一种非水电解液及二次电池制造技术

本发明专利技术公开了一种非水电解液及二次电池，该非水电解液包括电解质盐、有机溶剂、成膜添加剂和醚类添加剂；醚类添加剂为具有醚键、卤族元素、环状结构的化合物或由多种具有醚键、卤族元素、环状结构的化合物组成的组合物。含有上述醚类添加剂的电解液可以缩短过充时间、减少化学产热和抑制可燃物质产生。减少化学产热和抑制可燃物质产生。

【技术实现步骤摘要】
一种非水电解液及二次电池


[0001]本专利技术属于二次电池
，具体涉及一种非水电解液及二次电池。

技术介绍

[0002]锂离子储能电池由于其兼稳定性的显著优势，成为目前最具有前景的储能电池体系。但是，储能电池在使用过程中存在严重的过充安全问题，当电池在过充电的使用情况下容易产生安全隐患，发生起火甚至爆炸事件，这些问题限制了锂离子储能电池的大规模应用。
[0003]为了解决电池的过充问题，现有技术中采用了在电解液中加入添加剂的方式，现有技术中防电池过充的电解液中主要采用两种添加剂：电聚合型和氧化还原型。电聚型添加剂包括联苯、环己基苯等苯的衍生物，氧化还原型包括3 ,3
‑
双(氰基甲基)戊二腈、1 ,3,6
‑
己烷三腈、 2 ,2
’‑
联苯二磺酸锂、邻苯二甲酸锂、苯的衍生物等添加剂。然而，电聚合型添加剂容易在正负极之间形成可导电的链接网络，导致正负极之间存在短路的危险；氧化还原型添加剂在氧化和还原过程中的局部产热和可逆传递过程使过充难以迅速达到截止电压。

