一種電解液和電池制造技術

本發明專利技術涉及電池技術領域，具體涉及一種電解液以及包括該電解液的電池。電解液包括一種或多種氟代亞磷酸酯衍生物，具有式(Ⅰ)所示結構，R1和R2各自獨立地選自被鹵素取代或未被取代的C1

【技術實現步驟摘要】
一種電解液和電池


[0001]本專利技術涉及電池
，具體涉及一種電解液以及包括該電解液的電池。

技術介紹

[0002]鋰離子電池是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中，Li
+
在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時，Li
+
從正極脫嵌，經過電解質嵌入負極，負極處于富鋰狀態；放電時則相反。由于鋰離子電池具有比能量密度較大、無記憶效應、循環壽命長、自放電小等優點，因此被廣泛應用于各類電子產品中，近年來還被大量用于電動車輛和各種電動工具、儲能裝置中。
[0003]隨著人們生活水平的提高和對更美好生活的向往，對電池應用場景的升級，不光對電池能量密度也提出了需求，同時對不同溫度范圍使用提出了要求。
[0004]隨著正極材料限制電壓的不斷提高，電池材料的克容量逐漸增加，電池的高溫性能惡化嚴重，長循環壽命無法保證。尤其是高電壓(＞4.5V)下，長期循環充放電過程中，正極材料的體積會膨脹并導致嚴重裂紋，電解液進入正極材料內部，破壞結構，同時活性氧的釋放進一步加速電解液的氧化分解，以及負極表面的保護膜也會不斷的破損，最終造成電池容量嚴重衰減的問題。另外一方面，社會上也經常有關于鋰離子電池電子設備起火爆炸的新聞報道。在提升高能量密度和充電速度的同時，確保能夠兼顧鋰電池的安全性能，仍然是需要我們不斷克服的問題。目前，一般會在正極材料表面使用氧化物涂層進行修飾，或者通過制備不同形態和結構的材料，但工藝過程復雜，成本高，保護效果差。
[0005]因此，專利技術一種阻抗更低，循環性能更穩定且高低溫安全性能更高的電池是非常重要的。

