【技术实现步骤摘要】
本申请的实施例涉及电池领域，具体地，涉及电解液、二次电池和用电装置。
技术介绍
1、在新能源领域，电动汽车凭借其能耗小、无碳排放等优势迅速占领汽车市场，受到广大用户青睐。随着普及度增加，电动汽车续航里程短的问题也逐渐被暴露出来，这就要求锂离子电池必须进一步提升能量密度，从而满足越来越高的续航需求。为了提升电池能量密度，正极材料向高镍三元方向发展，负极材料向高硅方向发展，电池的结构也逐渐从软包、方壳向圆柱形式过渡。在本领域中，已知的特斯拉4680(电池直径为46毫米，高度为80毫米)大圆柱电池的亮相引起行业的关注，其具有更高的能量密度和安全性，也越来越受到其他电动车企业的青睐，从而使得各个电池厂商竞相开发圆柱电池。圆柱电池的设计、结构不同于软包和方壳电池，由于圆柱电池极卷张力大，内部空间狭小，其外壳为满足足够的抗压能力，常使用不锈钢材料。相比其他材料(如方壳电芯中常用的铝壳)，圆柱电池中的不锈钢的耐腐蚀能力较弱，既容易发生电化学腐蚀(电化学氧化)，又容易发生化学腐蚀(如酸蚀)，由于钢壳浸泡于电解液中，电解液的成分就会对钢壳产生腐蚀风险，这就对电解液提出了更高的挑战。
2、然而，目前对于圆柱电池，行业内常用的电解液设计策略主要着眼于提高电解液的浸润能力，对于钢壳的腐蚀问题普遍没有设计专门的解决方案，或是沿用高电压电解液的设计策略，通过特定添加剂的成膜钝化作用在钢壳表面形成保护膜，在一定程度上能够抑制腐蚀现象。但是此方法属于治标不治本，在长期工作过程中，电解液中的添加剂消耗殆尽，丧失对钢壳的保护作用，仍然会发生腐蚀和短路问
技术实现思路
1、针对目前圆柱电池的钢壳腐蚀问题，本专利技术提出一种添加剂及相应电解液配方的设计。本专利技术所提出的添加剂可以有效中和圆柱电池电解液中的酸性成分，从而抑制hf(酸性物质)和钢壳的腐蚀反应，抑制钢壳腐蚀。另外，通过合理的配方设计，本专利技术提出的电解液可以提高电池的高温存储性能且不明显恶化阻抗。
2、本申请提供了一种电解液，该电解液包括具有以下结构式(i)的添加剂：
3、
4、其中，r1、r2为氢或碳原子数为1-4的烷基，并且其中，基于所述电解液的总质量，添加剂的质量分数为0.1％～1％，可选地为0.3％。在本申请中，具有上述结构式(i)的添加剂中存在酰胺键，酰胺键具有碱性，可以中和二次电池中产生的酸性物质(hf)，从而抑制hf和圆柱钢壳的反应，抑制二次电池的腐蚀问题。进一步地，当添加0.3％的具有上述结构式(i)的添加剂后，电池的钢壳不再出现腐蚀问题，且电池的存储容量恢复有所改善。此外，当具有上述结构式(i)的添加剂用量过低(例如，质量分数低于0.1％)时，电池钢壳出现明显腐蚀，当具有上述结构式(i)的添加剂用量过大(例如，质量分数高于1％)时，电池的内阻明显恶化。
5、在一些实施例中，添加剂为以下结构：在本申请中，添加剂为该结构时，可以有效发挥酰胺键的特性，从而更好的中和二次电池中产生的酸性物质(hf)。
6、在本申请中，电解液还包括环状碳酸酯，该环状碳酸酯包括但不限于ec(碳酸乙烯酯)、pc(碳酸丙烯酯)、fec(氟代碳酸乙烯酯)等中的一种或多种，并且基于电解液的总质量，环状碳酸酯的质量分数不低于8％，且不高于24％。
7、在一些实施例中，环状碳酸酯包括氟代碳酸乙烯酯(fec)，基于电解液的总质量，氟代碳酸乙烯酯的质量分数不高于8％，且不低于2％。
8、在一些实施例中，电解液还包括链状碳酸酯，链状碳酸酯包括dmc(碳酸二甲酯)，并且基于所述电解液的总质量，dmc(碳酸二甲酯)的质量分数不低于45％。
9、在一些实施例中，电解液还包括不饱和无机添加剂，该不饱和无机添加剂是含不饱和键并且以无机原子为中心原子的添加剂，并且其中，基于电解液的总质量，不饱和无机添加剂的质量分数不低于0.3％，且不高于0.8％。在一些实施例中，不饱和无机添加剂包括磷酸三苯酯(tpp)、1-丙烯-1,3-磺酸内酯(pst)和四乙烯基硅烷(tvs)等中的一种或多种。在本申请中，当不饱和无机添加剂过少(例如，质量分数低于0.3％)时，正极成膜不足，二次电池的高温存储性能劣化，而当不饱和无机添加剂过量(例如，质量分数高于0.8％)时，二次电池的初始dcr将剧增，因此，需要将不饱和无机添加剂的质量分数限制为不低于0.3％，且不高于0.8％。
