一种电解液及包含其的电池制造技术

本发明专利技术提供了一种电解液及包含其的电池，所述电解液中包括：电解质盐、溶剂、第一添加剂和第二添加剂；其中，所述第一添加剂结构式中的Si可以与电解液中的HF结合，用于清除电解液中的HF，提升正负极界面得稳定性。当所述负极为硅碳负极时，第一添加剂中的硅元素能够较好地与负极中掺的硅兼容，参与化成阶段SEI膜的构建，形成的聚合网状物质能够有效地抑制硅材料的体积膨胀，从而提升材料的循环稳定性。在负极含有较多F取代的化合物时，所述第二添加剂能够进一步在负极表面还原生成更多的LiF，从而获得低阻抗的电池。从而获得低阻抗的电池。从而获得低阻抗的电池。

【技术实现步骤摘要】
一种电解液及包含其的电池


[0001]本专利技术涉及电解液
，具体涉及一种电解液及包含其的电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池因具备比能量密度较大、循环寿命长等优点，被广泛应用于各类电子产品中，近年来还被大量用于电动车辆、各种电动工具及其储能装置中。随着锂离子电池应用范围的扩大，电池的尺寸也随之越来越大，对提升电池的能量密度的需求也越来越大，与此同时也需要确保电池的安全性能。
[0003]为了提升电池的能量密度，进一步提升锂离子电池正极材料的电压是一个常用的路径。但是，随着正极材料限制电压的提高，正极材料的克容量逐渐增加，电池的高温性能恶化严重，长循环寿命无法保证。尤其是高电压下，长期循环充放电过程中，正极材料的体积会膨胀并导致严重裂纹，电解液进入正极材料内部，破坏正极材料的结构，同时活性氧的释放进一步加速电解液的氧化分解。此外，硅负极材料超高的克容量也可以提升电池的能量密度，但是硅由于表面颗粒容易破裂以及体积膨胀率大，容易导致电解液在表面的副反应较多，最终造成电池容量严重衰减的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种电解液及包含其的电池，所述电解液中包括第一添加剂和第二添加剂，通过第二添加剂协同第一添加剂共同作用在负极的表面时，能够形成紧密可修复的SEI结构层但又不增加阻抗，两者协同作用共同保护正负极。
[0005]为解决
技术介绍
中提出的技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术中提高了一种电解液，所述电解液中包括：
[0007]电解质盐、溶剂、第一添加剂和第二添加剂；
[0008]其中，所述第一添加剂的结构式如式(1)所示：
[0009][0010]X分别独立地选自O原子、S原子、
‑
NH
‑
、
‑
PH
‑
或
‑
BH
‑
中的任意一种；n为0～6中的任一自然数；R1分别独立地选自烷基、烯烃、炔烃及芳香烃，或者是被卤素取代的烷基、烯烃、炔烃及芳香烃中的任意一种；
[0011]所述第二添加剂的结构式如式(2)所示：
[0012][0013]R2为空键或
‑
CH2‑
，所述R2为空键时表示R3、R4之间通过单键连接；R3、R4分别独立地选自卤素、烷基和被卤素取代的烷基中的至少一种。
[0014]进一步地，所述第一添加剂的加入量为所述电解液总质量的0.1wt％～10.0wt％。
[0015]进一步地，所述第二添加剂的加入量为所述电解液总质量的5.0wt％～25.0wt％。
[0016]进一步地，所述第一添加剂包括结构式1
‑
1～结构式1
‑
12中的任意一种：
[0017][0018]进一步地，所述第二添加剂包括结构式2
‑
1～结构式2
‑
6中的任意一种：
[0019][0020]进一步地，所述溶剂包括：碳酸酯和/或羧酸酯；所述碳酸酯包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的至少一种；所述羧酸酯包括乙酸丙酯、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、丁酸甲酯和正丁酸乙酯中的至少一种。
[0021]进一步地，所述电解液还包括：磺酸类添加剂；所述磺酸类添加剂包括1,3
‑
丙烷磺内酯、1
‑
丙烯
‑
1,3
‑
磺酸内酯、5
‑
甲基恶噻戊环2,2
‑
二氧化物、1,3
‑
丙烯磺酸内酯、2,4
‑
丁烷磺内酯、1,4
‑
丁磺酸内酯中的至少一种；和/或所述电解液中还包括：腈类化合物；所述腈类化合物包括己二腈、丁二腈、1,3,6
‑
己烷三腈中的至少一种。
[0022]第二方面，本专利技术中提供了一种电池，所述电池中包括：如上所述的电解液；含有正极活性物质的正极片；含有负极活性物质的负极片；隔离膜。
[0023]进一步地，所述负极活性物质包括硅复合材料和碳基负极材料。
