一种电解液、及包含其的电池的制作方法

本发明涉及电池，具体涉及一种电解液、及包含其的电池。

背景技术：

1、近十年来，锂离子电池技术日新月异，应用范围逐步扩大，作为能源存储器件被应用在便携式电子产品、大规模储能、电动汽车和工具等领域。研究开发更高能量密度的锂离子电池，一直是行业发展的重要方向，也是市场的主要需求。

2、为实现更高的电池能量密度，目前主要通过采用更高含量的硅负极或者采用更高的电池电压。而采用更高的电压会对锂离子电池的可逆性和安全性提出严峻的挑战。这是因为高电压下整个电池体系的副反应将明显加剧，正极表面将更容易发生电解质的分解，而且正极本身也更容易发生破坏，导致容量降低、过渡金属脱出等问题。这些副反应在高温高压下更加明显，从而难以满足商业化需求。

3、传统的碳酸酯溶剂越来越难以满足高电压电池的高温循环要求和高温存储要求，为了改善电池的高温高压性能，亟待开发更加有效的电解液添加剂和溶剂。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种电解液、及包含其的电池，所述电解液的高温高压稳定性相较传统的碳酸酯溶剂大幅改善，从而能够显著改善电池的高温高压性能。

2、为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明中提供了一种电解液，所述电解液中包括：

4、电解质盐、有机溶剂和添加剂；

5、其中，所述有机溶剂中包括碳酸酯二聚物、羧酸酯类化合物和碳酸酯化合物，所述碳酸酯二聚物选自式(1)所示化合物中的至少一种：

6、

7、式(1)中，r1、r2和r3分别独立地选自无取代或被至少一个ra取代的c1-10烷基；所述ra选自h、卤素、c1-10烷基；

8、所述羧酸酯类化合物包括丙酸乙酯和丙酸丙酯；

9、所述碳酸酯二聚物的添加量占所述有机溶剂总质量计为a，a为2～30wt％；所述丙酸乙酯的添加量占所述有机溶剂总质量计为b，b为2～30wt％；所述丙酸丙酯的添加量占所述有机溶剂总质量计为c，c为2～60wt％；所述碳酸酯化合物的添加量占所述有机溶剂总质量计为d，d为0～94wt％；

10、所述a、b、c满足以下关系式：

11、2b+c≥10+2a。

12、进一步地，所述碳酸酯二聚物的添加量占所述有机溶剂总质量计为a，a为3～25wt％；所述丙酸乙酯的添加量占所述有机溶剂总质量计为b，b为10～30wt％；所述丙酸丙酯的添加量占所述有机溶剂总质量计为c，c为10～30wt％。

13、进一步地，所述碳酸酯类化合物还包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯中的至少一种。

14、进一步地，所述式(1)所示化合物选自化合物a1～化合物a6中的至少一种：

15、

16、

17、进一步地，所述添加剂中包括氟代化合物，所述氟代化合物包括氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸丙烯酯、氟代碳酸二甲酯、氟代碳酸二乙酯和氟代碳酸甲乙酯中的至少一种。

18、进一步地，所述添加剂中包括腈类化合物，所述腈类化合物包括己二腈、丁二腈和1,3,6-己烷三腈中的至少一种。

19、进一步地，所述添加剂中包括磺酸类化合物，所述磺酸类化合物包括1,3-丙烷磺内酯、1-丙烯-1,3-磺酸内酯、5-甲基恶噻戊环2,2-二氧化物、1,3-丙烯磺酸内酯、2,4-丁烷磺内酯和1,4-丁磺酸内酯中的至少一种。

20、进一步地，所述电解质盐包括六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、六氟锑酸锂、六氟砷酸锂、二(五氟乙基磺酰)亚胺锂、三(三氟甲基磺酰)甲基锂和二(三氟甲基磺酰)亚胺锂中的至少一种。

21、第二方面，本发明中提供了一种电池，所述电池中包括：如上所述的电解液；含有正极活性物质的正极片；含有负极活性物质的负极片；隔离膜。

22、进一步地，所述负极活性物质包括碳基负极材料和/或硅基负极材料；其中，所述碳基负极材料包括人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、硬碳和软碳中的至少一种；所述硅基负极材料包括纳米硅、硅氧负极材料(siox，0<x<2)和硅碳负极材料(sic)中的至少一种。

