CN114709482A - 容量补偿型电解液及含有该电解液的二次电池和应用 - Google Patents
容量补偿型电解液及含有该电解液的二次电池和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114709482A CN114709482A CN202210361446.1A CN202210361446A CN114709482A CN 114709482 A CN114709482 A CN 114709482A CN 202210361446 A CN202210361446 A CN 202210361446A CN 114709482 A CN114709482 A CN 114709482A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- equal
- less
- electrolyte
- lithium
- sodium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 198
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 102
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 claims abstract description 54
- 239000013589 supplement Substances 0.000 claims abstract description 38
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 28
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 25
- 239000002000 Electrolyte additive Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 156
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 91
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 81
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 64
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 63
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 61
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims description 59
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 55
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 44
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 44
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 43
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 claims description 43
- NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N Potassium ion Chemical compound [K+] NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- VMZOBROUFBEGAR-UHFFFAOYSA-N tris(trimethylsilyl) phosphite Chemical compound C[Si](C)(C)OP(O[Si](C)(C)C)O[Si](C)(C)C VMZOBROUFBEGAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 claims description 34
- -1 Phenyl Chemical group 0.000 claims description 31
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 27
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 27
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- MHEBVKPOSBNNAC-UHFFFAOYSA-N potassium;bis(fluorosulfonyl)azanide Chemical compound [K+].FS(=O)(=O)[N-]S(F)(=O)=O MHEBVKPOSBNNAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 150000003457 sulfones Chemical class 0.000 claims description 18
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims description 17
- KVFIZLDWRFTUEM-UHFFFAOYSA-N potassium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical compound [K+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F KVFIZLDWRFTUEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- HHVIBTZHLRERCL-UHFFFAOYSA-N sulfonyldimethane Chemical compound CS(C)(=O)=O HHVIBTZHLRERCL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 claims description 14
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims description 13
- FNUBKINEQIEODM-UHFFFAOYSA-N 3,3,4,4,5,5,5-heptafluoropentanal Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)CC=O FNUBKINEQIEODM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 claims description 12
- FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N ethyl propionate Chemical compound CCOC(=O)CC FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- NDVRKEKNSBMTAX-MVNLRXSJSA-N (2s,3s,4r,5r)-2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal;phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O.OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)C=O NDVRKEKNSBMTAX-MVNLRXSJSA-N 0.000 claims description 11
- DFUYAWQUODQGFF-UHFFFAOYSA-N 1-ethoxy-1,1,2,2,3,3,4,4,4-nonafluorobutane Chemical compound CCOC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F DFUYAWQUODQGFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- SBZXBUIDTXKZTM-UHFFFAOYSA-N diglyme Chemical compound COCCOCCOC SBZXBUIDTXKZTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- MTTPUPNRZRSDDM-UHFFFAOYSA-M potassium;dibenzyl phosphate Chemical compound [K+].C=1C=CC=CC=1COP(=O)([O-])OCC1=CC=CC=C1 MTTPUPNRZRSDDM-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 11
- HCBRSIIGBBDDCD-UHFFFAOYSA-N 1,1,2,2-tetrafluoro-3-(1,1,2,2-tetrafluoroethoxy)propane Chemical compound FC(F)C(F)(F)COC(F)(F)C(F)F HCBRSIIGBBDDCD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 9
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims description 9
