一种非水电解液及电池的制作方法

本发明属于电池，具体涉及一种非水电解液及电池。

背景技术：

1、锂离子电池由于具有高工作电压、高能量密度、长寿命、宽工作温度范围和环境友好等优点，被广泛应用于3c数码产品、电动工具、电动汽车、航空航天等领域。与商用钴酸锂材料相比，三元材料具有更高的理论和实际克容量，越来越受到欢迎。为了提高锂离子电池的能量密度，常用的措施是提高三元材料中的镍含量，如商业化的三元材料从ncm111→ncm422→ncm523→ncm622→ncm811，随着镍含量的提高，电池的能量密度能进一步提高，但是也存在一些负面效果，如材料碱性过大，充放电过程中，晶格能变化而导致材料结构坍塌和离子溶出等。过渡金属离子随着反应的进行脱离晶体进入电解液中催化电解液的分解和损坏活性材料的钝化膜，同时过渡金属锂离子也会占据负极材料表面钝化膜的锂离子迁移通道，阻碍锂离子的迁移，从而影响电池的使用寿命，而当锂离子电池在高温高压状态下使用时，这种负面影响会更明显。

2、目前，解决上述问题的主要方法是向电解液中添加成膜添加剂，来改善电极与电解液界面兼容性，从而改善电池的各项性能。例如通过在电解液中添加碳酸亚乙烯酯、醋酸乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、噻吩等常规的成膜添加剂来提高电池的循环特性。成膜添加剂能够优先于溶剂分子在负极表面发生分解反应，能在负极表面形成钝化膜，阻止电解液在电极表面进一步分解，从而提高电池的循环性能。常规的成膜添加剂主要作用于负极表面，而电池在高温情况下性能表现主要取决于正极界面的稳定，但是常规的成膜添加剂不具备稳定正极的作用，因此需要一款能够提高电池高温存储性能的电解液。

技术实现思路

1、针对现有电池在高温情况下，电解液不具备稳定正极的作用，从而导致影响电池的高温循环和存储性能的问题，本发明提供了一种非水电解液和电池。

2、本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

3、一方面，本发明提供了一种非水电解液，包括电解质盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括含磷化合物，所述含磷化合物包括化合物a和/或化合物b，所述化合物a为结构式i所示的化合物中的一种或多种；所述化合物b为结构式ii所示的化合物中的一种或多种；其中，所述r1-r6自独立地选自硅氧烷取代基、c1-c20的烷基、c1-c20的卤代烷基、c1-c20的烷氧基、c1-c20的卤代烷氧基、c2-c20的烯基、c2-c20的卤代烯基、c2-c20的烯氧基、c2-c20的卤代烯氧基、c6-c20的芳基、c6-c20的卤代芳基、c6-c20的芳氧基、c6-c20的卤代芳氧基、氨基、羟基或卤素，且r1-r6中至少一个为硅氧烷取代基，所述硅氧烷取代基的结构如结构式iii所示，所述r7-r9各自独立地选自c1-c20的烷基、c1-c20的卤代烷基、c1-c20的烷氧基、c1-c20的卤代烷氧基、c2-c20的烯基、c2-c20的卤代烯基、c2-c20的烯氧基、c2-c20的卤代烯氧基、c6-c20的芳基、c6-c20的卤代芳基、c6-c20的芳氧基、c6-c20的卤代芳氧基、氨基、羟基或卤素；

4、

5、可选的，所述含磷化合物选自结构式a-结构式h中的一种或多种：

6、

7、

8、可选的，以所述非水电解液的质量为100％计，所述含磷化合物的含量为0.1％-5％。

9、可选的，以所述非水电解液的质量为100％计，所述含磷化合物的含量为0.5％-2％。

10、可选的，所述添加剂还包括第一添加剂，所述第一添加剂包括二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、四氟硼酸锂和双(氟磺酰)亚胺锂中的一种或多种。

11、可选的，以所述非水电解液的质量为100％计，所述第一添加剂的含量为0.1％-5％。

12、可选的，以所述非水电解液的质量为100％计，所述第一添加剂的含量为0.5％-1％。

13、可选的，所述电解质盐包括mclo4、mbf4、mpf6、masf6、mpf2o2、mcf3so3、m2h2p2o7、mb(c2o4)2、mbf2c2o4、m[(cf3so2)2n]、m[(fso2)2n]和m[(cmf2m+1so2)(cnf2n+1so2)n]中的一种或多种，其中，m为li、na或k，m和n为自然数。

14、可选的，所述电解质盐在所述非水电解液中的摩尔浓度为0.01-8.0mol/l。

15、可选的，所述添加剂还包括第二添加剂，所述第二添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、联苯、氟苯、碳酸亚乙烯酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1，3-丙磺酸内酯、1，4-丁磺酸内酯、硫酸乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、丁二腈、己二腈、1，2-二(2-氰乙氧基)乙烷和1，3，6-己烷三腈中的一种或多种。

