一种电解液及二次电池和用电设备制造技术

本发明专利技术涉及电池技术领域，尤其是涉及一种电解液及二次电池和用电设备。一种电解液，包括第一添加剂和第二添加剂；所述第一添加剂包括环状含硫化合物，所述第二添加剂包括如式Ⅰ所示结构的化合物中的至少一种；X1～X

【技术实现步骤摘要】
一种电解液及二次电池和用电设备


[0001]本专利技术涉及电池
，尤其是涉及一种电解液及二次电池和用电设备。

技术介绍

[0002]富镍正极材料是当前最有希望实现高比能电池体系的材料之一。然而，富镍正极材料在高电压下处于高脱锂态时，容易出现Ni
2+
/Li
+
混排，造成Li
+
传输通道的堵塞，导致电池性能衰减。同时，Ni
4+
在正极/电解液界面处对电解液氧化分解具有催化作用，加剧副反应发生，消耗材料中的Li存量，同时恶化界面稳定性。此外，过渡金属离子溶解在电解液中后，将向负极扩散，在SEI表面沉积，导致电解液持续分解并钝化SEI界面，增加界面阻抗。
[0003]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个目的在于提供一种电解液，可促进在正、负极表面形成均一、稳定的界面膜，有效抑制界面副反应抑制电池产气等。
[0005]本专利技术的另一目的在于提供一种二次电池，含有上述电解液。
[0006]本专利技术的又一目的在于提供一种用电设备，含有上述二次电池。
[0007]为了实现本专利技术的上述目的，采用以下技术方案：
[0008]一种电解液，包括第一添加剂和第二添加剂；所述第一添加剂包括环状含硫化合物，所述第二添加剂包括如式Ⅰ所示结构的化合物中的至少一种；
[0009][0010]X1～X
20
各自独立地选自氢、甲基、甲氧基和卤素；
>[0011]Y1和Y2各自独立地选自氢和甲基。
[0012]进一步地，所述环状含硫化合物包含如式Ⅱ～
Ⅴ
所示结构的化合物中的至少一种：
[0013][0014]M和N各自独立地选自碳或氧，且M和N之中至少有一个为氧，a为0或1，b为1、2或3，c为1或2，d和e各自独立地选自1或2。
[0015]进一步地，所述第二添加剂包括如下结构的化合物中的至少一种：
[0016][0017][0018]进一步地，所述第一添加剂包括如下结构的化合物中的至少一种：
[0019][0020]进一步地，所述第一添加剂与所述第二添加剂的质量比为(2～20)﹕1。
[0021]进一步地，所述第一添加剂的用量为所述电解液的总质量的0.1％～6％；所述第二添加剂的用量为所述电解液的总质量的0.05％～3％。
[0022]进一步地，所述电解液还包括氟代碳酸乙烯酯；以电解液总质量为基准，所述氟代碳酸乙烯酯的含量为3％～35％。
[0023]本专利技术还提供了一种二次电池，包括正极片、负极片、隔膜和上述任意一项所述的
电解液。
[0024]进一步地，所述正极片包括正极活性材料，所述正极活性材料包括Li
g
Ni
x
Co
y
Mn
z
O2和/或Li
g
Ni
x
Al
y
Mn
z
O2，其中，0.95≤g≤1.2，0.8≤x<1，0<y<0.2，0<z<0.2，且x+y+z＝1。
[0025]进一步地，所述负极片中的负极材料包括石墨和硅基材料中的至少一种；所述硅基材料包括硅单质、硅碳、硅氧和硅金属化合物中的至少一种。
[0026]本专利技术还提供了一种用电设备，包括上述任意一种所述的二次电池。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0028](1)本专利技术的电解液中采用一定的第一添加剂和第二添加剂，第一添加剂可优先于电解液溶剂在电极/电解液界面分解，在正、负极均匀成膜，形成稳定的界面保护层并抑制产气等副反应；第二添加剂提供的配体能与电解液中溶解的Ni
2+
配位，可以有效捕获电解液中溶解的Ni
2+
，降低其在负极沉积所引起的过电位，同时可以显著抑制含镍正极的严重结构转变；
