【技術實現步驟摘要】
本申請涉及儲能領域，具體涉及一種電解液、二次電池和裝置。
技術介紹
1、現階段，六氟磷酸鋰(lipf6)憑借高離子電導率、寬電化學窗口以及在正負極表面良好的成膜性等綜合優勢，是鋰離子電池常用的鋰鹽。然而，由于lipf6在高溫下易分解且對水分極為敏感，產生劇毒的pf5和hf，存在嚴重的安全隱患。另外，對于高鎳三元以及富鋰錳基等高電壓高容量的正極體系來說，電解液中存在的hf會導致mn2+溶出，從而破壞正極材料的結構完整性，加速電池容量的衰減以及循環穩定性的惡化。因此，lipf6難以應用于高能量密度的特殊電池體系中。
2、近些年，含氟磺酰亞胺鋰被廣泛研究，該鋰鹽與lipf6的價格相近，溶解在碳酸酯溶劑中比lipf6具有更高的離子電導率，并且熱穩定性以及對水的穩定性都要優于lipf6；此外，該鋰鹽在正負極表面形成的界面保護膜，阻抗更低，有利于電池倍率性能的提升。因而，含氟磺酰亞胺鋰有望成為lipf6的替代品之一。然而，含氟磺酰亞胺鋰在高電壓下容易腐蝕正極集流體鋁箔，這一缺點限制了它在高電壓電池體系中的應用。針對于這一問題，現有報道表明，使用硼系的鋰鹽如雙草酸硼酸鋰(libob)或者二氟草酸硼酸鋰(lidfob)等，以及lipf6等鋰鹽與含氟磺酰亞胺鋰(例如雙氟磺酰亞胺鋰lifsi)混合使用，雖然在一定程度上可以改善含氟磺酰亞胺鋰在高電壓下腐蝕鋁箔的問題，但是需要添加大量的這些鋰鹽(20％至40％)，這又會帶來其它的問題。比如，lipf6添加量過多，電解液會繼承lipf6的缺點；而硼系鋰鹽libob或者lidfob等加入量較大
3、因此開發一種應用于電解液的高性能的耐鋁箔腐蝕添加劑，阻止含氟磺酰亞胺鋰對鋁箔的腐蝕，從而實現含氟磺酰亞胺鋰在高電壓電池體系中的應用，并且實現電池安全性能的提升，具有重要的意義。
技術實現思路
1、鑒于現有技術存在的上述問題，本申請提供了一種電解液、二次電池和裝置。
2、本申請的第一方面提供一種電解液，包括含氟磺酰亞胺鋰和式ι所示的硼環化合物；
3、
4、式ι中，n為1、2或3；r1和r2各自獨立選自氫、氟、取代或未取代的c1-c6烷基、取代或未取代的c1-c6烷氧基、取代或未取代的c2-c6烯基、取代或未取代的c2-c6烯氧基、取代或未取代的c2-c6炔基、取代或未取代的c2-c6炔氧基、取代或未取代的c3-c6環烷基、取代或未取代的c3-c6環氧烷基、取代或未取代的c6-c12芳基或者取代或未取代的c6-c12雜芳基；r3和r4各自獨立選自氟、取代或未取代的c1-c6烷基、取代或未取代的c1-c6烷氧基或者取代或未取代的c1-c6酯基烷基；或者，r3和r4互連，且r3和r4各自獨立選自取代或未取代的c1-c6亞烷基、取代或未取代的c1-c6亞烷氧基、取代或未取代的c1-c6亞酯基烷基；取代的取代基各自獨立選自氟，r1和r2中至少一個含有氟，r3和r4中至少一個含有氟；m選自鋰或鈉；基于所述電解液的質量，所述含氟磺酰亞胺鋰的質量百分含量為s％，所述硼環化合物的質量百分含量為r％，滿足：1≤s/r≤35。
5、本申請的電解液包括含氟磺酰亞胺鋰和硼環化合物，通過控制含氟磺酰亞胺鋰的含量和硼環化合物的含量的比值，硼環化合物能夠在正極集流體鋁箔表面形成一層富含alf3、丙二酸鋰衍生物、硼-氧化物的有機-無機雜化的致密鈍化膜，可以有效避免電解液中含氟磺酰亞胺鋰在高電壓下對正極集流體鋁箔的持續性腐蝕，降低電池化成后的阻抗，以及減少電池在循環過程中的產氣，進而顯著改善高電壓電池的循環性能和倍率性能。同時，通過加入含氟磺酰亞胺鋰，使該電解液具有優異的熱穩定性，對電池的高溫性能和安全性能也有大幅度的提升。此外，通過控制含氟磺酰亞胺鋰的含量和硼環化合物的含量的比值，能夠實現鋰電池的綜合性能的提升，硼環化合物的含量較低，抗腐蝕作用不是很明顯，而硼環化合物的含量過高，會使得電解液的電導率降低并且與正負極兼容性較差，雖然不腐蝕鋁箔，但是影響電池的電化學性能。
