一种电解液及包括该电解液的电池制造技术

本发明专利技术提供了一种电解液及包括该电解液的电池，所述电解液包括有机溶剂、电解质盐以及功能添加剂；所述功能添加剂包括第一添加剂和第二添加剂，所述第一添加剂为含有S元素和O元素的有机小分子化合物，所述第一添加剂中O原子和S原子的原子个数比≤4；所述第二添加剂为1,3

【技术实现步骤摘要】
一种电解液及包括该电解液的电池


[0001]本专利技术涉及一种电解液及包括该电解液的电池，属于锂离子电池


技术介绍

[0002]锂离子电池具备循环寿命长、能量密度大、低成本等系列优点，近年来被愈来愈广泛地应用于各类电子产品、电动车辆、各种电动工具和储能装置中。特别地，随着锂离子电池在电动汽车领域的规模化应用，对电池的使用寿命要求越来越高。电解液作为影响电池寿命的一种关键材料，通过其改进能够显著提升电池性能。因此，提供一种性能优异的电解液是本领域技术人员持续追求的目标。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种电解液及包括该电解液的电池，所述电解液能够在正负极表面形成稳定的SEI膜，抑制电池产气，提升电池的循环性能和存储性能，同时也能改善电池的针刺安全性能。进一步搭配具有特定Fe/Si含量比的铝箔，能够进一步抑制电池产气的同时提升电池的针刺安全性能，还能显著提升电池的低温性能。
[0004]本专利技术目的是通过如下技术方案实现的：
[0005]一种电解液，所述电解液包括有机溶剂、电解质盐以及功能添加剂；所述功能添加剂包括第一添加剂和第二添加剂，所述第一添加剂为含有S元素和O元素的有机小分子化合物，所述第一添加剂中O原子和S原子的原子个数比≤4；所述第二添加剂为1,3
‑
丙烷磺酸内酯；所述电解液满足如下关系式：
[0006]1％≤A+B≤7％，A/B≥0.08；
[0007]其中，A为所述第一添加剂的质量占电解液总质量的百分比；B为所述第二添加剂的质量占电解液总质量的百分比。
[0008]根据本专利技术的实施方式，所述第一添加剂中O原子和S原子的原子个数比≤3，优选地≤2。具有特定O原子和S原子的原子个数比的第一添加剂的引入有利于形成以Li2SO3为主的SEI膜，该以Li2SO3为主的SEI膜有利于电池循环性能和存储性能的提升。
[0009]根据本专利技术的实施方式，所述A+B为1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％或7％；当1％≤A+B≤7％时，所述电解液能够在负极表面生成以Li2SO3为主的SEI膜，而该以Li2SO3为主的SEI膜的强度较高、导离子性能较好，能够有效提升电池的循环性能和存储性能，而且还能有效抑制溶剂在正负极发生氧化还原反应产生气体，使得所述电解液能够抑制电池产气；当A+B>7％时，功能添加剂的含量过多，这样的电解液虽然可以抑制电池产气，但是阻抗较大，导致电池的循环性能和存储性能严重恶化，还会严重影响电池的倍率性能和低温性能；当A+B<1％时，功能添加剂的含量过少，这样的电解液无法在负极表面形成有效的SEI膜，无法抑制电池的产气。
[0010]根据本专利技术的实施方式，10≥A/B≥0.1；优选地，8≥A/B≥0.1。示例性地，A/B为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.2、1.5、1.8、2、2.2、2.5、2.8、3、3.2、3.5、
3.8、4、4.2、4.5、4.8、5、5.2、5.5、5.8、6、7、8、9、10或上述两两点值组成的范围中的任意点值。当A/B≥0.08时，功能添加剂在负极表面形成的SEI膜中会有比较多的有机组分，而有机组分的导离子性比较好，有利于电池充放电性能的提升。
[0011]根据本专利技术的实施方式，A为0.5％～4％，即所述第一添加剂的质量占电解液总质量的百分比为0.5％～4％；例如为0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％或上述两两点值组成的范围中的任意点值。
[0012]根据本专利技术的实施方式，B为0.5％～5％，即所述第二添加剂的质量占电解液总质量的百分比为0.5％～5％；例如为0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％或上述两两点值组成的范围中的任意点值。
[0013]根据本专利技术的实施方式，所述含有S元素和O元素的有机小分子化合物为磺酸酯类化合物。
