至少一种。式(I)所表示的化合物可以在负极表面形成稳定的SEI膜，抑制循环和存储过程中溶剂和其他成膜添加剂的消耗，提高电化学装置的容量保持率。
[0016]在本公开的一个方面，其中，基于电解液的总质量，式(I)所表示的化合物的质量百分含量为b％，b的范围为0.005
‑
10。
[0017]在本公开的一个方面，其中，电解液还包含碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯，基于电解液的总质量，碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的质量和的质量百分含量为c％，c的范围为10
‑
40。可提高电解液电导率的基础上，改善存储产气的问题，提升电化学装置的循环和存储性能。
[0018]在本公开的一个方面，其中，电解液还包括包含硫氧双键的化合物A，包含硫氧双键的化合物A选自甲烷二磺酸亚甲酯、1,3
‑
丙磺酸内酯、1,4
‑
丁烷磺酸内酯、丙烯基
‑
1,3
‑
磺酸内酯、硫酸乙烯酯、1,3
‑
丙烷二磺酸酐、2
‑
甲基丁烷磺酸内酯或1,3
‑
丙二醇环硫酸酯中至少一种。化合物A可以在电极表面形成紧密但不增加阻抗的SEI膜，其可以抑制过渡金属的溶出，并且对电极界面具有保护作用。
[0019]在本公开的一个方面，其中，基于电解液的总质量，包含硫氧双键的化合物A的质量百分含量为d％，d的范围为0.05
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于，所述电解液包含式(I)所表示的化合物：其中，n选自1至3的正整数；M选自Li、K、Na、Mn、Al；R1选自O或N；R2选自单键或O；当R1选自O时，p为1；当R1选自N时，p为2，此时R1与2个
‑
SO2‑
R2‑
R3基团相连接；R3选自卤素原子、C1‑6烷基、C2‑6烯基或
‑
R4‑
Q1‑
R5‑
Q2‑
R6‑
Q3‑
R7；其中，Q1、Q2、Q3各自独立地选自O或单键，R4、R5、R6、R7各自独立地选自C1‑6烷基或单键；所述C1‑6烷基和C2‑6烯基任选地被一个或更多个氰基和/或卤素原子所取代。2.根据权利要求1所述的电解液，其中，R3选自
‑
CH3、
‑
CH2CH3、
‑
CH2CH2CH3、
‑
CH(CH3)2、
‑
CH2‑
O
‑
CH3、
‑
CF3、
‑
CF2‑
O
‑
CF3或
‑
F；优选地，R3选自
‑
CH3、
‑
CF3或F。3.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述式(I)所表示的化合物包括以下化合物：Li
+
[CH3OSO2O]
‑
、Li
+
[CH3CH2OSO2O]
‑
、Li
+
[CH3SO2O]
‑
、Li
+
[FSO2O]
‑
、Li
+
[CF3SO2O]
‑
、Mn
2+
[CH3OSO2O
‑
]2、Mn
2+
[CH3CH2OSO2O
‑
]2、Mn
2+
[CH3SO2O
‑
]2、Mn
2+
[FSO2O
‑
]2、Mn
2+
[CF3SO2O
‑
]2、Al
3+
[CH3OSO2O
‑
]3、Al
3+
[CH3CH2OSO2O
‑
]3、Al
3+
[CH3SO2O
‑
]3、Al
3+
[FSO2O
‑
]3、Al
3+
[CF3SO2O
‑
]3、Li
+
[(FSO2)2N
‑
]、Li
+
[(CF3SO2)2N
‑
]、M...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑烨珍，周邵云，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：