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、随着新能源技术的发展，锂离子电池因其能量密度高、快充、寿命长等优点在新能源汽车领域、移动终端领域具有广泛应用。随着客户需求的不断提升，对锂离子电池的工作电压、能量密度、使用寿命及充电速度等性能有了更高的要求。尤其针对电动汽车、储能系统等应用场景，要求锂离子电池具有更高的能量密度，更长的生命周期以及更快的充电速度。其中，锂离子反应动力学对锂离子电池的充电速度有决定性作用，而锂离子电池充电过程中的限速步骤往往是锂离子的溶剂化和去溶剂化过程，与电解液和界面性质息息相关。此外，开发高电压体系是提升能量密度的关键。然而，在高电压下正负极材料稳定性下降，且电解液溶剂发生分解，与正负极材料副反应加剧，导致锂离子电池容量发生加速衰减。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种提高锂离子电池快充能力和高电压下循环寿命的高性能电解液。

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第一溶剂，所述第一溶剂选自卤代醚类化合物，所述卤代醚类化合物选自具有式i或式ii所示的结构式中的至少一种：

6、

7、其中，所述x1、x2分别独立地选自卤素原子；所述r1、r2分别独立地选自氢原子、卤素、氰基、磺酸基、磺酰基、取代或未取代的c1-10烷基、取代或未取代c1-10烷氧基、取代或未取代的c6-20的芳基、取代或未取代的c2-10的烯基，所述取代的取代基为卤素、氰基和c1-10烷基中的至少一种；

8、所述添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯、丙烯磺酸内酯、马来酸酐、二乙醇酸酐、丁二酸酐、丁二腈、已二腈、乙二醇双(丙腈)醚和已烷三腈中的至少一种。

9、进一步地，所述式i所示化合物选自化合物a1～化合物a4中的至少一种：

10、

11、

12、进一步地，所述式ii所示化合物选自化合物b1～化合物b4中的至少一种：

13、

14、

15、进一步地，所述有机溶剂中还包括第二溶剂；所述第二溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、乙酸乙酯、正丁酸乙酯、γ-丁内酯和1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚中的至少一种。

16、进一步地，所述有机溶剂的添加量占所述电解液总质量的20wt％～80wt％。

17、进一步地，所述第一溶剂的添加量占所述有机溶剂总质量的5wt％～50wt％。

18、进一步地，所述添加剂包括氟代碳酸乙烯酯和碳酸亚乙烯酯；还包括1,3-丙烷磺酸内酯、硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯、丙烯磺酸内酯、马来酸酐、二乙醇酸酐、丁二酸酐、丁二腈、已二腈、乙二醇双(丙腈)醚和已烷三腈中的至少一种。

19、进一步地，所述添加剂的添加量占所述电解液总质量的0.1wt％～15wt％。

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和隔离膜。

22、本发明的上述技术方案的有益效果如下：

23、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第一溶剂，所述第一溶剂选自卤代醚类化合物。本发明提供的电解液体系中，所述卤代醚类化合物中的卤代基团与li+具有强相互作用，促进在高浓度电解液中形成溶剂主导的溶剂化结构，有效提升电解液的离子传导、优化界面电荷转移动力学和界面稳定性，从而显著提高电池的充放电性能。此外，卤代醚类化合物具有更高的氧化电位，具有良好的高电压稳定性，可适用于高电压的电池体系中。所述第二溶剂所实现的作用是降低电解液的黏度，提高锂离子迁移率。因此，当电解液中同时包括第一溶剂和第二溶剂时，所述第一溶剂和第二溶剂在提高锂离子的迁移率、增强界面电荷动力学上协同增效，同时结合第一溶剂在高电压下对界面稳定的作用，因而本发明所述电解液能够提高电池的快充能力和高电压下的循环寿命。进一步地，所述添加剂的作用是优先在正极/负极上发生氧化/还原反应，形成固态电解液界面膜，抑制电解液在电极材料上的进一步分解，从而进一步电池性能的稳定性。

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，所述式i所示化合物选自化合物a1～化合物a4中的至少一种：

3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述式ii所示化合物选自化合物b1～化合物b4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，所述有机溶剂中还包括第二溶剂；

5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述有机溶剂的添加量占所述电解液总质量的20wt％～80wt％。

6.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述第一溶剂的添加量占所述有机溶剂总质量的5wt％～50wt％。

7.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述添加剂包括氟代碳酸乙烯酯和碳酸亚乙烯酯，还包括1,3-丙烷磺酸内酯、硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯、丙烯磺酸内酯、马来酸酐、二乙醇酸酐、丁二酸酐、丁二腈、已二腈、乙二醇双(丙腈)醚和已烷三腈中的至少一种。

8.根据权利要求1或7所述的电解液，其特征在于，所述添加剂的添加量占所述电解液总质量的0.1wt％～15wt％。

9.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。

10.一种电池，其特征在于，所述电池中包括：

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第一溶剂，所述第一溶剂选自卤代醚类化合物。电解液中所述卤代醚类化合物中的卤代基团与Li<supgt;+</supgt;具有强相互作用，促进在高浓度电解液中形成溶剂主导的溶剂化结构，有效提升电解液的离子传导、优化界面电荷转移动力学和界面稳定性，从而显著提高电池的充放电性能。此外，卤代醚类化合物具有更高的氧化电位，具有良好的高电压稳定性，可适用于高电压的电池体系中。所述添加剂的作用是优先在正极/负极上发生氧化/还原反应，形成固态电解液界面膜，抑制电解液在电极材料上的进一步分解，从而进一步电池性能的稳定性。

技术研发人员：何祖韵,方嘉琳,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