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 claims description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- ZHROMWXOTYBIMF-UHFFFAOYSA-M sodium;1,3,7,9-tetratert-butyl-11-oxido-5h-benzo[d][1,3,2]benzodioxaphosphocine 11-oxide Chemical compound [Na+].C1C2=CC(C(C)(C)C)=CC(C(C)(C)C)=C2OP([O-])(=O)OC2=C1C=C(C(C)(C)C)C=C2C(C)(C)C ZHROMWXOTYBIMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- MBDUIEKYVPVZJH-UHFFFAOYSA-N 1-ethylsulfonylethane Chemical compound CCS(=O)(=O)CC MBDUIEKYVPVZJH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- HZNVUJQVZSTENZ-UHFFFAOYSA-N 2,3-dichloro-5,6-dicyano-1,4-benzoquinone Chemical group ClC1=C(Cl)C(=O)C(C#N)=C(C#N)C1=O HZNVUJQVZSTENZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- BNBLBRISEAQIHU-UHFFFAOYSA-N disodium dioxido(dioxo)manganese Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Mn]([O-])(=O)=O BNBLBRISEAQIHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- IAHFWCOBPZCAEA-UHFFFAOYSA-N succinonitrile Chemical compound N#CCCC#N IAHFWCOBPZCAEA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- DCYOBGZUOMKFPA-UHFFFAOYSA-N iron(2+);iron(3+);octadecacyanide Chemical group [Fe+2].[Fe+2].[Fe+2].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-] DCYOBGZUOMKFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 claims description 7
- ZMVMBTZRIMAUPN-UHFFFAOYSA-H [Na+].[V+5].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O Chemical compound [Na+].[V+5].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O ZMVMBTZRIMAUPN-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 6
- QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical compound O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- YFNKIDBQEZZDLK-UHFFFAOYSA-N triglyme Chemical compound COCCOCCOCCOC YFNKIDBQEZZDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910013872 LiPF Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 101150058243 Lipf gene Proteins 0.000 claims description 5
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011356 non-aqueous organic solvent Substances 0.000 claims description 5
- AQSJGOWTSHOLKH-UHFFFAOYSA-N phosphite(3-) Chemical class [O-]P([O-])[O-] AQSJGOWTSHOLKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 5
- 229910001488 sodium perchlorate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- FQLSDFNKTNBQLC-UHFFFAOYSA-N tris(2,3,4,5,6-pentafluorophenyl)phosphane Chemical compound FC1=C(F)C(F)=C(F)C(F)=C1P(C=1C(=C(F)C(F)=C(F)C=1F)F)C1=C(F)C(F)=C(F)C(F)=C1F FQLSDFNKTNBQLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxolane Chemical compound C1COCO1 WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910013716 LiNi Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910001496 lithium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000003577 thiophenes Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- VNXYDFNVQBICRO-UHFFFAOYSA-N 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-methoxypropane Chemical compound COC(C(F)(F)F)C(F)(F)F VNXYDFNVQBICRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RRQYJINTUHWNHW-UHFFFAOYSA-N 1-ethoxy-2-(2-ethoxyethoxy)ethane Chemical compound CCOCCOCCOCC RRQYJINTUHWNHW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- UHOPWFKONJYLCF-UHFFFAOYSA-N 2-(2-sulfanylethyl)isoindole-1,3-dione Chemical compound C1=CC=C2C(=O)N(CCS)C(=O)C2=C1 UHOPWFKONJYLCF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052493 LiFePO4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910002099 LiNi0.5Mn1.5O4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 101100343498 Mus musculus Lipn gene Proteins 0.000 claims description 3
- 229910019398 NaPF6 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BTGRAWJCKBQKAO-UHFFFAOYSA-N adiponitrile Chemical compound N#CCCCCC#N BTGRAWJCKBQKAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 3
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229940019778 diethylene glycol diethyl ether Drugs 0.000 claims description 3
- QWIKESRFRWLYIA-UHFFFAOYSA-L dilithium;(3-hydroxy-2-oxopropyl) phosphate Chemical compound [Li+].[Li+].OCC(=O)COP([O-])([O-])=O QWIKESRFRWLYIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000003759 ester based solvent Substances 0.000 claims description 3
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- MCVFFRWZNYZUIJ-UHFFFAOYSA-M lithium;trifluoromethanesulfonate Chemical compound [Li+].[O-]S(=O)(=O)C(F)(F)F MCVFFRWZNYZUIJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 3
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- CMZUMMUJMWNLFH-UHFFFAOYSA-N sodium metavanadate Chemical compound [Na+].[O-][V](=O)=O CMZUMMUJMWNLFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- AWRQDLAZGAQUNZ-UHFFFAOYSA-K sodium;iron(2+);phosphate Chemical compound [Na+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O AWRQDLAZGAQUNZ-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 3
- HEVWJXJIIXJVKU-UHFFFAOYSA-K sodium;manganese(2+);phosphate Chemical compound [Na+].[Mn+2].[O-]P([O-])([O-])=O HEVWJXJIIXJVKU-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 3