[0024]进一步地，所述负极材料中硅元素占负极材料总质量的百分比计为A％，所述第一添加剂的加入量占所述电解液总质量的百分比计为B％，所述第二添加剂的加入量占所述电解液总质量的百分比计为C％；其中，A的取值范围为1～25，B的取值范围为0.1～10，C的取值范围为5～25；A、B、C之间满足以下关系：
[0025]0.12≤(B+C/10)/A≤3。
[0026]本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：
[0027]本专利技术提供了一种电解液及包含其的电池，所述电解液中包括：电解质盐、溶剂、第一添加剂和第二添加剂；其中，所述第一添加剂的结构式如式(1)所示：
[0028][0029]所述X分别独立地选自O原子、S原子、
‑
NH
‑
、
‑
PH
‑
或
‑
BH
‑
中的任意一种；n为0～6中的任一自然数；R1分别独立地选自烷基、烯烃、炔烃及芳香烃，或者是被卤素取代的烷基、烯烃、炔烃及芳香烃中的任意一种；
[0030]所述第二添加剂的结构式如式(2)所示：
[0031][0032]所述R2为空键或
‑
CH2‑
，所述R2为空键时表示R3、R4之间通过单键连接；所述R3、R4分别独立地选自卤素、烷基和被卤素取代的烷基中的至少一种。
[0033]本专利技术电解液中所述第一添加剂是一种含硅烷类化合物，所述第一添加剂结构式中的Si可以与电解液中的HF结合，用于清除电解液中的HF。此外，所述第一添加剂还可在负极表面参与还原生成SEI膜，从而对负极起到保护的作用。尤其当所述负极为硅碳负极时，第一添加剂中的硅元素能够较好地与负极中掺的硅兼容，参与化成阶段SEI膜的构建，形成的聚合网状物质能够有效地抑制硅材料的体积膨胀，从而提升材料的循环稳定性。进一步地，所述第一添加剂还可以在正极表面聚合成膜，起到保护正极片的作用。在负极含有较多F取代的化合物时，所述第二添加剂能够进一步在负极表面还原生成更多的LiF，从而获得低阻抗的电池。本专利技术中提供的电解液，通过第二添加剂协同第一添加剂共同作用在负极的表面时，能够形成紧密可修复的SEI结构层但又不增加阻抗，两者协同作用共同保护正负极，阻止电解液进一步分解，提高电解液的快充稳定性能。
附图说明
[0034]图1为电解液中第一添加剂的结构式；
[0035]图2为电解液中第二添加剂的结构式。
具体实施方式
[0036]为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术的限制。
[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，所述电解液中包括：电解质盐、溶剂、第一添加剂和第二添加剂；其中，所述第一添加剂的结构式如式(1)所示：X分别独立地选自O原子、S原子、
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NH
‑
、
‑
PH
‑
或
‑
BH
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中的任意一种；n为0～6中的任一自然数；R1分别独立地选自烷基、烯烃、炔烃及芳香烃，或者是被卤素取代的烷基、烯烃、炔烃及芳香烃中的任意一种；所述第二添加剂的结构式如式(2)所示：R2为空键或
‑
CH2‑
，所述R2为空键时表示R3、R4之间通过单键连接；R3、R4分别独立地选自卤素、烷基和被卤素取代的烷基中的至少一种。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述第一添加剂的加入量为所述电解液总质量的0.1wt％～10.0wt％。3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述第二添加剂的加入量为所述电解液总质量的5.0wt％～25.0wt％。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结构式1
‑
1～结构式1
‑
12中的任意一种：
5.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结构式2
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1～结构式2
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6中的任意一种：6.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述溶剂包括：碳酸酯和/或羧酸酯；所述碳酸酯包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄蕊，于智力，王海，母英迪，李素丽，
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：