23、本发明的上述技术方案的有益效果如下：

24、本发明中提供了一种电解液，所述电解液中包括：电解质盐、有机溶剂和添加剂；其中，所述有机溶剂中包括碳酸酯二聚物、羧酸酯类化合物和碳酸酯化合物，所述羧酸酯类化合物包括丙酸乙酯和丙酸丙酯；所述碳酸酯二聚物的添加量占所述有机溶剂总质量计为a，a为2～30wt％；所述丙酸乙酯的添加量占所述有机溶剂总质量计为b，b为2～30wt％；所述丙酸丙酯的添加量占所述有机溶剂总质量计为c，c为2～60wt％；所述碳酸酯化合物的添加量占所述有机溶剂总质量计为d，d为0～94wt％；所述a、b、c满足以下关系式：2b+c≥10+2a。

25、在本发明所述电解液中，碳酸酯二聚物具有比常规碳酸酯化合物更高的高温高压稳定性，因此本发明中通过向电解液中添加碳酸酯二聚物来提升电解液的高温高压性能，从而能够提高电池的高温高压性能。同时，本发明中所述电解液中还包括羧酸酯类化合物，碳酸酯二聚物具有较高的粘度，将其作为溶剂添加到电解液中时，如若有适量的低粘度的羧酸酯类化合物能够使得电解液整体粘度适当，兼顾电池的常温性能。进一步地，当羧酸酯类化合物选用丙酸乙酯和丙酸丙酯这两种的组合，同时所述碳酸酯二聚物的添加量、所述丙酸乙酯的添加量和所述丙酸丙酯的添加量在一个合适的区间，且彼此之间满足的一定的数量关系时，能够显著改善电池高温循环性能，同时兼顾电池的常温性能。

技术特征：

1.一种电解液，其特征在于，所述电解液中包括：

2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述碳酸酯二聚物的添加量占所述有机溶剂总质量计为a，a为3～25wt％；

3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述碳酸酯类化合物包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述式(1)所示化合物选自化合物a1～化合物a6中的至少一种：

5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述添加剂中包括氟代化合物，所述氟代化合物包括氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸丙烯酯、氟代碳酸二甲酯、氟代碳酸二乙酯和氟代碳酸甲乙酯中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述添加剂中包括腈类化合物，所述腈类化合物包括己二腈、丁二腈和1,3,6-己烷三腈中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述添加剂中包括磺酸类化合物，所述磺酸类化合物包括1,3-丙烷磺内酯、1-丙烯-1,3-磺酸内酯、5-甲基恶噻戊环2,2-二氧化物、1,3-丙烯磺酸内酯、2,4-丁烷磺内酯和1,4-丁磺酸内酯中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解质盐包括六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、六氟锑酸锂、六氟砷酸锂、二(五氟乙基磺酰)亚胺锂、三(三氟甲基磺酰)甲基锂和二(三氟甲基磺酰)亚胺锂中的至少一种。

9.一种电池，其特征在于，所述电池中包括：

10.根据权利要求9所述的电池，其特征在于，所述负极活性物质包括碳基负极材料和/或硅基负极材料；

技术总结
本发明提供了一种电解液、及包含其的电池，所述电解液中包括：电解质盐、有机溶剂和添加剂；其中，所述有机溶剂中包括碳酸酯二聚物、羧酸酯类化合物和碳酸酯化合物，所述羧酸酯类化合物包括丙酸乙酯和丙酸丙酯。在本发明所述电解液中，碳酸酯二聚物具有比常规碳酸酯化合物更高的高温高压稳定性，因此本发明中通过向电解液中添加碳酸酯二聚物来提升电解液的高温高压性能，从而能够提高电池的高温高压性能。同时，本发明中所述电解液中还包括羧酸酯类化合物，碳酸酯二聚物具有较高的粘度，将其作为溶剂添加到电解液中时，如若有适量的低粘度的羧酸酯类化合物能够使得电解液整体粘度适当，兼顾电池的常温性能。

技术研发人员：邱亚明,陈晓凤,曹启雄,李素丽
受保护的技术使用者：珠海冠宇电池股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14