技术实现思路

[0004]专利技术人通过大量实验发现，电芯的过充热失控的原因主要是使用过程当中的过充时间过长，化学产热过多以及不饱和可燃气体的产生。过充时间和化学产热与SEI膜的稳定性相关，可燃物种的稳定转化能够有效的降低起火、爆炸的风险。SEI膜的稳定性对过充失效影响很大，SEI膜的过早分解会加速电解液和负极嵌锂碳的反应，加快电芯整体的热失控。稳定的SEI膜能够在过充过程中使正负极稳定，在稳定电压达到过充截止电压的同时避免SEI膜的分解和修复，抑制化学产热和热失控的速度。
[0005]电解液是锂电池当中最具有可燃性的成分，和电池的使用安全密切相关。因此，亟需开发一种能够缩短过充时间、减少化学产热和抑制可燃物质产生的有效安全的电解液。
[0006]为克服现有技术的缺陷，本专利技术提供一种电池非水电解液，包括电解质盐、有机溶剂、成膜添加剂和醚类添加剂；醚类添加剂为一种或多种具有醚键、卤族元素、环状结构的化合物；醚类添加剂的结构为式(I
‑
A)、式(I
‑
B)、式(I
‑
C)中的一种或多种，C)中的一种或多种， 。
[0007]其中，R1 、R2各自独立地表示H、C1
‑
C6的烷基或被卤原子取代的C1
‑
C6的烷基；R3表示0
‑
12个碳原子的烷基，或被卤原子、
‑
OH、
‑
CHO、
‑
COOH、
‑
NO2、
‑
SO3H、
‑
NH2、
RCO
‑ꢀ
、呋喃基、噻吩基、吡啶基、吡咯基、苯基中的一种或多种官能团取代的0
‑
12个碳原子的烷基；R4、R5各自独立地表示卤原子或被卤原子取代的C1
‑
C6的烷基；X表示
‑
F、
‑
Cl、
‑
I；R
ring
代表具有环状特征的官能团。
[0008]添加剂分子中含有醚键，有利于中和过充阶段产生的不饱和烷烃，抑制化学热的进一步产生；添加剂分子中的环状结构能够使添加剂有效的接触负极(例如石墨)表面，促进成膜反应的进行；C
‑
X键，尤其是C
‑
F键，有利于成膜和醚键的稳定。此外，由于存在α位置的C
‑
X醚键，其中，醚键能被α位置的C
‑
X键稳定，避免氧气的产生。
[0009]根据本专利技术一具体实施方式，添加剂还包括成膜添加剂。该成膜添加剂为本领域的常规成膜物质，成膜添加剂与醚类添加剂共同作用形成稳定的SEI膜。
[0010]根据本专利技术一具体实施方法，醚类添加剂的结构为式(I
‑
A)、式(I
‑
B) 中的一种或多种。
[0011]根据本专利技术一具体实施方法，X为
‑
F。
[0012]根据本专利技术一具体实施方法，R1 、R2均为H。
[0013]根据本专利技术一具体实施方法，R4为F。
[0014]根据本专利技术一具体实施方法，醚类添加剂选自。
[0015]根据本专利技术一具体实施方法，R
ring
表示如下结构式所示结构中的一个H原子被取代后所得的官能团：
。
[0016]其中，Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7各种独立的表述H、烷基、
‑
X（X=F、Cl、Br）、
‑
OH、
‑
CHO、
‑
COOH、
‑
NO2、
‑
SO3H、
‑
NH2、RCO
‑
、呋喃类、噻吩类、吡啶类、吡咯类基团中的一种或多种。
[0017]根据本专利技术一具体实施方式，R
ring
表示如下结构式所示结构中的一个H原子被取代后所得的官能团：。
[0018]其中，B1~B8 表示为3
‑
8元结构化合物中的每一个键，即单键或者≥1个的双键。
[0019]根据本专利技术一具体实施方式，R
ring
表示如下结构式所示结构中的一个H原子被取代后所得的官能团：。
[0020]其中，A1
‑
A8 原子为碳原子或硼、氮、氧、硫、磷、硅等原子，以形成多元杂环脂肪烃化合物。
[0021]根据本专利技术一具体实施方式，R
ring
表示如下结构式所示结构中的一个H原子被取代后所得的官能团：。
[0022]其中，上述结构中，每个环状化合上的H均可被一个或者多个
ꢀ‑
X（X=F、Cl、Br）、
‑
OH、
‑
CHO、
‑
COOH、
‑
NO2、
‑
SO3H、
‑
NH2、RCO
‑ꢀ
、呋喃基、噻吩基、吡啶基、吡咯基所取代；同时环状上的C原子亦可被任意的硼、氮、氧、硫、磷、硅替代，形成杂环化合物或稠杂化合物。
[0023]根据本专利技术一具体实施方式，R
ring
表示如下结构式所示结构中的一个H原子被取代后所得的官能团：。
[0024]根据本专利技术一具体实施方式，上述电池非水电解液为锂离子电池非水电解液。
[0025]根据本专利技术一具体实施方式，上述电解质盐为LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiCF3SO3、Li(CF3SO3)2N、LiBOB、LiDOFB中的一种或几种。
[0026]根据本专利技术一具体实施方式，在电解液中锂盐的浓度按锂离子计为0.5
‑
1.8 mol/L，优选为1.2 mol/L。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池非水电解液，其特征在于，所述电解液包括电解质盐、有机溶剂、添加剂；所述添加剂包括醚类添加剂；所述醚类添加剂为一种或多种具有醚键、卤族元素、环状结构的化合物；所述醚类添加剂的结构为式(I
‑
A)、式(I
‑
B)、式(I
‑
C)中的一种或多种，C)中的一种或多种，C)中的一种或多种，，其中，R1、R2各自独立地表示H、C1
‑
C6的烷基或被卤原子取代的C1
‑
C6的烷基；R3表示0
‑
12个碳原子的烷基，或被卤原子、
‑
OH、
‑
CHO、
‑
COOH、
‑
NO2、
‑
SO3H、
‑
NH2、RCO
‑ꢀ
、呋喃基、噻吩基、吡啶基、吡咯基、苯基中的一种或多种官能团取代的0
‑
12个碳原子的烷基；R4、R5各自独立地表示卤原子或被卤原子取代的C1
‑
C6的烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈碧丽，
申请(专利权)人：厦门海辰储能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：