一种电解液及其制备方法与应用与流程

本发明属于电池，具体涉及一种电解液及其制备方法与应用。

背景技术：

1、锂离子电池具有高工作电压，长循环寿命长，高能量密度，绿色环保等特点，使其在便携式电子设备、电动汽车等领域具有广泛的应用。电解液作为锂离子电池的关键材料之一，在锂离子电池内部主要起到运输锂离子的作用，被称为锂离子电池的“血液”。电解液主要包括溶剂、锂盐与添加剂。然而传统电解液中的溶剂通常易被氧化，从而导致电池循环寿命衰减。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种电解液，具有耐氧化性强的特点。

2、本发明还提出一种电解液的制备方法。

3、本发明还提出一种二次电池。

4、本发明还提出上述电解液的应用。

5、本发明的第一方面，提出了一种电解液，包括溶剂，所述溶剂包括氟代醚类化合物、氟代羧酸酯和氟代碳酸酯，其中，基于所述电解液的总质量：所述氟代醚类化合物的质量分数x为0.1-30％，所述氟代羧酸酯的质量分数y为0.1-60％，所述氟代碳酸酯的质量分数z为0.1-40％。

6、根据本发明实施例的电解液，至少具有以下有益效果：

7、本发明通过引入新型氟代溶剂，为特定比例范围、种类的氟代溶剂，得到的电池电解液不仅表现优异的耐氧化性能、高温性能，同时有效保持优异的循环性能，并能改善热箱性能。具体地，常规溶剂中的h原子被f原子取代后，由于f原子具有强烈的吸电子效应，可使溶剂的homo轨道的能量降低，其homo轨道中的电子更难被夺取，因此本发明采用特定比例、种类的氟代溶剂可明显提升溶剂的耐氧化性能，进而延长电池的循环寿命。且本发明中的氟代溶剂具有良好的阻燃性能，可改善电池的循环性能、高温性能及热箱性能。

8、在本发明的一些实施方式中，所述氟代醚类化合物如式ⅰ所示：

9、

10、其中，r1和r2均各自独立地选自取代或未取代的碳原子数为1-10的烷基或烷氧基，经取代时，取代基选自-f。

11、在本发明的一些优选的实施方式中，所述氟代醚类化合物包括式ⅰ-1～ⅰ-7化合物中的至少一种：

12、

13、在本发明的一些实施方式中，所述氟代醚类化合物的质量分数x为5-20％。

14、在本发明的一些实施方式中，所述氟代醚类化合物的质量分数x为10-20％。

15、在本发明的一些实施方式中，所述氟代羧酸酯如式ⅱ所示：

16、

17、其中，r3和r4均各自独立地选自取代或未取代的碳原子数为1-10的烷基，经取代时，取代基选自-f。

18、在本发明的一些优选的实施方式中，所述羧酸酯包括式ⅱ-1～ⅱ-4化合物中的至少一种：

19、

20、在本发明的一些实施方式中，所述氟代羧酸酯的质量分数y为15-60％。

21、在本发明的一些优选的实施方式中，所述氟代羧酸酯的质量分数y为40-60％。

22、在本发明的一些实施方式中，所述氟代碳酸酯包括式ⅲ化合物或式ⅳ化合物中的至少一种：

23、

24、其中，r5～r8均各自独立地选自取代或未取代的碳原子数为1-10的烷基，经取代时，取代基选自-f。

25、在本发明的一些优选的实施方式中，所述式ⅲ化合物包括式ⅲ-1～ⅲ-3化合物中的至少一种：

26、

27、在本发明的一些优选的实施方式中，所述式ⅳ化合物包括式ⅳ-1～ⅳ-3化合物中的至少一种：

28、

29、在本发明的一些实施方式中，所述氟代碳酸酯的质量分数z为5-25％。

30、在本发明的一些优选的实施方式中，所述氟代碳酸酯的质量分数z为10-20％。

31、在本发明的一些实施方式中，所述x、y、z之间满足式(1)～(3)的关系：

32、30％≤x+y+z≤90％  (1)；

33、5％≤x+y≤75％      (2)；

34、0.2≤x/y≤1         (3)。

35、在本发明的一些优选的实施方式中，5％≤x+y≤70％。

36、在本发明的一些实施方式中，所述电解液中还包括多腈类化合物。

37、在本发明的一些优选的实施方式中，所述多腈类化合物包括1,3,6-己烷三腈(htcn)。

38、在本发明的一些优选的实施方式中，基于所述电解液的总质量，所述多腈类化合物的质量分数为0.1-4％。

39、在本发明的一些实施方式中，所述电解液中还包括锂盐。

40、在本发明的一些优选的实施方式中，所述锂盐包括六氟磷酸锂(lipf6)、二氟磷酸锂(lidfp)、二氟双草酸磷酸锂(liodfp)、四氟草酸磷酸锂，(liotfp)、双草酸硼酸锂(libob)、二氟草酸硼酸锂(liodfb)、四氟硼酸锂(libf4)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂盐(litfsi)或双氟磺酰亚胺锂(lifsi)中的至少一种。