[0014]根据本专利技术的实施方式，所述磺酸酯类化合物为环状磺酸酯类化合物和/或链状磺酸酯类化合物。
[0015]根据本专利技术的实施方式，所述环状磺酸酯类化合物具有式I所示结构式、式II所示结构式中的至少一种：
[0016][0017]式I中，R1为不存在或
‑
CH2‑
；R2、R3、R4、R5、R6、R7相同或不同，彼此独立地选自氢、卤素、
‑
COOH、
‑
OCOH、取代或未取代的烷基；若为取代时，取代基为烷基、卤素。
[0018]根据本专利技术的实施方式，式I中，R1为不存在或
‑
CH2‑
；R2、R3、R4、R5、R6、R7相同或不同，彼此独立地选自氢、卤素、
‑
COOH、
‑
OCOH、取代或未取代的C1‑
12
烷基；若为取代时，取代基为C1‑
12
烷基、卤素。
[0019]根据本专利技术的实施方式，式I中，R1为不存在或
‑
CH2‑
；R2、R3、R4、R5、R6、R7相同或不同，彼此独立地选自氢、卤素、
‑
COOH、
‑
OCOH、取代或未取代的C1‑6烷基；若为取代时，取代基
为C1‑6烷基、卤素。
[0020]根据本专利技术的实施方式，式I中，R1为不存在或
‑
CH2‑
；R2、R3、R4、R5、R6、R7相同或不同，彼此独立地选自氢、卤素、
‑
COOH、
‑
OCOH、取代或未取代的C1‑3烷基；若为取代时，取代基为C1‑3烷基、卤素。
[0021]根据本专利技术的实施方式，所述环状磺酸酯类化合物选自如下所示的化合物：
[0022][0023]根据本专利技术的实施方式，所述链状磺酸酯类化合物具有式III所示结构式、式IV所示结构式和式V所示结构式中的至少一种：
[0024]R8‑
S(＝O)2‑
O
‑
R9ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式III
[0025][0026]式III中，R8、R9相同或不同，彼此独立地选自卤素、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的芳基；若为取代时，取代基为烷基、卤素；
[0027]式IV中，M选自Na、K；R
10
选自取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂环基；若为取代时，取代基为烷基、卤素、杂环基。
[0028]根据本专利技术的实施方式，式III中，R8、R9相同或不同，彼此独立地选自卤素、取代或
未取代的C1‑
12
烷基、取代或未取代的C2‑
12
烯基、取代或未取代的C2‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括有机溶剂、电解质盐以及功能添加剂；所述功能添加剂包括第一添加剂和第二添加剂，所述第一添加剂为含有S元素和O元素的有机小分子化合物，所述第一添加剂中O原子和S原子的原子个数比≤4；所述第二添加剂为1,3
‑
丙烷磺酸内酯；所述电解液满足如下关系式：1％≤A+B≤7％，A/B≥0.08；其中，A为所述第一添加剂的质量占电解液总质量的百分比；B为所述第二添加剂的质量占电解液总质量的百分比。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，A为0.5％～4％。3.根据权利要求1或2所述的电解液，其特征在于，B为0.5％～5％。4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述含有S元素和O元素的有机小分子化合物为磺酸酯类化合物，所述磺酸酯类化合物为环状磺酸酯类化合物和/或链状磺酸酯类化合物。5.根据权利要求4所述的电解液，其特征在于，所述环状磺酸酯类化合物具有式I所示结构式、式II所示结构式中的至少一种：结构式、式II所示结构式中的至少一种：式I中，R1为不存在或
‑
CH2‑
；R2、R3、R4、R5、R6、R7相同或不同，彼此独立地选自氢、卤素、
‑
COOH、
‑
OCOH、取代或未取代的烷基；若为取代时，取代基为烷基、卤素。6.根据权利要求4所述的电解液，其特征在于，所述链状磺酸酯类化合物具有式III所示结构式、式IV所示结构式和式V所示结构式中的至少一种：R8‑
S(＝O)2‑
O...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海，母英迪，邱亚明，曾长安，李素丽，李俊义，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：