【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂电池，具体涉及一种电解液、电池。
技术介绍
1、锂电池电解液主要由锂盐、溶剂和添加剂三类物质组成。电解液基本构成变化不大，创新主要体现在对新型锂盐和新型添加剂的开发，以及锂离子电池中涉及的界面化学过程及机理深入理解等方面。
2、而添加剂用量少，效果显著，是一种经济实用的改善锂离子电池相关性能的方法。通过在锂离子电池的电解液中添加较少剂量的添加剂，就能够针对性地提高电池的某些性能，例如可逆容量、电极/电解液相容性、循环性能、倍率性能和安全性能等，在锂离子电池中起着非常关键的作用。因此目前在电解液改性方面，开发出新的添加剂或者使用组合添加剂以改善锂离子电池性能，成为了研究重点。
3、理想的锂离子电池电解液添加剂应该具备以下几个特点：(1)在有机溶剂中溶解度较高；(2)少量添加就能使一种或几种性能得到较大改善；(3)不与电池其他组成成分发生有害副反应，影响电池性能；(4)成本低廉，无毒或低毒性。
4、尽管现在市面上有较多种类的电解液添加剂，但实际应用与电解液中时，对电池的性能改善有限，特别对高镍和/或高硅体系的电池，性能改善效果一般，比如高温产气性能、k值、过渡金属元素溶出、高温循环性能等等的改善仍达不到预期的效果。这里的k值是指电池的自放电(电压降)性能，k值越大，电池自动放电越快，续航能力越弱，电池的使用寿命越差。
5、有鉴于此，开发出一种新的电解液配方，以能够有效抑制电池产气、减少正极过渡金属元素溶出、降低k值、优化循环性能，对于进一步改善电池的性能有积极的意义。特
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的问题和不足，本专利技术提供一种电解液、电池，该电解液能够有效改善锂离子电池的产气、过渡金属元素溶出、k值、循环性能等，即能够多方面优化锂离子电池的电化学性能。特别是对于高镍和/或高硅体系的锂离子电池，该电解液能够明显降低这类电池的高温产气、过渡金属元素溶出、k值，以及优化高温循环寿命等等。
2、根据本专利技术的第一方面，提供一种电解液，包括锂盐、有机溶剂、成膜添加剂、功能性添加剂；成膜添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯；成膜添加剂在电解液中的质量占比为10～17％；功能性添加剂包括磷酸三苯酯、1,3,2-二噁唑噻吩-2,2-二氧化物/硫酸乙烯酯、四乙烯基硅烷；功能性添加剂在电解液中的质量占比为1.0～5.0％；有机溶剂中不含碳酸乙烯酯。成膜添加剂在电解液中的质量占比例如可以10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％；功能性添加剂在电解液中的质量占比例如可以为1.0％、1.5％、2.0％、2.5％、3.0％、3.5％、4.0％、4.5％、5.0％；上述质量比不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
3、在本专利技术所提供的电解液中，功能性添加剂含有磷酸三苯酯(tpp)、1,3,2-二噁唑噻吩-2,2-二氧化物/硫酸乙烯酯(dtd)、四乙烯基硅烷(tvsi)。tpp可以有效地抑制气体的产生，减缓电池阻抗的增长，同时可以在负极明显地抑制锂枝晶的形成。dtd可以提高电池高温循环、高温储存和低温放电性能，高温放置后电池膨胀、降低容量衰减及内阻，抑制电池初始容量下降，增大初始放电容量，提升正、负极的稳定性，并提升电池循环性能等。tvsi具有优异的热稳定性和化学稳定性，可以减少电池内部的界面反应、降低产气，有效提高电池的循环寿命和安全性。本专利技术将tpp、dtd、tvsi这三种添加剂联合使用，能够发挥明显的协同增效作用，有效抑制电池产气，且能够降低过渡金属元素溶出、电池acr(交流电阻)和dcr(直流电阻)，提高电池常温、高温循环寿命。具体而言，选用上述3种添加剂搭配使用，这几种添加剂在电池循环过程中是相互参与各自发生的化学反应的，在这个基础上，这几种添加剂的搭配作用，能够有效减少不利于电池循环过过程中的副反应，从而提高正负极cei、sei膜的稳定性，减少产气，降低过渡金属元素溶出、电池acr(交流电阻)和dcr(直流电阻)优化电池常温、高温循环寿命。
4、此外，本专利技术中的电解液还有成膜添加剂，成膜添加剂氟代碳酸乙烯酯(fec)、碳酸亚乙烯酯(vc)能够促进电池正负极侧形成稳定的cei以及sei膜，提高界面稳定性，同时防止电池内部短路。将成膜添加剂与功能性添加剂以一定比例搭配使用，能够进一步促进形成更加稳定的sei膜以及cei膜，进一步提高界面稳定性，减少电解液的副反应，降低产气，同时降低过渡金属元素溶出，进而优化电池循环性能，降低电池k值，延长电池使用寿命。