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910000166 zirconium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- KXSFECAJUBPPFE-UHFFFAOYSA-N 2,2':5',2''-terthiophene Chemical compound C1=CSC(C=2SC(=CC=2)C=2SC=CC=2)=C1 KXSFECAJUBPPFE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910019383 NaPO2F2 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N Sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- AOGYCOYQMAVAFD-UHFFFAOYSA-M carbonochloridate Chemical compound [O-]C(Cl)=O AOGYCOYQMAVAFD-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- KGPPDNUWZNWPSI-UHFFFAOYSA-N flurotyl Chemical compound FC(F)(F)COCC(F)(F)F KGPPDNUWZNWPSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M potassium benzoate Chemical compound [K+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1 XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000010405 anode material Substances 0.000 claims 2
- XKTYXVDYIKIYJP-UHFFFAOYSA-N 3h-dioxole Chemical compound C1OOC=C1 XKTYXVDYIKIYJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- BWDBEAQIHAEVLV-UHFFFAOYSA-N 6-methylheptan-1-ol Chemical compound CC(C)CCCCCO BWDBEAQIHAEVLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910021138 KPO2F2 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910001367 Li3V2(PO4)3 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910002986 Li4Ti5O12 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910015013 LiAsF Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910013075 LiBF Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910032387 LiCoO2 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910003005 LiNiO2 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910012265 LiPO2F2 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910002097 Lithium manganese(III,IV) oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000001177 diphosphate Substances 0.000 claims 1
- XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-J diphosphate(4-) Chemical compound [O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims 1
- 235000011180 diphosphates Nutrition 0.000 claims 1
- 229910000155 iron(II) phosphate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 claims 1
- LBSANEJBGMCTBH-UHFFFAOYSA-N manganate Chemical compound [O-][Mn]([O-])(=O)=O LBSANEJBGMCTBH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 125000001979 organolithium group Chemical group 0.000 claims 1
- MRDKYAYDMCRFIT-UHFFFAOYSA-N oxalic acid;phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O.OC(=O)C(O)=O MRDKYAYDMCRFIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 150000008301 phosphite esters Chemical class 0.000 claims 1
- LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K tripotassium phosphate Chemical compound [K+].[K+].[K+].[O-]P([O-])([O-])=O LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 110
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 108
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 85
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 39
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 39
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 35
- 229940037179 potassium ion Drugs 0.000 description 33
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 28
- 229910018091 Li 2 S Inorganic materials 0.000 description 24
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 24
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 20
- 101150048797 LIPH gene Proteins 0.000 description 19
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 19
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 19
- 229910010707 LiFePO 4 Inorganic materials 0.000 description 18
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 18
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 16
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 15
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 11
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- MVGWWCXDTHXKTR-UHFFFAOYSA-J tetralithium;phosphonato phosphate Chemical compound [Li+].[Li+].[Li+].[Li+].[O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O MVGWWCXDTHXKTR-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 10
- 229910015872 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 9
- 229910002991 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 8
- MOJYYOPFOKMPCJ-UHFFFAOYSA-L dipotassium;6-methylheptyl phosphate Chemical compound [K+].[K+].CC(C)CCCCCOP([O-])([O-])=O MOJYYOPFOKMPCJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- 230000009469 supplementation Effects 0.000 description 8
- CYTQBVOFDCPGCX-UHFFFAOYSA-N trimethyl phosphite Chemical compound COP(OC)OC CYTQBVOFDCPGCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- GKTNLYAAZKKMTQ-UHFFFAOYSA-N n-[bis(dimethylamino)phosphinimyl]-n-methylmethanamine Chemical compound CN(C)P(=N)(N(C)C)N(C)C GKTNLYAAZKKMTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229940070017 potassium supplement Drugs 0.000 description 7
- HVLLSGMXQDNUAL-UHFFFAOYSA-N triphenyl phosphite Chemical compound C=1C=CC=CC=1OP(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 HVLLSGMXQDNUAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910020599 Co 3 O 4 Inorganic materials 0.000 description 6