10、本申请的另一些实施例提供了一种二次电池，包括：正极，包括正极活性物质；负极，包括负极活性物质；以及电解液，所述电解液为上述电解液，其中，所述正极活性物质包括锂镍钴锰氧化物，并且基于所述正极活性物质的总质量，所述镍的质量分数不低于80％,所述负极活性物质包括硅氧材料或硅碳材料，并且基于所述负极活性物质的总质量，所述硅化合物的质量分数不高于5％，以及所述二次电池的工作电压上限不低于4.15v。
11、在一些实施例中，所述二次电池为圆柱形锂离子电池，所述圆柱形锂离子电池的直径尺寸不低于46mm。
12、本申请的又一些实施例提供了一种用电装置，包括上述二次电池。
13、综上，本专利技术提出的添加剂(i)结构中存在酰胺键，酰胺键具有碱性，可以中和二次电池中产生的酸性物质(hf)，从而抑制hf和圆柱钢壳的反应，抑制腐蚀问题。通过合理的配方设计，本专利技术所提出的电解液可以良好匹配高镍正极，有效解决高镍圆柱体系的存储性能差的问题，同时解决钢壳腐蚀问题。
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1.一种电解液，其特征在于，包括具有以下结构式(I)的添加剂：
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述添加剂为以下结构：
3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，基于所述电解液的总质量，所述添加剂的质量分数为0.3％。
4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液还包括环状碳酸酯，其中，基于所述电解液的总质量，所述环状碳酸酯的质量分数不低于8％，且不高于24％。
5.根据权利要求4所述的电解液，其特征在于，所述环状碳酸酯包括氟代碳酸乙烯酯，基于所述电解液的总质量，所述氟代碳酸乙烯酯的质量分数不高于8％，且不低于2％。
6.根据权利要求5所述的电解液，其特征在于，所述电解液还包括链状碳酸酯，所述链状碳酸酯包括碳酸二甲酯，其中，基于所述电解液的总质量，所述碳酸二甲酯的质量分数不低于45％。
7.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，还包括不饱和无机添加剂，其中，所述不饱和无机添加剂含不饱和键并且以无机原子为中心原子，并且其中，基于所述电解液的总质量，所述不饱和无机添加剂的质量分数不低于0
8.根据权利要求7所述的电解液，其特征在于，所述不饱和无机添加剂包括磷酸三苯酯、1-丙烯-1,3-磺酸内酯和四乙烯基硅烷中的一种或多种。
9.一种二次电池，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池为圆柱形锂离子电池，所述圆柱形锂离子电池的直径尺寸不低于46mm。
11.一种用电装置，其特征在于，包括根据权利要求9-10中任一项所述的二次电池。
...【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于，包括具有以下结构式(i)的添加剂：
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述添加剂为以下结构：
3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，基于所述电解液的总质量，所述添加剂的质量分数为0.3％。
4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液还包括环状碳酸酯，其中，基于所述电解液的总质量，所述环状碳酸酯的质量分数不低于8％，且不高于24％。
5.根据权利要求4所述的电解液，其特征在于，所述环状碳酸酯包括氟代碳酸乙烯酯，基于所述电解液的总质量，所述氟代碳酸乙烯酯的质量分数不高于8％，且不低于2％。
6.根据权利要求5所述的电解液，其特征在于，所述电解液还包括链状碳酸酯，所述链状碳酸酯包括碳酸二甲酯，其中，基于所述电解...
【专利技术属性】
技术研发人员：余乐，史磊，
申请(专利权)人：远景动力技术江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：
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