16、可选的，所述有机溶剂包括碳酸酯类溶剂、醚类溶剂、羧酸酯类溶剂中的一种或多种。

17、另一方面，本发明提供了一种电池，包括正极、负极、隔膜和如上任意一项所述的非水电解液。

18、可选的，所述负极包括碳基负极、硅基负极、锡基负极、锂负极、钠负极、钾负极、镁负极、锌负极和铝负极中的一种或多种。

19、可选的，所述碳基负极包括石墨、硬碳、软碳、石墨烯中的一种或多种；所述硅基负极包括硅、硅碳、硅氧、硅金属化合物中的一种或多种；所述锡基负极包括锡、锡碳、锡氧、锡金属化合物中的一种或多种；所述锂负极包括金属锂或锂合金。

20、可选的，所述锂合金包括锂硅合金、锂钠合金、锂钾合金、锂铝合金、锂锡合金和锂铟合金中的一种或多种。

21、在本发明中，含磷化合物优先氧化分解形成稳定的正极-电解质界面相(cei)，有效抑制电解质的持续分解、过渡金属溶解、表面相变和气体的生成，提升电解质高温稳定性。此外，含磷化合物能有效去除电解质中痕量h2o/hf，进一步提高电解质高温稳定性。从而大大提升电池的高温循环和高温存储性能。

技术特征：

1.一种非水电解液，其特征在于，包括电解质盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括含磷化合物，所述含磷化合物包括化合物a和/或化合物b，所述化合物a为结构式i所示的化合物中的一种或多种；所述化合物b为结构式ii所示的化合物中的一种或多种；其中，所述r1-r6自独立地选自硅氧烷取代基、c1-c20的烷基、c1-c20的卤代烷基、c1-c20的烷氧基、c1-c20的卤代烷氧基、c2-c20的烯基、c2-c20的卤代烯基、c2-c20的烯氧基、c2-c20的卤代烯氧基、c6-c20的芳基、c6-c20的卤代芳基、c6-c20的芳氧基、c6-c20的卤代芳氧基、氨基、羟基或卤素，且r1-r6中至少一个为硅氧烷取代基，所述硅氧烷取代基的结构如结构式iii所示，所述r7-r9各自独立地选自c1-c20的烷基、c1-c20的卤代烷基、c1-c20的烷氧基、c1-c20的卤代烷氧基、c2-c20的烯基、c2-c20的卤代烯基、c2-c20的烯氧基、c2-c20的卤代烯氧基、c6-c20的芳基、c6-c20的卤代芳基、c6-c20的芳氧基、c6-c20的卤代芳氧基、氨基、羟基或卤素；

2.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述含磷化合物选自结构式a-结构式h中的一种或多种：

3.根据权利要求2所述的非水电解液，其特征在于，以所述非水电解液的质量为100％计，所述含磷化合物的含量为0.1％-5％。

4.根据权利要求3所述的非水电解液，其特征在于，以所述非水电解液的质量为100％计，所述含磷化合物的含量为0.5％-2％。

5.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述添加剂还包括第一添加剂，所述第一添加剂包括二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、四氟硼酸锂和双(氟磺酰)亚胺锂中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，以所述非水电解液的质量为100％计，所述第一添加剂的含量为0.1％-5％。

7.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述电解质盐包括mclo4、mbf4、mpf6、masf6、mpf2o2、mcf3so3、m2h2p2o7、mb(c2o4)2、mbf2c2o4、m[(cf3so2)2n]、m[(fso2)2n]和m[(cmf2m+1so2)(cnf2n+1so2)n]中的一种或多种，其中，m为li、na或k，m和n为自然数。

8.根据权利要求7所述的非水电解液，其特征在于，所述电解质盐在所述非水电解液中的摩尔浓度为0.01-8.0mol/l。

9.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述添加剂还包括第二添加剂，所述第二添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、联苯、氟苯、碳酸亚乙烯酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1，3-丙磺酸内酯、1，4-丁磺酸内酯、硫酸乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、丁二腈、己二腈、1，2-二(2-氰乙氧基)乙烷和1，3，6-己烷三腈中的一种或多种。

10.一种电池，其特征在于，包括正极、负极、隔膜和权利要求1-8任意一项所述的非水电解液。

技术总结
为解决现有电池在高温情况下，电解液不具备稳定正极的作用，从而导致影响电池的高温循环和存储性能的问题，本发明提供了一种非水电解液和电池，非水电解液包括电解质盐、有机溶剂和添加剂，添加剂包括含磷化合物，含磷化合物包括化合物A和/或化合物B，化合物A为结构式I所示的化合物中的一种或多种；化合物B为结构式II所示的化合物中的一种或多种；其中，R1‑R6自独立地选自硅氧烷取代基、C1‑C20的烷基、C1‑C20的卤代烷基、C1‑C20的烷氧基、C1‑C20的卤代烷氧基、C2‑C20的烯基、C2‑C20的卤代烯基、C2‑C20的烯氧基、C2‑C20的卤代烯氧基、C6‑C20的芳基、C6‑C20的卤代芳基、C6‑C20的芳氧基、C6‑C20的卤代芳氧基、氨基、羟基或卤素，且R1‑R6中至少一个为硅氧烷取代基。

技术研发人员：刘雨蒙,李枫,张昌明,胡大林
受保护的技术使用者：惠州市豪鹏科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15