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical compound C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 6
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 5
- 241001460678 Napo <wasp> Species 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 229920001021 polysulfide Polymers 0.000 description 5
- 239000005077 polysulfide Substances 0.000 description 5
- 150000008117 polysulfides Polymers 0.000 description 5
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 4
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 4
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 4
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 229960003351 prussian blue Drugs 0.000 description 4
- 239000013225 prussian blue Substances 0.000 description 4
- BAZAXWOYCMUHIX-UHFFFAOYSA-M sodium perchlorate Chemical compound [Na+].[O-]Cl(=O)(=O)=O BAZAXWOYCMUHIX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000001488 sodium phosphate Substances 0.000 description 4
- 229910000162 sodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 4
- CNQBXJDCTHCEFG-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexamethoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound COP1(OC)=NP(OC)(OC)=NP(OC)(OC)=N1 CNQBXJDCTHCEFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910015015 LiAsF 6 Inorganic materials 0.000 description 3
- AUBNQVSSTJZVMY-UHFFFAOYSA-M P(=O)([O-])(O)O.C(C(=O)O)(=O)F.C(C(=O)O)(=O)F.C(C(=O)O)(=O)F.C(C(=O)O)(=O)F.[Li+] Chemical compound P(=O)([O-])(O)O.C(C(=O)O)(=O)F.C(C(=O)O)(=O)F.C(C(=O)O)(=O)F.C(C(=O)O)(=O)F.[Li+] AUBNQVSSTJZVMY-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- SYRDSFGUUQPYOB-UHFFFAOYSA-N [Li+].[Li+].[Li+].[O-]B([O-])[O-].FC(=O)C(F)=O Chemical compound [Li+].[Li+].[Li+].[O-]B([O-])[O-].FC(=O)C(F)=O SYRDSFGUUQPYOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- ZSTLPJLUQNQBDQ-UHFFFAOYSA-N azanylidyne(dihydroxy)-$l^{5}-phosphane Chemical compound OP(O)#N ZSTLPJLUQNQBDQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 3
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000004210 ether based solvent Substances 0.000 description 3
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 3
- 238000006138 lithiation reaction Methods 0.000 description 3
- DEUISMFZZMAAOJ-UHFFFAOYSA-N lithium dihydrogen borate oxalic acid Chemical compound B([O-])(O)O.C(C(=O)O)(=O)O.C(C(=O)O)(=O)O.[Li+] DEUISMFZZMAAOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000005543 nano-size silicon particle Substances 0.000 description 3
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 3
- 229910021384 soft carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- ZNBGTBKGFZMWKR-UHFFFAOYSA-N 1,1,2,2,3,3,4,4-octafluoro-5-(1,1,2,2-tetrafluoroethoxy)pentane Chemical compound FC(F)C(F)(F)OCC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)F ZNBGTBKGFZMWKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910013290 LiNiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910012258 LiPO Inorganic materials 0.000 description 2
- MZRVEZGGRBJDDB-UHFFFAOYSA-N N-Butyllithium Chemical compound [Li]CCCC MZRVEZGGRBJDDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- IYPQZXRHDNGZEB-UHFFFAOYSA-N cobalt sodium Chemical group [Na].[Co] IYPQZXRHDNGZEB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000004770 highest occupied molecular orbital Methods 0.000 description 2
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 2
- 238000004768 lowest unoccupied molecular orbital Methods 0.000 description 2
- FPBMTPLRBAEUMV-UHFFFAOYSA-N nickel sodium Chemical compound [Na][Ni] FPBMTPLRBAEUMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000073 phosphorus hydride Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003623 transition metal compounds Chemical class 0.000 description 2
- DKQPXAWBVGCNHG-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexafluoro-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound FP1(F)=NP(F)(F)=NP(F)(F)=N1 DKQPXAWBVGCNHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical group N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ULSUQJYUYDRTBX-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4-tetrachloro-6,6-diphenyl-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound ClP1(Cl)=NP(Cl)(Cl)=NP(C=2C=CC=CC=2)(C=2C=CC=CC=2)=N1 ULSUQJYUYDRTBX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JZVUAOCDNFNSGQ-UHFFFAOYSA-N 7-methoxy-2-phenyl-1h-quinolin-4-one Chemical compound N=1C2=CC(OC)=CC=C2C(O)=CC=1C1=CC=CC=C1 JZVUAOCDNFNSGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-QTVWNMPRSA-N D-mannopyranose Chemical compound OC[C@H]1OC(O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-QTVWNMPRSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- PVNIIMVLHYAWGP-UHFFFAOYSA-N Niacin Chemical compound OC(=O)C1=CC=CN=C1 PVNIIMVLHYAWGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IGCKVOUYIUHUIG-UHFFFAOYSA-N [Li]C(F)(F)F Chemical compound [Li]C(F)(F)F IGCKVOUYIUHUIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- URQWOSCGQKPJCM-UHFFFAOYSA-N [Mn].