5、而且，电解液添加剂不宜过多或者过少，若成膜添加剂或者功能性添加剂过多，会增大界面阻抗rct。若成膜添加剂过少，不利于成膜，降低界面膜的稳定性，抑制产气效果以及循环性能会下降；功能性添加剂过少，也不能进一步改善电池的性能，如电池的产气、过渡金属元素溶出量、电池acr、dcr以及rct等电阻性能不能有效降低，同时界面稳定性也会得不到有效地改善，因此会劣化电池的k值、循环性能等，特别是高温状态下电池是的k值、循环性能等。
6、这里还需说明的是，在本专利技术所提供的电解液中，所采用的有机溶剂是不含有碳酸乙烯酯(ec)的，能够进一步有效抑制电解液的界面副反应，减少产气，降低过渡金属离子溶出，提高的正负极cei、sei膜的稳定性等，进而提升了正负极的循环稳定性，特别是在高镍/高硅体系中这些效果更加明显。这是因为，ec在电解液中是较不稳定的，特别是在改电压下产气更严重，更不稳定。具体而言，其一，尽管ec分子的氧化电位很高，但由于高度氧化的过渡金属(tm)离子，特别是镍的催化作用，ec分子在层状氧化物正极的表面上以更低的电位进行脱氢。这个过程不仅导致质子的产生，可以进一步诱发锂盐如六氟磷酸锂的分解，形成氢氟酸(hf)，而且还导致在正极/电解质界面(cei)形成尖晶石样和岩盐样相。此外，产生的过渡金属离子和hf可以交叉影响负极如石墨负极的性能。其二，ec分子也很容易与高镍正极在高温下释放的氧气发生反应，导致灾难性的热释放和最终的安全隐患。在高镍正极中，这个问题就更严重了，因为与低镍正极相比，它们往往在低温下就可释放更多的氧气。
7、优选地，成膜添加剂中，氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯的质量比为7.0～15：1～4。例如可以为7:4、11:1、15:1、10:2、12:1.2，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。在上述比例下，氟代碳酸乙烯酯与碳酸乙烯酯能够促进正负极侧形成更加稳定、厚度均匀的界面膜，有利于界面稳定性。同时也不会影响电解液其他成分的作用发挥，特别是功能性添加剂的作用发挥。
8、优选地，功能性添加剂中，磷酸三苯酯、1,3,2-二噁唑噻吩-2,2-二氧化物/硫酸乙烯酯、四乙烯基硅烷的质量比为0.1～3：0.5～2：0.1～2.0。例如可以为1.5:1.3:1、0.本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电解液，其特征在于：包括锂盐、有机溶剂、成膜添加剂、功能性添加剂；
2.如权利要求1所述电解液，其特征在于：所述成膜添加剂中，所述氟代碳酸乙烯酯、所述碳酸亚乙烯酯的质量比为7.0～15：1～4。
3.如权利要求1所述电解液，其特征在于：所述功能性添加剂中，所述磷酸三苯酯、所述1,3,2-二噁唑噻吩-2,2-二氧化物/硫酸乙烯酯、所述四乙烯基硅烷的质量比为0.1～3：0.5～2：0.1～2.0。
4.如权利要求1～3任一项所述电解液，其特征在于：所述功能性添加剂还包括丁二酸酐、二氟磷酸锂中的至少一种。
5.如权利要求4所述电解液，其特征在于：所述功能性添加剂包括所述磷酸三苯酯、所述1,3,2-二噁唑噻吩-2,2-二氧化物/硫酸乙烯酯、所述四乙烯基硅烷、所述丁二酸酐、所述二氟磷酸锂；
6.如权利要求1所述电解液，其特征在于：所述锂盐在所述电解液中的质量占比为10～18％。
7.如权利要求1所述电解液，其特征在于：所述锂盐包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂盐和四氟硼酸锂中的至少一种。
8.如权利要求
9.如权利要求1所述电解液，其特征在于：所述有机溶剂包括环状碳酸酯和线性碳酸酯；
10.一种电池，其特征在于：包括如权利要求1～9任一项所述电解液。
...【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于：包括锂盐、有机溶剂、成膜添加剂、功能性添加剂；
2.如权利要求1所述电解液，其特征在于：所述成膜添加剂中，所述氟代碳酸乙烯酯、所述碳酸亚乙烯酯的质量比为7.0～15：1～4。
3.如权利要求1所述电解液，其特征在于：所述功能性添加剂中，所述磷酸三苯酯、所述1,3,2-二噁唑噻吩-2,2-二氧化物/硫酸乙烯酯、所述四乙烯基硅烷的质量比为0.1～3：0.5～2：0.1～2.0。
4.如权利要求1～3任一项所述电解液，其特征在于：所述功能性添加剂还包括丁二酸酐、二氟磷酸锂中的至少一种。
5.如权利要求4所述电解液，其特征在于：所述功能性添加剂包括所...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄佳苑，冀亚娟，谢英朋，赵瑞瑞，
申请(专利权)人：惠州亿纬锂能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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