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，所述电解液中包括功能添加剂，所述功能添加剂包括含有磺酸酯基的烷基取代的芳香类化合物，其中的芳香基团能够活化烷基(直接连接到芳香类化合物上的烷基)，促进含有磺酸酯基的烷基取代的芳香类化合物的优先氧化分解，使其能够在高电压的正极表面形成致密的、具有保护性的固态电解质界面，有效地抑制正极界面处电解液的副反应，能够显著地改善电解液与电极界面的稳定性，降低电池循环过程中电解液的消耗、分解和对正极结构的破坏，从而改善电池的循环性能和库伦效率，同时界面膜中富含硫元素，有利于降低界面阻抗。有利于降低界面阻抗。有利于降低界面阻抗。

【技术实现步骤摘要】
一种电解液及包括该电解液的电池


[0001]本专利技术属于电池
，具体涉及一种电解液及包括该电解液的电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池相比于其他电池，具有能量密度高、工作电压高和循环寿命长等优点，在3C数码产品领域、电动工具及储能领域都得到了广泛的关注和应用。然而随着市场需求的不断提升，对电化学储能的要求不断增加，这促进人们迫切地开发高能量密度的锂离子电池，应用高电压正极材料是提高锂离子电池能量密度的最有效途径。目前，商业化的锂离子电池电解液由六氟磷酸锂和碳酸酯溶剂组成，其在超过4.3V时会发生严重的氧化分解。因此，为了提升锂离子电池在高电压条件下的性能，需要开发更多新的高电压添加剂，以期待能够形成良好的界面，抑制电解液和正负极材料的副反应，从而更好的实现高电压电池的循环稳定性，实现高能量密度电池的商业化。但是，目前常用的电解液添加剂生成的界面膜在高电压下的稳定性仍达不到要求，而能够形成稳定界面膜的添加剂会导致电池的阻抗提高，导致锂离子电池的其他性能无法兼顾。
[0003]因此，需要探索和开发在高电压下既能在正负极表面形成稳定的界面膜，改善电池的循环性能，又能降低电池阻抗，提高电池安全性能的锂离子电池电解液。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中电池在高电压下循环性能差、库伦效率低、容量衰减快等一系列问题，本专利技术提供了一种电解液及包括该电解液的电池，所述电解液既能在正负极表面形成稳定的界面膜，提升电池在高电压下的循环寿命，又能降低电池的界面阻抗。
[0005]本专利技术目的是通过如下技术方案实现的：
[0006]一种电解液，所述电解液包括电解质盐、有机溶剂和功能添加剂，所述功能添加剂包括含有磺酸酯基(
‑
SO3‑
)的烷基取代的芳香类化合物。
[0007]根据本专利技术的实施方案，所述含有磺酸酯基的烷基取代的芳香类化合物包括磺酸酯基和烷基取代的芳香环，且磺酸酯基直接连接在烷基取代的芳香环上。
[0008]根据本专利技术的实施方案，所述含有磺酸酯基的烷基取代的芳香类化合物包括磺酸酯基和烷基取代的苯环，且磺酸酯基直接连接在烷基取代的苯环上。
[0009]根据本专利技术的实施方案，所述含有磺酸酯基的烷基取代的芳香类化合物选自式(1)所示化合物中的至少一种：
[0010][0011]式(1)中，R1选自C
1～10
烷基；R选自取代或未取代的
‑
S(O)2‑
C
6～12
芳基、取代或未取代的C
1～10
烷基、取代或未取代的C
2～10
烯基、取代或未取代的C
2～10
炔基；若为取代时，取代基为卤素、氰基。
[0012]根据本专利技术的实施方案，R1选自C
1～6
烷基；R选自取代或未取代的
‑
S(O)2‑
C
6～10
芳基、取代或未取代的C
1～6
烷基、取代或未取代的C
2～6
烯基、取代或未取代的C
2～6
炔基；若为取代时，取代基为卤素、氰基。
[0013]根据本专利技术的实施方案，R1选自C
1～3
烷基；R选自取代或未取代的
‑
S(O)2‑
C
6～8
芳基、取代或未取代的C
1～3
烷基、取代或未取代的C
2～3
烯基、取代或未取代的C
2～3
炔基；若为取代时，取代基为卤素、氰基。
[0014]根据本专利技术的实施方案，所述式(1)所示化合物选自式(2)～式(5)所示的化合物中的至少一种：
[0015][0016]根据本专利技术的实施方案，所述含有磺酸酯基的烷基取代的芳香类化合物可以采用本领域已知的方法制备得到，也可以通过商业途径购买获得。
