一种非水电解液及锂电池的制作方法

本发明属于储能电池，具体涉及一种非水电解液及锂电池。

背景技术：

1、随着能源需求的不断增长、天然资源的日益枯竭和生存环境的逐步恶化，我们迫切需要开发新型清洁能源，以促进可持续发展。锂离子电池具有对环境污染小、工作电压高、循环周期长和比容量大等优点，现已广泛应用于手机、电脑等便携式装置中，是目前非常具有开发潜能的新型绿色能源。但是，现有液态锂离子电池容易发生溶液泄漏，存在易燃易爆的危险。因此，提高现有锂电池的安全性是目前亟待解决的问题。

2、凝胶电解质呈固态、性质稳定、不可流动的特点，电池使用凝胶电解质不会出现电解液泄漏的问题，对解决电池安全性能产生较大的积极作用。如中国专利cn202010886009.2公开了一种凝胶电解质前驱体及其应用，所述凝胶电解质前驱体包括凝胶骨架单体、柔性添加剂、交联剂、聚合引发剂及锂盐；凝胶骨架单体包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、丙烯基-1,3-磺酸内酯、甲基丙烯酸甲酯及马来酸酐中的至少一种。但是该专利中的凝胶骨架单体均为单官能度单体，难以形成稳定的化学交联网络，凝胶中难以吸收足量的电解液，形成的凝胶电解质动力学性能差导致电池常温循环容量保持率、高温循环保持率急剧下降，不能常、高温循环兼顾，极大的限制了锂离子电池的工作温度范围。

技术实现思路

1、针对现有凝胶电解质在常温、高温条件下动力学性能下降导致常高温循环保持率急剧下降，不能常温、高温循环兼顾的技术问题，本申请提供了一种非水电解液及锂电池。

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，包括锂盐、浸润剂、引发剂、结构式1所示化合物和结构式2所示化合物，所述锂盐包括六氟磷酸锂，

4、

5、r1、r2、r3各独立地选自氢原子、烷烃基、烯烃基、烷氧基和芳香基中的一种或几种；

6、所述非水电解液满足以下关系式：

7、0.075≤a(b+c)/3d≤3，3≤a≤15，0.1≤b≤1，0.05≤c≤0.2，1≤d≤5；

8、其中，a为所述结构式1所示化合物在所述非水电解液中的质量含量，单位％；

9、b为所述结构式2所示化合物在所述非水电解液中的质量含量，单位％；

10、c为所述引发剂在所述非水电解液中的质量含量，单位％；

11、d为所述浸润剂在所述非水电解液中的质量含量，单位％。

12、优选的，所述非水电解液满足以下关系式：0.075≤a(b+c)/3d≤2。

13、优选的，所述结构式1所示化合物在所述非水电解液中的质量含量a的范围为3～12％。

14、优选的，r1、r2、r3各独立地选自氢原子、碳原子数1～8的烷烃基、碳原子数2～8的烯烃基、碳原子数1～8的烷氧基和碳原子数6～8的芳香基中的一种或几种；

15、所述结构式2所示化合物在所述非水电解液中质量含量b的范围为0.1～0.5％。

16、优选的，所述结构式2所示化合物包括1,5二甲基丙烯酸戊二醇酯、1,5戊二醇二丙烯酸酯、3-甲基-1,5戊二醇二丙烯酸酯中的一种或多种；

17、优选的，所述引发剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或过氧化苯甲酰中的一种或多种；

18、所述引发剂在所述非水电解液中的质量含量c的范围为0.05～0.1％。

19、优选的，所述浸润剂为结构式3所示化合物：

20、

21、其中，r4、r5各独立地选自c1-c3烷基和c1-c3氟代烷基中的一种或多种；

22、所述浸润剂在所述非水电解液中的质量含量d的范围为2～4％。

23、优选的，所述浸润剂包括以下化合物中的至少一种：

24、

25、优选的，所述非水电解液还包括添加剂，

26、所述锂盐还包括libf4、liasf6、liclo4、libob、lidfob、lifsi、litfsi、lipo2f2、lich3so3、lisbf6、licf3so3、lic(so2cf3)3、lin(so2c2f5)2、licl、libr、lii、lib10cl10、lialcl4、氯硼烷锂、双氟二草酸磷酸锂、具有4个以下的碳原子的低级脂族羧酸锂、四苯基硼酸锂以及亚氨基锂中的至少一种；

