【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及一種電解液及包含有該電解液的電池，屬于電池用電解液。
技術介紹
1、鋰離子電池具有能量密度高、工作電壓高和循環(huán)壽命長等優(yōu)點，在3c數(shù)碼產品領域、電動工具及儲能領域都得到了廣泛的關注和應用。然而隨著市場需求的不斷提升，對鋰離子電池能量密度的要求不斷提高，這促進人們迫切地開發(fā)高能量密度的鋰離子電池，應用高電壓正極材料是提高鋰離子電池能量密度的最有效途徑。
2、目前，商業(yè)化的鋰離子電池電解液由六氟磷酸鋰（lipf6）和碳酸酯溶劑組成，其在超過4.3v時會發(fā)生嚴重的氧化分解。因此，為了提升鋰離子電池在高電壓條件下的性能，需要開發(fā)更多新的高電壓添加劑，以期待能夠形成良好的電極-電解液界面，抑制電解液和正負極材料的副反應，從而更好地實現(xiàn)高電壓下電池的循環(huán)穩(wěn)定性，實現(xiàn)高能量密度電池的商業(yè)化。但是，目前常用的電解液添加劑僅為負極成膜，且生成的界面膜不夠致密和堅固，不僅無法很好地抑制高電壓正極的衰減和電解液的副反應，還會導致界面阻抗增大，惡化鋰離子電池的循環(huán)性能。
技術實現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本申請首先提供了一種電解液，該電解液能夠在正極表面形成穩(wěn)定的界面膜，抑制正極衰減，提升相應電池的高電壓下循環(huán)壽命。
2、具體地，本申請是通過以下方案實現(xiàn)的：
3、一種電解液，包括電解質鹽、有機溶劑和功能添加劑，功能添加劑在電解液中的質量百分比為0.1~3%，所述功能添加劑的結構中含有三氟甲基磺酸酯的苯基取代基，其結構式滿足：
4、，r1~r5各自獨立地選
5、進一步的，作為優(yōu)選：
6、所述取代或未取代的c1~10烷基中，取代基為鹵素。
7、所述功能添加劑為下述結構中的任一種：
8、
9、所述電解質鹽為鋰鹽或鈉鹽，濃度為0.1~3.0mol/l。更優(yōu)選的，所述電解質為鋰鹽，所述鋰鹽包括但不限于四氟硼酸鋰、六氟磷酸鋰、硝酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、雙草酸硼酸、雙二氟磺酰亞胺鋰、高氯酸鋰、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰等，可以為其中的一種或多種，當其為多種物質組合時，本申請對各具體物質的含量沒有特殊限制。在一些具體的實現(xiàn)方式中，所述電解質優(yōu)選為六氟磷酸鋰。電解質鹽濃度優(yōu)選為0.5~2.5?mol/l，更優(yōu)選為0.1mol/l、0.2?mol/l、0.3?mol/l、0.4?mol/l、0.5?mol/l、0.6?mol/l、0.7?mol/l、0.8?mol/l、1mol/l、1.5?mol/l、2?mol/l、2.5?mol/l、3?mol/l中的任一種。
10、所述有機溶劑為碳酸酯、羧酸酯中的一種或兩種的混合物。其中，碳酸酯包括但不限于氟取代或未取代的下述溶劑：碳酸乙烯酯（ec）、碳酸丙烯酯（pc）、碳酸二甲酯（dmc）、碳酸二乙酯（dec）、碳酸甲乙酯（emc）中的一種或多種；羧酸酯包括但不限于氟取代或未取代的下述溶劑：乙酸丙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、乙酸正戊酯、乙酸異戊酯、丙酸丙酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、正丁酸乙酯中的一種或多種。更優(yōu)選的，所述有機溶劑為ec、emc和dec。此時，ec、emc和dec的質量比優(yōu)選為1:1:1。
11、所述功能添加劑在電解液中的質量百分比為0.1wt%~3wt%，優(yōu)選為0.1wt%、0.5wt%、1wt%、2wt%和3wt%。功能添加劑添加量高于3wt%，對電池循環(huán)性能的改善收益變差；功能添加劑添加量低于0.1wt%時，改善效果不明顯，故功能添加劑的添加量控制在1~3%為佳。
12、上述方案中的電解液還包括有硫系添加劑，硫系添加劑在電解液中的質量百分比y與功能添加劑在電解液中的質量百分比x滿足：0.1%≤x+y≤5%，y≥0，取0值時表示未添加硫系添加劑。硫系添加劑在電解液中的質量百份含量為0~4.9wt%。更優(yōu)選的，所述硫系添加劑選自硫酸乙烯酯（dtd）、1,3-丙烷磺內酯（ps）、丙烯基-1,3-磺酸內酯（pes）、亞硫酸亞乙酯（es）、4-丙基硫酸乙烯酯（pdtd）、甲烷二磺酸亞甲酯（mmds）、甲基乙烯砜（mvs）中的至少一種。所述x+y為1%、2%、3%、4%或5%。更優(yōu)選的，硫系添加劑在電解液中的質量百分比y與功能添加劑在電解液中的質量百分比x滿足：1%≤x+y≤4%。
13、本申請在電解液中添加有含有三氟甲基磺酸酯的苯基取代的功能添加劑，其能夠在高電壓的正極表面形成致密的正極電解質界面膜（cei），抑制正極界面處電解液的副反應，降低電池循環(huán)過程中電解液的消耗、分解和對正極結構的破壞，從而改善電池的循環(huán)性能和庫倫效率。當添加有硫系添加劑時，硫系添加劑可以在負極表面發(fā)生電化學還原，形成堅固的固態(tài)電解質界面（sei），抑制負極界面處的電解液副反應，而界面膜中富含硫元素，也有利于降低界面阻抗。特別地，當電解液滿足0.1≤x+y≤5時，可以同時在正負極表面形成薄且致密的界面膜，降低界面阻抗，有效地改善電池的循環(huán)穩(wěn)定性，提高庫倫效率和循環(huán)壽命；當x+y>5時，正極表面形成的界面膜過厚，導致電池阻抗過大，影響鋰離子的傳輸，進而影響電池的循環(huán)性能。