[Fe].[Ni] Chemical compound [Mn].[Fe].[Ni] URQWOSCGQKPJCM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- AOGYCOYQMAVAFD-UHFFFAOYSA-N chlorocarbonic acid Chemical compound OC(Cl)=O AOGYCOYQMAVAFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006184 cosolvent Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000002242 deionisation method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- CDPKWOKGVUHZFR-UHFFFAOYSA-N dichloro(methyl)phosphane Chemical compound CP(Cl)Cl CDPKWOKGVUHZFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YNQRWVCLAIUHHI-UHFFFAOYSA-L dilithium;oxalate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C(=O)C([O-])=O YNQRWVCLAIUHHI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- ZLCCLBKPLLUIJC-UHFFFAOYSA-L disodium tetrasulfane-1,4-diide Chemical compound [Na+].[Na+].[S-]SS[S-] ZLCCLBKPLLUIJC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 125000001207 fluorophenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- XIXADJRWDQXREU-UHFFFAOYSA-M lithium acetate Chemical compound [Li+].CC([O-])=O XIXADJRWDQXREU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N lithium oxide Chemical compound [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001947 lithium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021437 lithium-transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- QGFUJXDXUWUFJG-UHFFFAOYSA-N lithium;perchloric acid Chemical compound [Li].OCl(=O)(=O)=O QGFUJXDXUWUFJG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 1
- 125000000538 pentafluorophenyl group Chemical group FC1=C(F)C(F)=C(*)C(F)=C1F 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 235000019828 potassium polyphosphate Nutrition 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 229940091252 sodium supplement Drugs 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- RYYWUUFWQRZTIU-UHFFFAOYSA-K thiophosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=S RYYWUUFWQRZTIU-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N triethylene glycol Chemical compound OCCOCCOCCO ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BHZCMUVGYXEBMY-UHFFFAOYSA-N trilithium;azanide Chemical compound [Li+].[Li+].[Li+].[NH2-] BHZCMUVGYXEBMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XZZNDPSIHUTMOC-UHFFFAOYSA-N triphenyl phosphate Chemical compound C=1C=CC=CC=1OP(OC=1C=CC=CC=1)(=O)OC1=CC=CC=C1 XZZNDPSIHUTMOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MJOVEPJSFHDSOJ-UHFFFAOYSA-N tris(1,1,1,3,3,3-hexafluoropropan-2-yl) phosphite Chemical compound FC(F)(F)C(C(F)(F)F)OP(OC(C(F)(F)F)C(F)(F)F)OC(C(F)(F)F)C(F)(F)F MJOVEPJSFHDSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBIQXUBDNNXYJM-UHFFFAOYSA-N tris(2,2,2-trifluoroethyl) phosphite Chemical compound FC(F)(F)COP(OCC(F)(F)F)OCC(F)(F)F CBIQXUBDNNXYJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CXQSNYGTSYPIOO-UHFFFAOYSA-N tris(2,3,4,5,6-pentafluorophenyl)silane Chemical compound FC1=C(F)C(F)=C(F)C(F)=C1[SiH](C=1C(=C(F)C(F)=C(F)C=1F)F)C1=C(F)C(F)=C(F)C(F)=C1F CXQSNYGTSYPIOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OBAJXDYVZBHCGT-UHFFFAOYSA-N tris(pentafluorophenyl)borane Chemical compound FC1=C(F)C(F)=C(F)C(F)=C1B(C=1C(=C(F)C(F)=C(F)C=1F)F)C1=C(F)C(F)=C(F)C(F)=C1F OBAJXDYVZBHCGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0566—Liquid materials
- H01M10/0567—Liquid materials characterised by the additives
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/054—Accumulators with insertion or intercalation of metals other than lithium, e.g. with magnesium or aluminium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0566—Liquid materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0566—Liquid materials
- H01M10/0568—Liquid materials characterised by the solutes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0566—Liquid materials
- H01M10/0569—Liquid materials characterised by the solvents
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/5825—Oxygenated metallic salts or polyanionic structures, e.g. borates, phosphates, silicates, olivines
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0025—Organic electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0025—Organic electrolyte
- H01M2300/0028—Organic electrolyte characterised by the solvent
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明公开了一种容量补偿型电解液，该电解液包括：有机溶剂、电解质盐以及同时补离子、补电子的电解液添加剂。其中电解液添加剂包括同时补离子、补电子的组分或补离子的组分和补电子的组分的组合物。所述同时补离子、补电子的组分是指在电解液工作过程中能够分解并同时释放出活性离子和电子的组分；所述补离子的组分是指在电解液工作过程中能够分解并释放出活性离子的组分；所述补电子的组分是指在电解液工作过程中能够分解并释放出电子的组分。该电解液具有同时补离子、补电子的作用，可以提高电池首圈库伦效率，并提高电池整体能量密度。通过电解液进行容量补偿安全性较高，可以与现有二次离子电池生产设备兼容。