27、所述添加剂包括环状碳酸酯类化合物、环状硫酸酯类化合物、磺酸酯类化合物、磷酸酯类化合物、硼酸酯类化合物、腈类化合物和离子液体添加剂中的至少一种；

28、所述锂盐在所述非水电解液中的摩尔浓度为0.7mol/l～1.8mol/l；所述六氟磷酸锂的摩尔浓度为0.7mol/l～1.2mol/l；

29、所述添加剂在所述非水电解液中质量含量为0～10％。

30、另一方面，本申请提供一种锂电池，包括上述所述的非水电解液。

31、本申请提供的非水电解液，在含有六氟磷酸锂的电解液中，结构式1所示化合物在电解液中的质量含量a、结构式2所示化合物在电解液中的质量含量b、引发剂在电解液中的质量含量c、浸润剂在电解液中的质量含量d满足关系式：0.075≤a(b+c)/3d≤3，结构式1所示化合物、结构式2所示化合物在引发剂、浸润剂的协同下，在电解液中发生聚合反应形成凝胶聚合物，所形成的凝胶聚合物具有粘性大、机械强度较好、质地较软、有一定韧性，且与电池正负极界面接触良好；形成的凝胶聚合物韧性好、内部吸收的大量电解液均匀分布，离子传输速率高，，有利于锂离子在电池内部传输，减少锂枝晶的形成，在负极界面形成有一定机械强度、厚度均匀、导电性能优良的sei膜，提高电池循环性能；此外凝胶聚合物为一种透明的凝胶电解质，由于特定的电解质形态，可以杜绝电池漏液之类的安全性问题，同时由于无游离电解液，提高电池高温存储性能和安全性能。

技术特征：

1.一种非水电解液，其特征在于，包括锂盐、浸润剂、引发剂、结构式1所示化合物和结构式2所示化合物，所述锂盐包括六氟磷酸锂，

2.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述非水电解液满足以下关系式：0.075≤a(b+c)/3d≤2。

3.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述结构式1所示化合物在所述非水电解液中的质量含量a的范围为3～12％。

4.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，r1、r2、r3各独立地选自氢原子、碳原子数1～8的烷烃基、碳原子数2～8的烯烃基、碳原子数1～8的烷氧基和碳原子数6～8的芳香基中的一种或几种；

5.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述结构式2所示化合物包括1,5二甲基丙烯酸戊二醇酯、1,5戊二醇二丙烯酸酯、3-甲基-1,5戊二醇二丙烯酸酯中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述引发剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或过氧化苯甲酰中的一种或多种；

7.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述浸润剂为结构式3所示化合物：

8.根据权利要求7所述的非水电解液，其特征在于，所述浸润剂包括以下化合物中的至少一种：

9.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，

10.一种锂电池，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的非水电解液。

技术总结
为克服现有凝胶电解质在常温、高温条件下循环保持率急剧下降，不能常、高温循环兼顾的技术问题，本发明提供一种非水电解液及锂电池，非水电解液包括锂盐、浸润剂、引发剂、结构式1所示化合物和结构式2所示化合物，所述锂盐包括六氟磷酸锂，R1、R2、R3各独立地选自氢原子、烷烃基、烯烃基、烷氧基和芳香基中的一种或几种；所述非水电解液满足以下关系式：0.075≤a(b+c)/3d≤3，3≤a≤15，0.1≤b≤1，0.05≤c≤0.2，1≤d≤5。本申请提供的非水电解液，能够形成具有粘性大、机械强度较好、质地较软、有一定韧性、离子传输速率高的凝胶聚合物，能够提高电池循环性能。

技术研发人员：王希敏,周密
受保护的技术使用者：诺莱特电池材料（苏州）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16