14、申請人第二方面目的，是提供了一種電池，該電池包括正極、負極、設置在正極與負極之間的隔膜以及上述電解液，所述電解液中的功能添加劑在正極成膜，抑制正極界面處電解液的副反應。
15、其中：
16、所述電解液中包含有硫系添加劑，硫系添加劑在負極成膜，抑制負極界面處電解液的副反應。此時，含有三氟甲基磺酸酯的苯基取代的功能添加劑和硫系添加劑組合使用，可以同時保護正極和負極界面。
17、正極包括正極集流體和涂敷在正極集流體上的正極活性材料層。在一些具體的實現(xiàn)方式中，正極集流體為金屬箔，包括但不限于鋁箔、鎳箔、不銹鋼等，例如，正極集流體可以為鋁箔。正極集流體表面設置有正極活性材料層，其包括導電劑、粘結劑和正極活性材料，正極活性材料、導電劑和粘結劑的質量比為70~99.8:0.1~15:0.1~15，優(yōu)選為75~95:1~10:1~10，更優(yōu)選為80~90:2~8:2~8。在一些具體的實現(xiàn)方式中，正極活性材料包括但不限于鈷酸鋰（licoo2）、錳酸鋰（limn2o4）、磷酸鐵鋰（lifepo4）、三元材料、linixcoymn1-x-yo2等中的一種或多種。導電劑包括但不限于導電炭黑、乙炔黑、科琴黑、導電石墨、導電碳纖維、碳納米管等。粘結劑包括但不限于聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸、聚酰胺、聚丙烯酸鋰、甲基丙烯酸酯、聚甲基纖維素鈉、磷酸二氫鋁等中的一種或多種。
18、將正極材料、導電劑和粘結劑按照一定比例在適量溶劑，例如n-甲基吡咯烷酮（nmp），中混合均勻，然后涂覆在正極集流體上，干燥后即可得到正極。燥后還可以包括有輥壓、切片等常規(guī)加工工序。
19、負極包括負極集流體和涂敷在所述負極集流體上的負極活性材料層。負極集流體可以為金屬箔，包括但不限于銅箔、鎳箔、不銹鋼本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
1.一種電解液，其特征在于，包括電解質鹽、有機溶劑和功能添加劑，功能添加劑在電解液中的質量百分比為0.1~3%，所述功能添加劑的結構中含有三氟甲基磺酸酯的苯基取代基，其結構式滿足：，R1~R5各自獨立地選自氫原子、C1~10烷基、取代的C1~10烷基、氟原子、三氟甲基、三甲基硅基、氰基中的任一種。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種電解液，其特征在于：功能添加劑在電解液中的質量百分比為1~3%。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種電解液，其特征在于：所述功能添加劑為下述結構中的任一種：
4.根據(jù)權利要求1所述的一種電解液，其特征在于：所述電解質鹽為鋰鹽或鈉鹽，濃度為0.1?~3.0mol/L。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種電解液，其特征在于：所述有機溶劑為碳酸酯、羧酸酯中的一種或兩種的混合物。
6.根據(jù)權利要求1~5任一項所述的一種電解液，其特征在于，還包括有硫系添加劑，硫系添加劑在電解液中的質量百分比y與功能添加劑在電解液中的質量百分比x滿足：0.1%≤x+y≤5%，y≥0。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種電解液，其特征
8.根據(jù)權利要求6所述的一種電解液，其特征在于：所述硫系添加劑選自硫酸乙烯酯、1,3-丙烷磺內酯、丙烯基-1,3-磺酸內酯、亞硫酸亞乙酯、4-丙基硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亞甲酯、甲基乙烯砜中的至少一種。
9.一種電池，其特征在于：包括正極、負極、設置在正極與負極之間的隔膜以及權利要求1所述電解液，所述電解液中的功能添加劑在正極成膜，抑制正極界面處電解液的副反應。
10.根據(jù)權利要求9所述的一種電池，其特征在于：所述電解液中包含有硫系添加劑，硫系添加劑在負極成膜，抑制負極界面處電解液的副反應。
...【技術特征摘要】
1.一種電解液，其特征在于，包括電解質鹽、有機溶劑和功能添加劑，功能添加劑在電解液中的質量百分比為0.1~3%，所述功能添加劑的結構中含有三氟甲基磺酸酯的苯基取代基，其結構式滿足：，r1~r5各自獨立地選自氫原子、c1~10烷基、取代的c1~10烷基、氟原子、三氟甲基、三甲基硅基、氰基中的任一種。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種電解液，其特征在于：功能添加劑在電解液中的質量百分比為1~3%。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種電解液，其特征在于：所述功能添加劑為下述結構中的任一種：
4.根據(jù)權利要求1所述的一種電解液，其特征在于：所述電解質鹽為鋰鹽或鈉鹽，濃度為0.1?~3.0mol/l。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種電解液，其特征在于：所述有機溶劑為碳酸酯、羧酸酯中的一種或兩種的混合物。
6.根據(jù)權利要求1~5任一項所述的一種電解液，其特征在于，還包...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：范修林，周濤，張碩卿，陳立新，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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