【技術實現步驟摘要】
本申請的實施例涉及電池領域，具體地，涉及電解液、二次電池和用電裝置。
技術介紹
1、在新能源領域，電動汽車憑借其能耗小、無碳排放等優勢迅速占領汽車市場，受到廣大用戶青睞。隨著普及度增加，電動汽車續航里程短的問題也逐漸被暴露出來，這就要求鋰離子電池必須進一步提升能量密度，從而滿足越來越高的續航需求。為了提升電池能量密度，正極材料向高鎳三元方向發展，負極材料向高硅方向發展，電池的結構也逐漸從軟包、方殼向圓柱形式過渡。在本領域中，已知的特斯拉4680(電池直徑為46毫米，高度為80毫米)大圓柱電池的亮相引起行業的關注，其具有更高的能量密度和安全性，也越來越受到其他電動車企業的青睞，從而使得各個電池廠商競相開發圓柱電池。圓柱電池的設計、結構不同于軟包和方殼電池，由于圓柱電池極卷張力大，內部空間狹小，其外殼為滿足足夠的抗壓能力，常使用不銹鋼材料。相比其他材料(如方殼電芯中常用的鋁殼)，圓柱電池中的不銹鋼的耐腐蝕能力較弱，既容易發生電化學腐蝕(電化學氧化)，又容易發生化學腐蝕(如酸蝕)，由于鋼殼浸泡于電解液中，電解液的成分就會對鋼殼產生腐蝕風險，這就對電解液提出了更高的挑戰。
2、然而，目前對于圓柱電池，行業內常用的電解液設計策略主要著眼于提高電解液的浸潤能力，對于鋼殼的腐蝕問題普遍沒有設計專門的解決方案，或是沿用高電壓電解液的設計策略，通過特定添加劑的成膜鈍化作用在鋼殼表面形成保護膜，在一定程度上能夠抑制腐蝕現象。但是此方法屬于治標不治本，在長期工作過程中，電解液中的添加劑消耗殆盡，喪失對鋼殼的保護作用，仍然會發生腐蝕和短路問
技術實現思路
1、針對目前圓柱電池的鋼殼腐蝕問題，本專利技術提出一種添加劑及相應電解液配方的設計。本專利技術所提出的添加劑可以有效中和圓柱電池電解液中的酸性成分，從而抑制hf(酸性物質)和鋼殼的腐蝕反應，抑制鋼殼腐蝕。另外，通過合理的配方設計，本專利技術提出的電解液可以提高電池的高溫存儲性能且不明顯惡化阻抗。
2、本申請提供了一種電解液，該電解液包括具有以下結構式(i)的添加劑：
3、
4、其中，r1、r2為氫或碳原子數為1-4的烷基，并且其中，基于所述電解液的總質量，添加劑的質量分數為0.1％～1％，可選地為0.3％。在本申請中，具有上述結構式(i)的添加劑中存在酰胺鍵，酰胺鍵具有堿性，可以中和二次電池中產生的酸性物質(hf)，從而抑制hf和圓柱鋼殼的反應，抑制二次電池的腐蝕問題。進一步地，當添加0.3％的具有上述結構式(i)的添加劑后，電池的鋼殼不再出現腐蝕問題，且電池的存儲容量恢復有所改善。此外，當具有上述結構式(i)的添加劑用量過低(例如，質量分數低于0.1％)時，電池鋼殼出現明顯腐蝕，當具有上述結構式(i)的添加劑用量過大(例如，質量分數高于1％)時，電池的內阻明顯惡化。
5、在一些實施例中，添加劑為以下結構：在本申請中，添加劑為該結構時，可以有效發揮酰胺鍵的特性，從而更好的中和二次電池中產生的酸性物質(hf)。
6、在本申請中，電解液還包括環狀碳酸酯，該環狀碳酸酯包括但不限于ec(碳酸乙烯酯)、pc(碳酸丙烯酯)、fec(氟代碳酸乙烯酯)等中的一種或多種，并且基于電解液的總質量，環狀碳酸酯的質量分數不低于8％，且不高于24％。
7、在一些實施例中，環狀碳酸酯包括氟代碳酸乙烯酯(fec)，基于電解液的總質量，氟代碳酸乙烯酯的質量分數不高于8％，且不低于2％。
8、在一些實施例中，電解液還包括鏈狀碳酸酯，鏈狀碳酸酯包括dmc(碳酸二甲酯)，并且基于所述電解液的總質量，dmc(碳酸二甲酯)的質量分數不低于45％。
9、在一些實施例中，電解液還包括不飽和無機添加劑，該不飽和無機添加劑是含不飽和鍵并且以無機原子為中心原子的添加劑，并且其中，基于電解液的總質量，不飽和無機添加劑的質量分數不低于0.3％，且不高于0.8％。在一些實施例中，不飽和無機添加劑包括磷酸三苯酯(tpp)、1-丙烯-1,3-磺酸內酯(pst)和四乙烯基硅烷(tvs)等中的一種或多種。在本申請中，當不飽和無機添加劑過少(例如，質量分數低于0.3％)時，正極成膜不足，二次電池的高溫存儲性能劣化，而當不飽和無機添加劑過量(例如，質量分數高于0.8％)時，二次電池的初始dcr將劇增，因此，需要將不飽和無機添加劑的質量分數限制為不低于0.3％，且不高于0.8％。