41、在本发明的一些优选的实施方式中，基于所述电解液的总质量，所述锂盐的质量分数为0.1-20％。

42、在本发明的一些更优选的实施方式中，基于所述电解液的总质量，所述锂盐的质量分数为10-20％。

43、在本发明的一些实施方式中，所述电解液中还包括成膜添加剂。

44、通过上述实施方式，本发明中的溶剂(氟代)与成膜添加剂协同作用，可在正负极表面形成富含lif的固体电解质界面膜(sei)，该界面膜具有较高的杨氏模量，可有效抑制锂枝晶的形成。

45、在本发明的一些优选的实施方式中，所述成膜添加剂包括磺酸酯类化合物、亚硫酸丁烯酯(bs)、硫酸乙烯酯(dtd)、丁二腈(sn)、己二腈(adn)或乙二醇双(丙腈)醚(egbe)中的至少一种。

46、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述磺酸酯类化合物包括1,3-丙磺酸内酯(ps)。

47、在本发明的一些更优选的实施方式中，基于所述电解液的总质量，所述磺酸酯类化合物的质量分数为0.1-7％。

48、在本发明的一些优选的实施方式中，基于所述电解液的总质量，所述成膜添加剂的质量分数为0.1-27％。

49、在本发明的一些更优选的实施方式中，基于所述电解液的总质量，所述成膜添加剂的质量分数为0.1-20％。本发明的第二方面，提出了一种电解液的制备方法，包括如下步骤：将氟代醚类化合物、氟代羧酸酯和氟代碳酸酯混合，得到溶剂，得到所述电解液。

50、在本发明的一些实施方式中，所述制备方法包括如下步骤：将所述溶剂、锂盐和多腈类化合物混合，得到所述电解液。

51、在本发明的一些实施方式中，所述制备方法包括如下步骤：将所述溶剂、锂盐、多腈类化合物和成膜添加剂混合，得到所述电解液。

52、在本发明的一些实施方式中，所述制备方法包括如下步骤：将氟代醚类化合物、氟代羧酸酯和氟代碳酸酯混合，加入锂盐，加入成膜添加剂和多腈类化合物，得到所述电解液。

53、本发明的第三方面，提出了一种二次电池，所述二次电池包括上述电解液。

54、在本发明的一些实施方式中，所述二次电池包括负极极片，所述负极极片包括负极集流体和负极膜片。

55、在本发明的一些优选的实施方式中，所述负极集流体包括铜箔。

56、在本发明的一些优选的实施方式中，所述负极膜片包括负极活性物质、负极导电剂和负极粘结剂。

57、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述负极活性物质包括石墨；优选地，所述石墨包括人造石墨或天然石墨中的至少一种。

58、在本发明的一些实施方式中，所述二次电池包括正极极片，所述正极极片包括正极集流体和正极膜片。

59、在本发明的一些优选的实施方式中，所述正极集流体包括铝箔。

60、在本发明的一些优选的实施方式中，所述正极膜片包括正极活性物质、正极导电剂和正极粘结剂。

61、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述正极活性物质包括licoo2。

62、在本发明的一些实施方式中，所述二次电池包括锂离子电池或钠离子电池中的至少一种。

63、本发明的有益效果，包括：

64、本发明通过不同种类氟代溶剂混合使用，取代现有的常规型溶剂体系，开发一种包括氟代溶剂、锂盐、成膜添加剂的新型电解液体系，提高电解液的耐氧化性。常规溶剂中的h原子被f原子取代后，由于f原子具有强烈的吸电子效应，可使溶剂的homo轨道的能量降低，其homo轨道中的电子更难被夺取，因此本发明采用的氟代溶剂可明显提升溶剂的耐氧化性能，进而延长电池的循环寿命。同时所述氟代溶剂与成膜添加剂协同作用，可在正负极表面形成富含lif的固体电解质界面膜(sei)，该界面膜具有较高的杨氏模量，可有效抑制锂枝晶的形成，同时本发明中的氟代溶剂具有良好的阻燃性能，因此可改善电池的循环性能、高温性能及热箱性能。