6、本申請的第二方面提供一種二次電池，該二次電池包括正極極片、負極極片和前述電解液。
7、本申請的第三方面提供一種裝置，該裝置包括前述二次電池。
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1.一種電解液，其特征在于，包括含氟磺酰亞胺鋰和式Ι所示的硼環化合物；
2.根據權利要求1所述的電解液，其特征在于，所述含氟磺酰亞胺鋰包括雙氟磺酰亞胺鋰、雙(三氟甲基磺酰)亞胺鋰、(氟磺酰)(三氟甲基磺酰)亞胺鋰、(氟磺酰)(全氟丁基磺酰)亞胺鋰、(三氟甲基磺酰)(全氟丁基磺酰)亞胺鋰和雙(五氟乙基磺酰)亞胺鋰中的至少一種；和/或
3.根據權利要求1或2所述的電解液，其特征在于，所述含氟磺酰亞胺鋰包括雙氟磺酰亞胺鋰；和/或
4.根據權利要求1所述的電解液，其特征在于，2≤S/R≤25；和/或，9≤S≤25；和/或，0.01≤R≤10。
5.根據權利要求4所述的電解液，其特征在于，5≤S/R≤15；和/或，12≤S≤17；和/或，0.5≤R≤5。
6.根據權利要求1所述的電解液，其特征在于，所述電解液還包括第一鋰鹽，所述第一鋰鹽包括六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、三氟磺酰鋰、雙草酸硼酸鋰、雙(氟代丙二酸)硼酸鋰、4,5-二氰基-2-(三氟甲基)咪唑鋰和二氟草酸硼酸鋰中的至少一種；所述第一鋰鹽的濃度為0.01mol/L至2.0mol
7.一種二次電池，其特征在于，包括正極極片、負極極片和權利要求1至6中任一項所述的電解液。
8.根據權利要求7所述的二次電池，其特征在于，所述正極極片包括正極集流體和位于所述正極集流體上的正極活性材料層，所述正極活性材料層包括正極活性材料，所述正極活性材料包括鋰鎳過渡金屬氧化物；所述鋰鎳過渡金屬氧化物包括LiNixCoyM(1-x-y)O2中的至少一種，M包括錳、鐵、鉻、鈦、鋅、釩、鋁、鋯、鈰、鎂、鈣、鉬、鍶、鎢、銅、釔、鑭、鎵、銀和鈮中的至少一種，0.5≤x≤1，0≤y≤0.5，x+y≤1；所述正極集流體的材料包括鋁；和/或
9.根據權利要求8所述的二次電池，其特征在于，所述二次電池的漏電流TμA/cm2滿足：10≤T≤15。
10.一種裝置，其特征在于，包括權利要求7至9中任一項所述的二次電池。
...【技術特征摘要】
1.一種電解液，其特征在于，包括含氟磺酰亞胺鋰和式ι所示的硼環化合物；
2.根據權利要求1所述的電解液，其特征在于，所述含氟磺酰亞胺鋰包括雙氟磺酰亞胺鋰、雙(三氟甲基磺酰)亞胺鋰、(氟磺酰)(三氟甲基磺酰)亞胺鋰、(氟磺酰)(全氟丁基磺酰)亞胺鋰、(三氟甲基磺酰)(全氟丁基磺酰)亞胺鋰和雙(五氟乙基磺酰)亞胺鋰中的至少一種；和/或
3.根據權利要求1或2所述的電解液，其特征在于，所述含氟磺酰亞胺鋰包括雙氟磺酰亞胺鋰；和/或
4.根據權利要求1所述的電解液，其特征在于，2≤s/r≤25；和/或，9≤s≤25；和/或，0.01≤r≤10。
5.根據權利要求4所述的電解液，其特征在于，5≤s/r≤15；和/或，12≤s≤17；和/或，0.5≤r≤5。
6.根據權利要求1所述的電解液，其特征在于，所述電解液還包括第一鋰鹽，所述第一鋰鹽包括六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、三氟磺酰鋰、雙草酸硼酸鋰、雙(氟代丙二酸)硼酸鋰、4,5-...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李思遠，
申請(專利權)人：蔚來電池科技安徽有限公司，
類型：發明
國別省市：
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