[0017]根据本专利技术的实施方案，所述含有磺酸酯基的烷基取代的芳香类化合物的质量占电解液总质量的0.1～10wt％。例如0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.8wt％、1wt％、1.2wt％、1.5wt％、1.8wt％、2wt％、2.2wt％、2.5wt％、2.8wt％、3wt％、3.3wt％、3.5wt％、3.8wt％、4wt％、4.2wt％、4.5wt％、4.8wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％或10wt％。
[0018]根据本专利技术的实施方案，所述功能添加剂还包括腈类添加剂。
[0019]根据本专利技术的实施方案，所述腈类添加剂选自丙二腈、丁二腈、戊二腈、已二腈、庚二腈、1,4
‑
二氰基
‑2‑
丁烯、乙二醇双(丙腈)醚、1,3,6
‑
已烷三腈、1,2,3
‑
丙三甲腈中的至少一种。
[0020]根据本专利技术的实施方案，所述电解液满足如下关系式：
[0021]0≤y/x≤10
[0022]其中，x为含有磺酸酯基(
‑
SO3‑
)的烷基取代的芳香类化合物的质量占电解液总质量的质量百分含量，y为腈类添加剂的质量占电解液总质量的质量百分含量。
[0023]根据本专利技术的实施方案，y/x为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。
[0024]研究发现，当含有磺酸酯基的烷基取代的芳香类化合物和腈类添加剂组合使用时，腈类添加剂和含有磺酸酯基的烷基取代的芳香类化合物能够协同改善高电压下正极侧的性能，同时含有磺酸酯基的烷基取代的芳香类化合物能够改善腈类添加剂对负极侧兼容性不好的问题。特别地，当所述电解液满足0≤y/x≤10时，含有磺酸酯基的烷基取代的芳香类化合物和腈类添加剂能够同时在正负极表面形成稳定且致密的界面膜，有效地改善电池的循环稳定性，提高库伦效率，避免电池容量衰减过快；当y/x>10时，正极表面形成的界面膜过厚，导致电池阻抗过大，影响锂离子的传输，进而影响电池的循环性能。
[0025]根据本专利技术的实施方案，所述电解质盐选自锂盐，所述锂盐选自四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、硝酸锂、二氟草酸硼酸锂、双草酸硼酸、双二氟磺酰亚胺锂、高氯酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂及二氟磷酸锂等无机阴离子锂盐和有机阴离子锂盐中的至少一种。
[0026]根据本专利技术的实施方案，所述电解质盐的浓度为0.1～3.0mol/L。
[0027]根据本专利技术的实施方案，所述有机溶剂选自碳酸酯和/或羧酸酯，所述的碳酸酯选自氟代或未取代的下述溶剂中的一种或几种：碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯；所述羧酸酯选自氟代或未取代的下述溶剂中的一种或几种：乙酸丙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、乙酸正戊酯、乙酸异戊酯、丙酸丙酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、正丁酸乙酯。
[0028]本专利技术还提供一种电池，所述电池包括上述的电解液。
[0029]根据本专利技术的实施方案，所述电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括电解质盐、有机溶剂和功能添加剂，所述功能添加剂包括含有磺酸酯基(
‑
SO3‑
)的烷基取代的芳香类化合物。2.根据权利要求1所述电解液，其特征在于，所述含有磺酸酯基的烷基取代的芳香类化合物包括磺酸酯基和烷基取代的苯环，且磺酸酯基直接连接在烷基取代的苯环上。3.根据权利要求2所述电解液，其特征在于，所述含有磺酸酯基的烷基取代的芳香类化合物选自式(1)所示化合物中的至少一种：式(1)中，R1选自C
1～10
烷基；R选自取代或未取代的
‑
S(O)2‑
C
6～12
芳基、取代或未取代的C
1～10
烷基、取代或未取代的C
2～10
烯基、取代或未取代的C
2～10
炔基；若为取代时，取代基为卤素、氰基。4.根据权利要求3所述电解液，其特征在于，R1选自C
1～6
烷基；R选自取代或未取代的
‑
S(O)2‑
C
6～10
芳基、取代或未取代的C
1～6
烷基、取代或未取代的C
2～6
烯基、取代或未取代的C
2～6
炔基；若为取代时，取代基为卤素、氰基。5.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕岭，邱亚明，范修林，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：