[0029](2)本专利技术的电解液中采用的添加剂所形成的SEI中富含Li2SO4、Li2SO3等物质，表现出低界面阻抗，有利于界面传质；并且第二添加剂作为Lewis碱可以使PF5和POF3等Lewis酸性副产物作用后失效，从而保护SEI和CEI，并缓解有Lewis酸性副产物诱发的副反应；
[0030](3)采用本专利技术的电解液的二次电池，能够有效改善电池的电化学性能及安全性能。
具体实施方式
[0031]下面将结合具体实施方式对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0032]一种电解液，包括第一添加剂和第二添加剂；所述第一添加剂包括环状含硫化合物，所述第二添加剂包括如式Ⅰ所示结构的化合物中的至少一种；
[0033][0034]X1～X
20
各自独立地选自氢、甲基、甲氧基和卤素；
[0035]Y1和Y2各自独立地选自氢和甲基。
[0036]本专利技术的电解液中所采用的添加剂，在第二添加剂中，双苯基磷类化合物为双齿
配体，可以与溶出的过渡金属(TM)螯合，减少或避免TM在负极沉积，破坏SEI界面以及催化负极电解液副反应，具体地，第二添加剂提供的配体能与电解液中溶解的Ni
2+
配位，可以有效捕获电解液中溶解的Ni
2+
，降低其在负极沉积所引起的过电位，同时可以显著抑制含镍正极的严重结构转变，包括颗粒开裂和向岩盐相的不可逆相变，赋予正极材料更高的结构稳定性。除此之外，双苯基磷类化合物也为Lewis碱，可以使PF5和POF3等Lewis酸性副产物作用后失效，从而保护SEI和CEI，并缓解有Lewis酸性副产物诱发的副反应，抑制酸性物质对界面(SEI与CEI)的腐蚀。
[0037]而在第一添加剂中，第一添加剂可优先于电解液溶剂在电极/电解液界面分解，在正、负极均匀成膜，形成稳定的界面保护层并抑制产气等副反应；并且，第一添加剂所形成的SEI膜成分中富含Li2SO4、Li2SO3等物质，相较于EC生成的无机产物Li2O等阻抗显著降低，有利于界面传质。
[0038]此外，第二添加剂作为Lewis碱可以使PF5和POF3等Lewis酸性副产物作用后失效，从而保护SEI和CEI，并缓解有Lewis酸性副产物诱发的副反应。
[0039]在上述两者的协同下，可全方位提升电池电化学性能以及安全性能，为高比能电池赋能。
[0040]在本专利技术的一些具体实施方式中，所述环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解液，包括第一添加剂和第二添加剂；所述第一添加剂包括环状含硫化合物，所述第二添加剂包括如式Ⅰ所示结构的化合物中的至少一种；X1～X
20
各自独立地选自氢、甲基、甲氧基和卤素；Y1和Y2各自独立地选自氢和甲基。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述环状含硫化合物包含如式Ⅱ～
Ⅴ
所示结构的化合物中的至少一种：M和N各自独立地选自碳或氧，且M和N之中至少有一个为氧，a为0或1，b为1、2或3，c为1或2，d和e各自独立地选自1或2。3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述第二添加剂包括如下结构的化合物中的至少一种：
4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述第一添加剂包括如下结构的化合物中的至少一种：5.根据权利要求1～4任一项所述的电解液，其特征在于，所述第一添加剂与所述第二添加剂的质量比为(2～20)﹕1。6.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述第一添加剂的用量为所述电解液的总质量的0.1％～6％...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡涛涛，乔飞燕，
申请(专利权)人：欣旺达电动汽车电池有限公司，
类型：发明
国别省市：