10、本申請的另一些實施例提供了一種二次電池，包括：正極，包括正極活性物質；負極，包括負極活性物質；以及電解液，所述電解液為上述電解液，其中，所述正極活性物質包括鋰鎳鈷錳氧化物，并且基于所述正極活性物質的總質量，所述鎳的質量分數不低于80％,所述負極活性物質包括硅氧材料或硅碳材料，并且基于所述負極活性物質的總質量，所述硅化合物的質量分數不高于5％，以及所述二次電池的工作電壓上限不低于4.15v。
11、在一些實施例中，所述二次電池為圓柱形鋰離子電池，所述圓柱形鋰離子電池的直徑尺寸不低于46mm。
12、本申請的又一些實施例提供了一種用電裝置，包括上述二次電池。
13、綜上，本專利技術提出的添加劑(i)結構中存在酰胺鍵，酰胺鍵具有堿性，可以中和二次電池中產生的酸性物質(hf)，從而抑制hf和圓柱鋼殼的反應，抑制腐蝕問題。通過合理的配方設計，本專利技術所提出的電解液可以良好匹配高鎳正極，有效解決高鎳圓柱體系的存儲性能差的問題，同時解決鋼殼腐蝕問題。
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1.一種電解液，其特征在于，包括具有以下結構式(I)的添加劑：
2.根據權利要求1所述的電解液，其特征在于，所述添加劑為以下結構：
3.根據權利要求1所述的電解液，其特征在于，基于所述電解液的總質量，所述添加劑的質量分數為0.3％。
4.根據權利要求1所述的電解液，其特征在于，所述電解液還包括環狀碳酸酯，其中，基于所述電解液的總質量，所述環狀碳酸酯的質量分數不低于8％，且不高于24％。
5.根據權利要求4所述的電解液，其特征在于，所述環狀碳酸酯包括氟代碳酸乙烯酯，基于所述電解液的總質量，所述氟代碳酸乙烯酯的質量分數不高于8％，且不低于2％。
6.根據權利要求5所述的電解液，其特征在于，所述電解液還包括鏈狀碳酸酯，所述鏈狀碳酸酯包括碳酸二甲酯，其中，基于所述電解液的總質量，所述碳酸二甲酯的質量分數不低于45％。
7.根據權利要求1所述的電解液，其特征在于，還包括不飽和無機添加劑，其中，所述不飽和無機添加劑含不飽和鍵并且以無機原子為中心原子，并且其中，基于所述電解液的總質量，所述不飽和無機添加劑的質量分數不低于0
8.根據權利要求7所述的電解液，其特征在于，所述不飽和無機添加劑包括磷酸三苯酯、1-丙烯-1,3-磺酸內酯和四乙烯基硅烷中的一種或多種。
9.一種二次電池，其特征在于，包括：
10.根據權利要求9所述的二次電池，其特征在于，所述二次電池為圓柱形鋰離子電池，所述圓柱形鋰離子電池的直徑尺寸不低于46mm。
11.一種用電裝置，其特征在于，包括根據權利要求9-10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，包括具有以下結構式(i)的添加劑：
2.根據權利要求1所述的電解液，其特征在于，所述添加劑為以下結構：
3.根據權利要求1所述的電解液，其特征在于，基于所述電解液的總質量，所述添加劑的質量分數為0.3％。
4.根據權利要求1所述的電解液，其特征在于，所述電解液還包括環狀碳酸酯，其中，基于所述電解液的總質量，所述環狀碳酸酯的質量分數不低于8％，且不高于24％。
5.根據權利要求4所述的電解液，其特征在于，所述環狀碳酸酯包括氟代碳酸乙烯酯，基于所述電解液的總質量，所述氟代碳酸乙烯酯的質量分數不高于8％，且不低于2％。
6.根據權利要求5所述的電解液，其特征在于，所述電解液還包括鏈狀碳酸酯，所述鏈狀碳酸酯包括碳酸二甲酯，其中，基于所述電解...
【專利技術屬性】
技術研發人員：余樂，史磊，
申請(專利權)人：遠景動力技術江蘇有限公司，
類型：發明
國別省市：
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