Description
技术领域
本发明涉及二次电池领域，具体的，涉及一种容量补偿型，同时补离子及补电子的电解液及其应用。
背景技术
随着便携式电子产品以及电动汽车的广泛应用，更高容量二次电池的开发成为研究热点。而在二次电池的首圈充放电过程中，由于电解液的分解在负极表面形成固态电解质膜(SEI)，会消耗一定量的活性离子，会导致电池较低的首圈库伦效率以及能量密度。在正极侧，同样存在由于电解液分解形成正极固态电解质层(CEI)，而正负极首圈库伦效率不匹配会导致电池整体能量密度降低。对于磷基以及硅基等具有较高理论比容量的合金化反应机制的负极，其在循环过程中较大的体积膨胀率会导致死锂/钠/钾的产生；对于转化反应机制的金属氧化物负极等，其过程产物电子电导低，脱离子过程也易产生死锂/钠/钾，造成活性离子损失。
为了实现更高的能量密度，在锂离子电池中，补锂技术被广泛研究。通过在电池中加入额外的锂源，从而弥补SEI形成过程的锂损失。负极预锂化主要有锂箔、锂粉补锂。如专利CN109728306，发明了一种补锂负极片，包括负极集流体、负极集流体两表面的第一负极浆料层、贴合于第一负极浆料层表面的锂箔层以及在锂箔层表面的第二负极浆料层。相较于锂箔，锂粉可以实现更精确的补锂量控制，如CN113097448A采用锂粉补锂的方式，但在生产过程中可能面临粉尘控制、生产环境要求高、安全性低等问题，并且需要额外加入粘结剂，一定程度降低了能量密度。正极补锂也是常用的方式之一。如专利CN107248567B中，采用氧化锂与过渡金属氧化物的复合物作为补锂添加剂。但正极补锂添加剂在分解过程通常有气体产生，从而对电极结构造成不可逆的损害。
电解液是电池的重要组成部分之一，而对于电解液的预锂化，一般的方法为将可分解出锂离子的锂盐加入电解液溶剂，但存在一些锂盐在电解液溶剂中溶解度低、需要额外加入助剂的问题，如专利CN112448037中，以氮化锂和/或草酸锂作为补锂化合物，但同时需要三(五氟苯基)硼烷、三(五氟苯基)膦或三(五氟苯基)硅烷作为助溶剂。而专利CN113258139 A中，除提供锂源的醋酸锂、三氟醋酸锂和正丁基锂外，还需配合用于预锂化的第一溶剂、防共嵌的第二溶剂共同使用，电解液配方较为复杂。
发明内容
本申请要解决的第一个技术问题是提供一种容量补偿型电解液，通过在电解液中加入一定量的液态容量补偿添加剂可以均匀、有效的弥补首圈以及后续循环过程中的活性离子损失。并且在电解液中加入添加剂的方式，可以避免对电极结构的影响以及额外的粘结剂需求，对于现有工艺条件的兼容性更强。
通过在电解液中加入同时补离子、补电子的组分或补离子的组分和补电子的组分的组合物，可以实现同时补离子、补电子，在电池充放电过程中可以补充活性离子损失，而具有低氧化电位的组分可以优先分解，提供电子。
本申请要解决的另一个技术问题是提供一种二次离子电池。该二次离子电池包含上述容量补偿型电解液，具有较高的循环稳定性。
本发明中使用的术语“容量补偿”是指在二次电池的首圈电极-电解液界面副反应及该副反应过程形成的SEI、CEI，以及后续的循环过程中由于电极材料粉化等各原因造成的容量损失进行补偿，包括添加剂分解产生的活性离子以及电子。
本发明中使用的术语“补电子”，是指添加剂的氧化电位低于正极材料氧化电位，在添加剂分解过程中，可以提供一部分电子对电极材料的容量损失进行补偿。
本发明中使用的术语“补离子”，是指在添加剂分解过程中，可以提供一部分活性离子对电极材料的容量损失进行补偿。
为解决本申请的第一个问题，本申请采用下述技术方案：
一种容量补偿型补离子及补电子的电解液。包括非水有机溶剂、电解质盐以及同时补离子、补电子的电解液添加剂。其中添加剂为同时补离子、补电子的组分或补离子的组分和补电子的组分的组合物。
本发明中，“同时补离子、补电子的组分”是指在电解液工作过程中能够分解并同时释放出活性离子和电子的组分，其可以单独作用实现容量补偿。
本发明中，“补离子的组分和补电子的组分的组合”是指将在电解液工作中可以分解提供活性离子的组分和氧化电位低于正极材料氧化电位的可以提供电子的组分共同加入电解液中，从而实现容量补偿。
本发明中，“活性离子”是指能够在二次电池的正负极可逆脱嵌的离子。
作为技术方案的进一步改进，所述同时补离子、补电子的组分选自包含活性离子元素并且氧化电位低于正极材料氧化电位的盐；
所述补离子的组分选自包含活性离子元素的盐；
所述补电子的组分选自氧化电位低于正极材料氧化电位的醚类、砜类、酯类、噻吩类中的一种或多种。
作为技术方案的进一步改进，在锂离子电池中，所述同时补锂、补电子的组分包含LixPy、LimSn、有机含锂磷化物中的一种或多种组合，其中0＜x≤3，0＜y≤11，2≤m≤4，2≤n≤8。该组合可以为LixPy中的一种或多种组合，可以为LimSn中的一种或多种组合，可以为有机含锂磷化物中的一种或多种组合，也可以为LixPy中的一种或多种、LimSn中的一种或多种、有机含锂磷化物中的一种或多种的组合。
作为技术方案的进一步改进，在LixPy、LimSn中，1≤x＜3，4≤y≤10，2≤m≤4，2≤n≤6。
作为技术方案的进一步改进，LixPy选自LiP4、LiP5、LiP7、LiP8、LiP10中的一种或多种。
作为技术方案的进一步改进，LixPy选自LiP5、LiP7中的一种或多种。
作为技术方案的进一步改进，LixSy选自Li2S4、Li2S6、Li2S8中的一种或多种。
作为技术方案的进一步改进，LixSy选自Li2S4、Li2S6中的一种或多种。
作为技术方案的进一步改进，有机含锂磷化物包括LigPO(OR)3-g、LiPR2、LifPOhFj、LiPN、Li2PN中的一种或多种，其中1≤g≤3,1≤f≤3,0＜h≤4,0＜j≤4，R＝H、CuH2u+1、苯基及其衍生物。作为技术方案的进一步改进，有机含锂磷化物选自LiPH2、四锂二磷酸酯、二羟基丙酮磷酸酯二锂盐、LiP(C6H5)2、3-乙基甲基磷化锂、LiPO2F2、Li2PN中的一种或多种。
作为技术方案的进一步改进，有机含锂磷化物选自LiPH2、四锂二磷酸酯、Li2PN中的一种或多种。
作为技术方案的进一步改进，在锂离子电池中，所述补电子的组分可选自NapPq、NaPSQ、KePf、KESF、有机含钠磷化物、有机含钾磷化物中的一种或多种，其中0＜p≤3，0＜q≤11，2≤P≤4，2≤O≤8，0＜e≤3，0＜f≤11，2≤E≤4，2≤F≤8。
作为技术方案的进一步改进，在NapPq、NaPSQ、KePf、KESF中，1≤p＜3，4≤q≤10，2≤P≤4，2≤O≤6，0＜e≤3，0＜f≤11，2≤E≤4，2≤F≤6。
作为技术方案的进一步改进，NapPq选自NaP4、NaP5、NaP7、NaP10。
作为技术方案的进一步改进，NapPq选自NaP5、NaP7。
作为技术方案的进一步改进，NaPSQ选自Na2S4、Na2S6、Na2S8中的一种或多种。
作为技术方案的进一步改进，NaPSQ选自Na2S4、Na2S6中的一种或多种。
作为技术方案的进一步改进，KePf选自KP4、KP5、KP7、K3P7。
作为技术方案的进一步改进，KePf选自KP5、K3P7。
作为技术方案的进一步改进，KESF选自K2S4、K2S6、K2S8中的一种或多种。
作为技术方案的进一步改进，KESF选自K2S4、K2S6中的一种或多种。
作为技术方案的进一步改进，有机含钠磷化物包括NaoPO(OR)3-o、NaPR2、NaLPOrFs、NaPN、Na2PN中的一种或多种，其中1≤o≤3,1≤L≤3,0＜r≤4,0＜s≤4，R＝H、CuH2u+1、苯基及其衍生物。
作为技术方案的进一步改进，有机含钠磷化物选自NaPH2、甘露糖磷酸酯钠、2,2'-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸酯钠、NaP(C6H5)2、3-乙基甲基磷化钠、NaPO2F2、Na2PN中的一种或多种。
作为技术方案的进一步改进，有机含钠磷化物选自NaPH2、2,2'-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸酯钠、NaP(C6H5)2、Na2PN中的一种或多种。
作为技术方案的进一步改进，有机含钾磷化物包括KtPO(OR)3-t、KPR2、KzPOvFw、KPN、K2PN中的一种或多种，其中1≤t≤3,1≤z≤3,0＜v≤4,0＜w≤4，R＝H、CuH2u+1、苯基及其衍生物。
作为技术方案的进一步改进，有机含钾磷化物选自KPH2、二苄基磷酸酯钾盐、异辛醇磷酸酯钾盐、KP(C6H5)2、3-乙基甲基磷化钾、KPO2F2、K2PN中的一种或多种。
作为技术方案的进一步改进，有机含钾磷化物选自KPH2、异辛醇磷酸酯钾盐、K2PN中的一种或多种。
作为技术方案的进一步改进，在钠离子电池中，同时补钠、补电子的组分包含NapPq、NaPSQ、有机含钠磷化物中的一种或多种，其中0＜p≤3，0＜q≤11，2≤P≤4，2≤O≤8。
作为技术方案的进一步改进，在NapPq、NaPSQ中，1≤p＜3，4≤q≤10，2≤P≤4，2≤O≤6。
作为技术方案的进一步改进，NapPq选自NaP4、NaP5、NaP7、NaP10。
作为技术方案的进一步改进，NapPq选自NaP5、NaP7。
作为技术方案的进一步改进，NaPSQ选自Na2S4、Na2S6、Na2S8中的一种或多种。
作为技术方案的进一步改进，NaPSQ选自Na2S4、Na2S6中的一种或多种。
作为技术方案的进一步改进，有机含钠磷化物包括NaoPO(OR)3-o、NaPR2、NaLPOrFs、NaPN、Na2PN中的一种或多种，其中1≤o≤3,1≤L≤3,0＜r≤4,0＜s≤4，R＝H、CuH2u+1、苯基及其衍生物。
作为技术方案的进一步改进，有机含钠磷化物选自NaPH2、甘露糖磷酸酯钠、2,2'-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸酯钠、NaP(C6H5)2、3-乙基甲基磷化钠、NaPO2F2、Na2PN中的一种或多种。
作为技术方案的进一步改进，有机含钠磷化物选自NaPH2、2,2'-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸酯钠、NaP(C6H5)2、Na2PN中的一种或多种。
作为技术方案的进一步改进，对于钾离子电池，同时补钾、补电子的组分包含KePf、KESF、有机含钾磷化物中的一种或多种，其中0＜e≤3，0＜f≤11，2≤E≤4，2≤F≤8。
作为技术方案的进一步改进，在KePf、KESF中，1≤e≤3，4≤f≤10，2≤E≤4，2≤F≤6。
作为技术方案的进一步改进，KePf选自KP4、KP5、KP7、K3P7。
作为技术方案的进一步改进，KePf选自KP5、K3P7。
作为技术方案的进一步改进，KESF选自K2S4、K2S6、K2S8中的一种或多种。
作为技术方案的进一步改进，KESF选自K2S4、K2S6中的一种或多种。
作为技术方案的进一步改进，所述有机含钾磷化物包括KtPO(OR)3-t、KPR2、KzPOvFw、KPN、K2PN中的一种或多种，其中1≤t≤3,1≤z≤3,0＜v≤4,0＜w≤4，R＝H、CuH2u+1、苯基及其衍生物。