技術實現思路

[0006]本專利技術的目的在于克服現有技術存在的上述問題，提供一種電解液以及包括該電解液的電池。本專利技術的電解液具有較高的耐氧化性能，能夠吸收正極析出的活性氧和抑制碳酸酯溶劑燃燒時鏈支化反應，從而具備阻燃性，且加快了低溫下離子傳輸速度，使低溫下電解液體系的阻抗降低；本專利技術的電解液所得的電池具有更低的阻抗，更高的循環性能和更高的安全性能。
[0007]本專利技術的專利技術人發現，通過吸收正極析出的活性氧和抑制碳酸酯溶劑燃燒時鏈支化反應，能夠提高電池的安全性能并降低電池的阻抗。
[0008]本專利技術的專利技術人通過進一步深入研究后發現，為了吸收正極析出的活性氧和抑制碳酸酯溶劑燃燒時鏈支化反應，可以通過在電解液中加入特定物質，使其能夠與活性氧結合同時捕獲碳酸酯溶劑燃燒時鏈支化反應的主要活性成分
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氫自由基，從而提升電解液的阻燃性和減低電解液體系的阻抗。本專利技術的專利技術人經過大量深入研究篩選出了能夠實現吸收正極析出的活性氧和抑制碳酸酯溶劑燃燒時鏈支化反應的特定化合物。
[0009]為了實現上述目的，本專利技術第一方面提供了一種電解液，所述電解液包括一種或
多種氟代亞磷酸酯衍生物，所述氟代亞磷酸酯衍生物具有式(Ⅰ)所示結構，
[0010][0011]其中，R1和R2各自獨立地選自被鹵素取代或未被取代的C1
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C20的烷烴基、被鹵素取代或未被取代的C3
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C20的環烷基、被鹵素取代或未被取代的苯基、被鹵素取代或未被取代的聯苯基、被鹵素取代或未被取代的C6
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C26的苯烷基、被鹵素取代或未被取代的C6
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C26的稠環芳烴基、空鍵；R3、R4、R5和R6各自獨立地選自H和鹵素。
[0012]本專利技術第二方面提供了一種電池，該電池的電解液為本專利技術第一方面所述的電解液。
[0013]通過上述技術方案，本專利技術與現有技術相比至少具有以下優勢：
[0014](1)本專利技術的電解液的耐氧化性能高；
[0015](2)本專利技術的電解液具有阻燃的功能；
[0016](3)本專利技術的電解液在低溫下的離子傳輸速度快，阻抗低；
[0017](4)本專利技術的電池的阻抗低；
[0018](5)本專利技術的電池的循環穩定性能高；
[0019](6)本專利技術的電池的安全性能高。
[0020]本專利技術的其它特點和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。
具體實施方式
[0021]以下對本專利技術的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本專利技術，并不用于限制本專利技術。
[0022]本專利技術第一方面提供了一種電解液，其中，所述電解液包括一種或多種氟代亞磷酸酯衍生物，所述氟代亞磷酸酯衍生物具有式(Ⅰ)所示結構，
[0023][0024]其中，R1和R2各自獨立地選自被鹵素取代或未被取代的C1
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C20的烷烴基、被鹵素取代或未被取代的C3
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C20的環烷基、被鹵素取代或未被取代的苯基、被鹵素取代或未被取代的聯苯基、被鹵素取代或未被取代的C6
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C26的苯烷基、被鹵素取代或未被取代的C6
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C26的稠環芳烴基、空鍵；R3、R4、R5和R6各自獨立地選自H和鹵素。
[0025]通過將上述特定結構的一種或多種氟代亞磷酸酯衍生物加入到電解液中，已經能夠使電解液實現比現有技術更低的阻抗和更高的阻燃性能。為了進一步提高效果，可以對其中一個或多個技術特征做進一步優選。
[0026]R1和R2可以相同或不同，各自獨立地選自被鹵素取代或未被取代的C1
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C20的烷烴基、被鹵素取代或未被取代的C3
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C20的環烷基、被鹵素取代或未被取代的苯基、被鹵素取代或未被取代的聯苯基、被鹵素取代或未被取代的C6
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C26的苯烷基、被鹵素取代或未被取代的C6
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C26的稠環芳烴基、空鍵。
[0027]在本專利技術中，被鹵素取代或未被取代所要表述的意思是，以“被鹵素取代或未被取代的C1
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C20的烷烴基”為例，表示烷烴基可以被鹵素取代，也可以未被任一取代基取代，當烷烴基被鹵素取代時，烷烴基中的可以有一個H被鹵素取代，也可以有多個H被鹵素取代，還可以全部的H被鹵素取代。
[0028]在本專利技術中，所述鹵素可以為F、Cl、Br和I中的一個或多個，優選為F。
[0029]所述氟代亞磷酸酯衍生物的結構如式(Ⅰ)所示，可以看出R1和R2的兩側均與氧基、被3個F取代的甲基連接，因此R1和R2所選自的烷烴基、環烷基、苯基、聯苯基、苯烷基和稠環芳烴基均可以滿足式(Ⅰ)的結構，例如，R1為甲基，則甲基的結構為
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CH2?
。
[0030]當R1和R2選自具有環狀結構的基團時，例如，被鹵素取代或未被取代的C3
?
C20的環烷基、被鹵素取代或未被取代的苯基、被鹵素取代或未被取代的聯苯基、被鹵素取代或未被取代的C6
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C26的苯烷基、被鹵素取代或未被取代的C6
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C26的稠環芳烴基，R1和R2兩側的氧基、被3個F取代的甲基，其空間位置可以位于環本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種電解液，其特征在于，所述電解液包括一種或多種氟代亞磷酸酯衍生物，所述氟代亞磷酸酯衍生物具有式(Ⅰ)所示結構，其中，R1和R2各自獨立地選自被鹵素取代或未被取代的C1
?
C20的烷烴基、被鹵素取代或未被取代的C3
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C20的環烷基、被鹵素取代或未被取代的苯基、被鹵素取代或未被取代的聯苯基、被鹵素取代或未被取代的C6
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C26的苯烷基、被鹵素取代或未被取代的C6
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C26的稠環芳烴基、空鍵；R3、R4、R5和R6各自獨立地選自H和鹵素。2.根據權利要求1所述的電解液，其中，R1和R2各自獨立地選自被F取代或未被取代的C1
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C10的烷烴基、被F取代或未被取代的C3
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C10的環烷基、被F取代或未被取代的C6
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C16的苯烷基、被F取代或未被取代的C6
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C16的稠環芳烴基。3.根據權利要求1所述的電解液，其中，R1和R2各自獨立地選自被F取代或未被取代的C1
?
C5的烷烴基、被F取代或未被取代的C1
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C5的環烷基、被F取代或未被取代的C6
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C9的苯烷基、被F取代或未被取代的C6
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C9的稠環芳烴基；R3、R4、R5和R6中一個或多個被F取代。4.根據權利要求1所述的電解液，其中，R1和R2各自獨立地選自被F取代或未被取代的C6
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C26的苯烷基：芐基、對甲苯基、鄰甲苯基、間甲苯基、對乙苯基、間乙苯基、鄰乙苯基、3,5
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二甲苯基、2,6
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二甲基苯基、3,5
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二乙基苯基、2,6
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二乙基苯基、3,5
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二異丙苯基、2,6
?
二異丙苯基、3,5
?
二正丙苯基、2,6
?
二正丙苯基、3,5
?
二正丁苯基、2,6
?
二正丁苯基、3,5
?
二異丙苯基、3,5
?
二正丙苯基、2,6
?
二正丙苯基、3,5
?
二正丁苯基、2,6
?
二正丁苯基。5.根據權利要求1所述的電解液，其中，所述氟代亞磷酸酯衍生物選自以下結構的一種或多種：
6.根據權利要求1所述的電解液，其中，所述電解液還包括多腈化合物，所述多腈化合
物選自二腈化合物、三腈化合物和四腈化合物中的一種或多種，所述二腈化合物具有式(Ⅱ)所示結構，所述三腈化合物具有式(Ⅲ)所示結構，所述四腈化合物具有式(Ⅳ)所示結構，其中，R8、R9和R...

【專利技術屬性】
技術研發人員：?七四專利代理機構，
申請(專利權)人：珠海冠宇電池股份有限公司，
類型：發明
國別省市：