一种电解液及二次电池制造技术

技术编号：43407219 阅读：1 留言：0更新日期：2024-11-22 17:45

本发明专利技术公开了一种电解液及二次电池。该电解液包含溶剂、溶质及添加剂，添加剂包括氟代羧酸酯基化合物，其结构式如式（I）所示，其中，n为0至6中的任意一个整数，R为氰基、饱和或不饱和的含硫五元环结构、饱和或不饱和的环状碳酸酯结构。该添加剂有助于在电表面形成稳定的SEI/CEI膜，从而提高电池的循环寿命、倍率性能及高低温性能。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电池，涉及一种电解液及二次电池。

技术介绍

1、锂/钠离子电池的使用领域受温度范围的限制。为了适应地域与季节的变化，锂/钠离子电池需要满足较宽的温度范围。电解液改性是拓宽锂/钠离子电池使用温度范围最有效的途径。羧酸酯如甲酸甲酯(mf)、乙酸甲酯(ma)、丙酸甲酯(mp)、丁酸乙酯(eb)、乙酸乙酯(ea)等具有凝固点低、粘度低的特点，能够有效地拓宽电解液的液程。然而，其高电压下稳定性差、与负极兼容性不好、高温下产气严重。

2、氟原子半径小，电负性强，氟取代可以提高溶剂的热稳定性和电化学稳定性；因而氟代羧酸酯更有利于拓宽电池的使用温度范围。然而，氟代羧酸酯仍难以形成稳定坚固的电极/电解液界面膜，导致电池界面阻抗急剧升高，性能迅速劣化。

技术实现思路

1、为克服以上技术问题，本专利技术提供了一种电解液及二次电池。

2、为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：

3、一种电解液，该电解液包含溶剂、溶质和添加剂；所述添加剂包括氟代羧酸酯基化合物，其结构式如式（i）所示：

4、

5、式（i）中，n为0至6中的任意一个整数，r为氰基、饱和或不饱和的含硫五元环结构、饱和或不饱和的环状碳酸酯结构中的任意一种。

6、本专利技术的电解液添加剂能够提升氟代羧酸酯的正负极成膜性能，改善电池的阻抗和高低温循环性能。

7、进一步地，所述氟代羧酸酯基化合物优选自以下结构式中的一种或多种：

8、

9、进一步地，上述氟代羧酸酯基化合物添加剂质量为所述电解液总质量的0.1~10wt%，优选为0.5~5wt%，具体如0.5 wt%、1 wt%、1.5 wt%、2.0 wt%、3.0 wt%、4.0 wt%、5.0wt%等。

10、进一步地，上述溶剂选自酯类、醚类、砜类或腈类；其中，酯类溶剂包括但不限于碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯酯(pc)、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丁酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、γ-丁内酯中的一种或几种；醚类溶剂包括但不局限于乙二醇二甲醚(dme)、1,3-二氧戊烷(dol)、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、二丁醚、15-5冠醚、四氢呋喃(thf)中的一种或几种；砜类溶剂二甲基亚砜、环丁砜、乙基乙烯基砜、甲基异丙基砜中的一种或几种；腈类溶剂包括但不限于乙腈、丁二腈、己二腈中的一种或多种。

11、根据本专利技术的一个实施例，所述溶剂为碳酸乙烯酯(ec)、碳酸二乙酯(dec)和碳酸甲乙酯(emc)按质量比为3:5:2制备的混合溶剂。

12、进一步地，上述溶质选自锂盐或钠盐；其中锂盐包括但不限于：六氟磷酸锂(lipf6)、二氟磷酸锂(lipf2o2)、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、双氟黄酰亚胺锂(lifsi)、双三氟磺酰亚胺锂(litfsi)、三氟甲基磺酸锂、四氟硼酸锂(libf4)、硝酸锂、草酸锂、甲酸锂、氯化锂、溴化锂和碘化锂中的一种或几种；钠盐包括但不限于：六氟磷酸钠(napf6）、双氟磺酰亚胺钠(nafsi)、双(三氟甲基磺酰基)亚胺钠(natfsi) 中的一种或几种。