作为技术方案的进一步改进，有机含钾磷化物选自KPH2、二苄基磷酸酯钾盐、异辛醇磷酸酯钾盐、KP(C6H5)2、3-乙基甲基磷化钾、KPO2F2、K2PN中的一种或多种。
作为技术方案的进一步改进，有机含钾磷化物选自KPH2、异辛醇磷酸酯钾盐、K2PN中的一种或多种。
作为技术方案的进一步改进，在钾离子电池中，所述补电子的组分可选自NapPq、NaPSQ、有机含钠磷化物中的一种或多种，其中0＜p≤3，0＜q≤11，2≤P≤4，2≤O≤8。
作为技术方案的进一步改进，在NapPq、NaPSQ中，1≤p＜3，4≤q≤10，2≤P≤4，2≤O≤6。
作为技术方案的进一步改进，NapPq选自NaP4、NaP5、NaP7、NaP10。
作为技术方案的进一步改进，NapPq选自NaP5、NaP7。
作为技术方案的进一步改进，NaPSQ选自Na2S4、Na2S6、Na2S8中的一种或多种。
作为技术方案的进一步改进，NaPSQ选自Na2S4、Na2S6中的一种或多种。
作为技术方案的进一步改进，有机含钠磷化物包括NaoPO(OR)3-o、NaPR2、NaLPOrFs、NaPN、Na2PN中的一种或多种，其中1≤o≤3,1≤L≤3,0＜r≤4,0＜s≤4，R＝H、CuH2u+1、苯基及其衍生物。
作为技术方案的进一步改进，有机含钠磷化物选自NaPH2、甘露糖磷酸酯钠、2,2'-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸酯钠、NaP(C6H5)2、3-乙基甲基磷化钠、NaPO2F2、Na2PN。
作为技术方案的进一步改进，有机含钠磷化物选自NaPH2、2,2'-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸酯钠、NaP(C6H5)2、Na2PN中的一种或多种。
作为技术方案的进一步改进，补电子的组分包括二乙基砜(DES)、二甲基砜(DMS)、三(三甲基硅基)亚磷酸酯(TMSP)、三(五氟苯基)膦(TPFPP)、三联噻吩(3THP)、碳酸亚乙烯酯(VC)、亚磷酸酯类P(X)(Y)(Z)、磷腈类，其中，X,Y,Z＝OH，R，OR，Cl，SH，SR，R2N(R＝CnH2n+1，苯基及其衍生物，硅基及其衍生物)中的一种或多种组合，磷腈类为含-P＝N-官能团的有机物；
作为技术方案的进一步改进，亚磷酸酯类P(X)(Y)(Z)选自亚磷酸三甲酯(TMPi)、三(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸盐、亚磷酸三苯酯(TPPi)、三(1,1,1,3,3,3-六氟-2-丙基)亚磷酸、甲基二氯代膦、硫代亚磷酸；
作为技术方案的进一步改进，磷腈类选自三聚氯化磷腈、六甲氧基磷腈、六氟环三磷腈、2,2,4,4-四氯-6,6-二苯基环三磷腈。
作为技术方案的进一步改进，补电子的组分还包括氧化电位低的醚类分子，具体地，包括乙二醇二甲醚(DME)、二乙二醇二甲醚(DEGDME)、三乙二醇二甲醚(TEGDME)、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)、1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙醚(F-EPE)、1,1,2,2-四氟乙基-2',2',2'-三氟乙醚(HFE)、1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙基醚(FEPE)、乙基九氟丁基醚(EFE)、二乙二醇二乙醚(G2E)、1,1,1,3,3,3-六氟异丙基甲醚(HFPM)、1H,1H,5H-八氟戊基-1,1,2,2-四氟乙基醚(OFE)、2,2,2-三氟乙基醚(BTFE)、甲基九氟丁醚(MFE)中的一种或多种结合。
作为技术方案的进一步改进，补电子的醚类分子选自DEGDME、EFE、HFPM、MFE。
作为技术方案的进一步改进，在锂离子电池中，补锂的组分选自六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、双草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、双氟磺酰亚胺锂盐(LiFSI)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)、三氟甲基磺酸锂(LiCF3SO3)、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiN(CF3SO2)2)、四氟草酸磷酸锂(LiPF4(C2O4))中的一种或多种结合。
作为技术方案的进一步改进，在锂离子电池中，补锂离子的组分选自LiPF6、LiBOB、LiDFOB、LiFSI、LiTFSI中的一种或多种结合；
作为技术方案的进一步改进，在锂离子电池中，补锂的组分选自LiFSI。
作为技术方案的进一步改进，在钠离子电池中，补钠离子的组分选自高氯酸钠(NaClO4)和六氟磷酸钠(NaPF6)中的一种或多种结合；
作为技术方案的进一步改进，在钠离子电池中，补钠的组分为NaPF6。
作为技术方案的进一步改进，在钾离子电池中，补钾离子的组分选自六氟磷酸钾(KPF6)、双三氟甲烷磺酰亚胺钾(KTFSI)和双氟磺酰亚胺钾(KFSI)中的一种或多种结合。
作为技术方案的进一步改进，在钾离子电池中，补钾的组分为KFSI。
作为技术方案的进一步改进，在锂离子电池中，补锂、补电子的组分的组合物选自LiPF6/TMSP、LiDFOB/MFE、LiFSI/VC、LiTFSI/TMSP、LiFSI/三聚氯化磷腈。
作为技术方案的进一步改进，在钠离子电池中，补钠、补电子的组分的组合物选自NaClO4/EFE、NaPF6/TMSP、NaPF6/HFPM、NaPF6/三聚氯化磷腈。
作为技术方案的进一步改进，在钾离子电池中，补钾、补电子的组分的组合物选自KPF6/TMSP、KTFSI/TMPi、KFSI/TPPi、KFSI/三聚氯化磷腈。
作为技术方案的进一步改进，上述有机溶剂包括酯类、醚类、砜类或腈类溶剂中的一种或多种；
作为技术方案的进一步改进，所述酯溶剂类选自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸丙烯酯(PC)、氯碳酸酯(Cl MC)、丙酸乙酯(EP)、丙酸丙酯(PP)中的一种或多种；
作为技术方案的进一步改进，所述醚类溶剂选自乙二醇二甲醚(DME)、1,3-二氧戊环(DOL)、二甘醇二甲醚(DG)中的一种或多种；
作为技术方案的进一步改进，所述砜类溶剂选自环丁砜(SL)、二甲基亚砜(DMSO)中的一种或多种；
作为技术方案的进一步改进，所述腈类溶剂选自乙腈(AN)、丁二腈(SN)、己二腈(HN)中的一种或多种。
作为技术方案的进一步改进，在酯类溶剂中，选自EC/DEC、EC/EMC、EC/EMC/DMC、PC/DMC的组合；
作为技术方案的进一步改进，在酯类溶剂中，适配的同时补离子、补电子添加剂选自LiP5、LiP7、Li2S4、Li2S6、LiPH2、四锂二磷酸酯、Li2PN、NaP5、NaP7、Na2S4、Na2S6、NaPH2、甘露糖磷酸酯钠、NaP(C6H5)2、Na2PN、KP5、K3P7、K2S4、K2S6、KPH2、二苄基磷酸酯钾盐、K2PN中的一种或多种；
作为技术方案的进一步改进，在酯类溶剂中，适配的补锂、补电子的组分的组合物选自LiPF6/TMSP、LiDFOB/MFE、LiFSI/三聚氯化磷腈；
作为技术方案的进一步改进，在酯类溶剂中，适配的补钠、补电子的组分的组合物选自NaPF6/TMSP、NaPF6/HFPM、NaPF6/三聚氯化磷腈；
作为技术方案的进一步改进，在酯类溶剂中，适配的补钾、补电子的组分的组合物选自KPF6/TMSP、KTFSI/TMPi、KFSI/三聚氯化磷腈。
作为技术方案的进一步改进，在醚类溶剂中，选自DME/DOL的组合；
作为技术方案的进一步改进，在醚类溶剂中，适配的同时补离子、补电子添加剂选自LiP5、LiP7、Li2S4、Li2S6、LiPH2、四锂二磷酸酯、NaP5、NaP7、Na2S4、Na2S6、NaPH2、2,2'-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸酯钠、NaP(C6H5)2、Na2PN、KP5、K3P7、K2S4、K2S6、KPH2、异辛醇磷酸酯钾盐、K2PN中的一种或多种；
作为技术方案的进一步改进，在醚类溶剂中，适配的补锂、补电子的组分的组合物选自LiFSI/VC、LiTFSI/TMSP、LiFSI/三聚氯化磷腈；
作为技术方案的进一步改进，在醚类溶剂中，适配的补钠、补电子的组分的组合物选自NaPF6/TMSP、NaClO4/EFE、NaPF6/三聚氯化磷腈；
作为技术方案的进一步改进，在醚类溶剂中，适配的补钾、补电子的组分的组合物选自KTFSI/TMPi、KFSI/TPPi、KFSI/三聚氯化磷腈。
作为技术方案的进一步改进，在砜类溶剂中，选自DMSO；
作为技术方案的进一步改进，在砜类溶剂中，适配的同时补离子、补电子添加剂选自LiP5、LiPH2、NaP5、NaP7、Na2PN、KP5、KP(C6H5)2中的一种或多种；
作为技术方案的进一步改进，在砜类溶剂中，适配的补锂、补电子的组分的组合物选自LiFSI/VC、LiTFSI/TMSP；
作为技术方案的进一步改进，在腈类溶剂中，选自AN、SN。
作为技术方案的进一步改进，在腈类溶剂中，适配的同时补离子、补电子添加剂选自LiP5、LiPH2、NaP5、NaP7、Na2PN、KP5中的一种或多种；
作为技术方案的进一步改进，在腈类溶剂中，适配的补锂、补电子的组分的组合物选自LiFSI/VC、LiTFSI/TMSP、LiFSI/三聚氯化磷腈。
作为技术方案的进一步改进，上述电解液添加剂在电解液中溶解后的质量百分比为0.1％-25％。
作为技术方案的进一步改进，上述电解液添加剂在电解液中溶解后的质量百分比为8％-12％。
作为技术方案的进一步改进，上述电解液添加剂在电解液中溶解后的质量百分比最优为10％。
作为技术方案的进一步改进，上述补离子、补电子组分的质量比为1:20-20:1。
作为技术方案的进一步改进，上述补离子、补电子组分的质量比为1:5-5:1。
作为技术方案的进一步改进，上述补离子、补电子组分的质量比最优为1:2-1:1。
作为技术方案的进一步改进，在锂离子电池中，电解质盐选自六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、双草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、双氟磺酰亚胺锂盐(LiFSI)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)、三氟甲基磺酸锂(LiCF3SO3)、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiN(CF3SO2)2)、四氟草酸磷酸锂(LiPF4(C2O4))中的一种或多种结合；
作为技术方案的进一步改进，在锂离子电池中，电解质盐选自LiPF6、LiBOB、LiDFOB、LiFSI、LiTFSI中的一种或多种结合。
作为技术方案的进一步改进，在钠离子电池中，电解质盐选自高氯酸钠(NaClO4)和六氟磷酸钾(NaPF6)中的一种或多种结合；