13、进一步地，上述电解液还可包括其他功能添加剂，优选所述功能添加剂为所述电解液总质量的0.01~6wt%，具体如2%。

14、进一步地，优选所述功能添加剂选自循环添加剂、低温添加剂、高温添加剂、阻燃添加剂、防过充添加剂中的任意一种或多种；更进一步地，优选所述功能添加剂选自碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯、1,3-丙烷磺内酯、甲烷二磺酸亚甲酯、1,3,6-己烷三腈、三(五氟苯基)硼烷、二氟磷酸锂、3-己基噻吩、六氟环三磷腈、三（六氟异丙基）磷酸酯中的任意一种或多种。

15、进一步地，上述电解液中锂盐或钠盐的浓度为0.5~5.0 mol/l，具体如1 mol/l。

16、本专利技术的另一个目的是提供一种二次电池。

17、本专利技术所提供的二次电池，包括正极片、负极片以及电解液，其中，所述电解液为本专利技术上述提供的电解液。

18、进一步地，所述二次电池为锂离子电池或钠离子电池。

19、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：

20、本专利技术的电解液添加剂有助于在电表面形成稳定的sei/cei膜，从而提高电池的循环寿命、倍率性能及高低温性能；同时可以应用于工作电压4.3v以上的锂离子电池。

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【技术保护点】

1.一种电解液，包含溶剂、溶质和添加剂；所述添加剂包括氟代羧酸酯基化合物，其结构式如式（I）所示：

2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于：所述氟代羧酸酯基化合物选自以下结构式中的一种或多种：

3.根据权利要求1或2所述的电解液，其特征在于：所述氟代羧酸酯基化合物的质量所述电解液总质量的0.1~10wt%，优选为0.5~5wt%。

4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于：所述溶质选自锂盐或钠盐；其中所述锂盐选自六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、双氟黄酰亚胺锂、双三氟磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、四氟硼酸锂(LiBF4)、硝酸锂、草酸锂、甲酸锂、氯化锂、溴化锂和碘化锂中的一种或几种；所述钠盐选自六氟磷酸钠、双氟磺酰亚胺钠、双(三氟甲基磺酰基)亚胺钠中的一种或几种。

5.根据权利要求1或4所述的电解液，其特征在于：所述电解液中锂盐或钠盐的浓度为0.5~5.0 mol/L。

6.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于：所述溶剂选自酯类、醚类、砜类或腈类。

7.根据权利要求6所述的电解液，其特征在于：

8.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于：所述电解液还包括其他功能添加剂，所述功能添加剂为所述电解液总质量的0.01~6wt%；

9.一种二次电池，包括正极片、负极片以及电解液，其中，所述电解液为权利要求1-8中任一项所述的电解液。

10.根据权利要求9所述的二次电池，其特征在于：所述二次电池为锂离子电池或钠离子电池。

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【技术特征摘要】

1.一种电解液，包含溶剂、溶质和添加剂；所述添加剂包括氟代羧酸酯基化合物，其结构式如式（i）所示：

2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于：所述氟代羧酸酯基化合物选自以下结构式中的一种或多种：

3.根据权利要求1或2所述的电解液，其特征在于：所述氟代羧酸酯基化合物的质量所述电解液总质量的0.1~10wt%，优选为0.5~5wt%。

4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于：所述溶质选自锂盐或钠盐；其中所述锂盐选自六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、双氟黄酰亚胺锂、双三氟磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、四氟硼酸锂(libf4)、硝酸锂、草酸锂、甲酸锂、氯化锂、溴化锂和碘化锂中的一种或几种；所述钠盐选自六氟磷酸钠、双氟磺...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘欣，石鹏程，梁大宇，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：

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