作为技术方案的进一步改进，在钠离子电池中，电解质盐为NaPF6。
作为技术方案的进一步改进，在钾离子电池中，电解质盐选自六氟磷酸钾(KPF6)、双三氟甲烷磺酰亚胺钾(KTFSI)和双氟磺酰亚胺钾(KFSI)中的一种或多种结合；
作为技术方案的进一步改进，在钾离子电池中，电解质盐为KFSI。
为解决本申请的另一个问题，本申请采用下述技术方案：
一种二次电池，包括正极、负极、隔膜以及电解液，其中电解液为前述的容量补偿型电解液。
作为技术方案的进一步改进，所述二次离子电池包括锂离子电池、钠离子电池或钾离子电池；
作为技术方案的进一步改进，所述锂离子电池的正极选自LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiNi0.5Mn1.5O4、Li3V2(PO4)3、LiFePO4、LiNiaCobMn1-a-bO2、LiNicCodAl1-c-dO2、S中的一种或多种，其中0＜a，b，c，d＜1；
作为技术方案的进一步改进，所述钠离子电池的正极选自钴酸钠、锰酸钠、镍酸钠、钒酸钠、磷酸锰钠、磷酸铁钠、磷酸钒钠、镍铁锰酸钠、富钠锰酸钠中的一种或多种。
作为技术方案的进一步改进，所述钾离子电池的正极选自含钾普鲁士蓝类似物、KMO2、K3V2(PO4)2F3、KVOPO4、KVPO4F、K4Fe3(PO4)2(P2O7)和KFeC2O4、K4Fe3(C2O4)3(SO4)2，其中KMO2中的M为过渡金属。
作为技术方案的进一步改进，所述负极选自人造石墨、天然石墨、炭基负极、碳纳米管、硅及其合金、锡及其合金、锗及其合金、磷基负极、锂金属、钠金属、钾金属、Li4Ti5O12、过渡金属化合物MiXk中的一种或多种，其中M为金属元素，X选自O,S,F或N，0＜i＜3，0＜k＜4。
作为技术方案的进一步改进，MiXk选自Fe2O3、Co3O4、MoS2、SnO2。
作为技术方案的进一步改进，正极/负极体系选自LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/人造石墨、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/纳米硅、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/红磷-CNT、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/石墨、LiMn2O4/Li金属、LiCoO2/红磷-CNT、LiCoO2/SnO2、LiCoO2/Co3O4、LiFePO4/石墨、LiFePO4/锂金属、LiFePO4/硅、LiFePO4/SnO2、锰酸钠/黑磷-石墨复合物、磷酸钒钠/硬碳、含钾普鲁士蓝/石墨、K4Fe3(C2O4)3(SO4)2/软碳。
相对于现有技术，本发明的优势在于可以实现均匀补离子、补电子，对电池循环过程中造成的各种容量损失进行补偿。通过反复实验验证，本发明不仅可以有效提高二次电池的首圈库伦效率，并且提高电池的循环稳定性及容量保持率。添加剂或其分解后产物在电解液中也可以起到一定功能性效果：如上述一些磷酸酯类添加剂，在电解液中可以起到阻燃功能；如P5 -或P7 -的溶剂化产物具有一定的动力学活性；若其产物为气态，则可通过活化后排气去除，对于电池性能无明显影响；若其产物为固态，如P或多磷化锂，则其可能参与CEI及SEI生成，在电极表面产生协同作用，使电池循环稳定性有所提高。以添加剂的形式加入电解液可以有效避免脱活性离子过程释放气体对电极结构的损害，并且避免使用金属锂粉造成的对生产技术以及生产安全性的挑战，更容易和现有生产设备兼容。
本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。
附图说明
图1为实施例1与对比例1的循环性能对比图。
图2为实施例6与对比例2的循环性能对比图。
具体实施方式
下面对本公开的具体实施方式进行说明。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种容量补偿型电解液，包括非水有机溶剂、电解质盐以及容量补偿型补离子、补电子的电解液添加剂，可以弥补首圈循环形成SEI以及循环过程中活性物质损失所缺的活性离子及电子。
其中，所述电解液添加剂包括：
同时补离子、补电子的组分，或
补离子的组分和补电子的组分的组合；
所述同时补离子、补电子的组分是指在电解液工作过程中能够分解并同时释放出活性离子和电子的组分；
所述补离子的组分是指在电解液工作过程中能够分解并释放出活性离子的组分；
所述补电子的组分是指在电解液工作过程中能够分解并释放出电子的组分。
所述活性离子是指能够在二次电池的正负极可逆脱嵌的离子。
在已有报道的补锂技术中，多为在电极中添加补锂添加剂，而在电极中补锂存在分解过程对极片造成不可逆损害的风险。通过电解液补锂的方式可以避免对电极的负面影响，但现有的有关电解液补锂的报道存在部分锂盐与电解液溶剂兼容性差的现象，需要额外加入助溶剂。并且现有的报道通常只能在首圈起到补锂效果，而对于在循环过程中由于体积膨胀、粉化等原因造成的容量损失不能起到补偿作用。
本案创造性的提出同时补离子和补电子的方案，补电子的目的是在二次电池的循环过程中优先于电解液中其他组分发生分解，从而为容量补偿提供所需电子，而补离子的目的是在二次电池的循环过程中为容量补偿提供所需离子。单独加入补电子组分，无法提供容量补偿所需的活性离子；而单独补离子的组分无法在优先于电解液中其他组分发生分解，从而无法提供活性离子。同时补离子和补电子才能够在电池循环过程产生活性离子损失时，及时提供补偿容量所需的电子和活性离子，从而保证电池良好的循环性能。
根据本申请的某些实施方式，所述同时补离子、补电子的组分选自包含活性离子元素并且氧化电位低于正极材料氧化电位的盐；此类盐类可以在电解液工作过程中，在正极材料脱锂之前优先发生分解，提供容量补偿所需活性离子以及电子。
所述补离子的组分选自包含活性离子元素的盐；此类盐类可以在电解液工作过程中提供额外的活性离子，但其氧化电位较高，需配合补电子组分提供额外的电子用于容量补偿。
所述补电子的组分选自氧化电位低于正极材料氧化电位的醚类、砜类、酯类、噻吩类中的一种或多种；醚类、砜类、酯类、噻吩类通常氧化电位较低，可以在电解液工作过程中提供额外的电子，与补离子组分配合使用可以实现容量补偿。
根据本申请的某些实施方式，在锂离子电池中，可以同时补离子、补电子的组分包含LixPy、LimSn、有机含锂磷化物中的一种或多种组合，其中0＜x≤3，0＜y≤11，0＜m≤3，0＜n≤11；
根据本申请的某些实施方式，在锂离子电池中，LixPy优选1≤x＜3，4≤y≤10，进一步优选为LiP4、LiP5、LiP7、LiP8、LiP10，最优选LiP5、LiP7；
根据本申请的某些实施方式，在锂离子电池中，LimSn优选2≤m≤4，2≤n≤6，进一步优选为Li2S4、Li2S6、Li2S8，最优选Li2S4、Li2S6。
根据本申请的某些实施方式，在锂离子电池中，有机含锂磷化物包括LigPO(OR)3-g、LiPR2、LifPOhFj、LiPN、Li2PN中的一种或多种，其中1≤g≤3,1≤f≤3,0＜h≤4,0＜j≤4，R＝H、CuH2u+1、苯基及其衍生物；
根据本申请的某些实施方式，在锂离子电池中，有机含锂磷化物优选为LiPH2、四锂二磷酸酯、二羟基丙酮磷酸酯二锂盐、LiP(C6H5)2、3-乙基甲基磷化锂、LiPO2F2、Li2PN，进一步优选为LiPH2、四锂二磷酸酯、Li2PN，最优选为LiPH2、四锂二磷酸酯。
上述优选的添加剂与常用的电解液溶剂、电解质盐可兼容，在锂离子电池各体系中均可以起到容量补偿效果。
根据本申请的某些实施方式，钠离子电池中，同时补钠、补电子的组分包括NapPq、NaPSQ、有机含钠磷化物中的一种或多种组合，其中0＜p≤3，0＜q≤11，2≤P≤4，2≤O≤8。
根据本申请的某些实施方式，钠离子电池中，同时补钠、补电子的组分NapPq优选1≤p＜3，4≤q≤10，进一步优选为NaP4、NaP5、NaP7、Na3P7，最优选NaP5、NaP7。
根据本申请的某些实施方式，钠离子电池中，同时补钠、补电子的组分NaPSQ优选2≤P≤4，2≤O≤6，进一步优选为Na2S4、Na2S6、Na2S8，最优选Na2S4、Na2S6。
根据本申请的某些实施方式，有机含钠磷化物包括NaoPO(OR)3-o、NaPR2、NaLPOrFs、NaPN、Na2PN中的一种或多种，其中，1≤o≤3,1≤L≤3,0＜r≤4,0＜s≤4，R＝H、CuH2u+1、苯基及其衍生物。
根据本申请的某些实施方式，钠离子电池中，同时补钠、补电子的组分有机含钠磷化物优选为NaPH2、甘露糖磷酸酯钠、2,2'-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸酯钠、NaP(C6H5)2、3-乙基甲基磷化钠、NaPO2F2、Na2PN，进一步优选为NaPH2、甘露糖磷酸酯钠、NaP(C6H5)2、Na2PN，最优选为NaPH2、NaP(C6H5)2。
上述优选的添加剂与常用的电解液溶剂、电解质盐可兼容，在钠离子电池各体系中均可以起到容量补偿效果。
根据本申请的某些实施方式，钾离子电池中，同时补钾、补电子的组分包括KePf、KESF、有机含钾磷化物中的一种或多种组合，其中0＜e≤3，0＜f≤11，2≤E≤4，2≤F≤8。
根据本申请的某些实施方式，钾离子电池中，同时补钾、补电子的组分KePf优选1≤e≤3，4≤f≤10，进一步优选为KP4、KP5、KP7、K3P7，最优选KP5、K3P7。
根据本申请的某些实施方式，钾离子电池中，同时补钾、补电子的组分KESF优选2≤E≤4，2≤F≤6，进一步优选为K2S4、K2S6、K2S8，最优选K2S4、K2S6。
根据本申请的某些实施方式，有机含钾磷化物包括KtPO(OR)3-t、KPR2、KzPOvFw、KPN、K2PN中的一种或多种，其中1≤t≤3,1≤z≤3,0＜v≤4,0＜w≤4，R＝H、CuH2u+1、苯基及其衍生物。
根据本申请的某些实施方式，钾离子电池中，同时补钾、补电子的有机含钾磷化物优选KPH2、二苄基磷酸酯钾盐、异辛醇磷酸酯钾盐、KP(C6H5)2、3-乙基甲基磷化钾、KPO2F2、K2PN，进一步优选为KPH2、二苄基磷酸酯钾盐、K2PN，最优选KPH2、二苄基磷酸酯钾盐。
上述优选的添加剂与常用的电解液溶剂、电解质盐可兼容，在钾离子电池各体系中均可以起到容量补偿效果。
现有技术中的电解液补锂添加剂，存在与电解液溶剂兼容性差的缺陷。针对多磷化锂的研究也大多停留在Li3P、Li5P这些常见的多磷化锂化合物，大多用于在电极中进行补锂或用于锂金属表面修饰。本申请人试图将Li3P、Li5P等添加到电解液中，但经大量实验验证，这些常规的多磷化锂固体很难溶解于合适的电解液中，在目前可用的电解液溶剂的溶解性都很差，不适于将其用作电解液补锂添加剂。
经过长期创造性的工作，本申请人研发出一种将可溶性多磷化锂、多硫化锂以及有机含锂磷化物作为电解液添加剂的电解液配方，该电解液配方是将与电解液相容性较好的LiP4、LiP5、LiP7、LiP8、LiP10、Li2S4、Li2S6、Li2S8、LiPH2、四锂二磷酸酯、Li2PN，尤其LiP5、LiP7、Li2S4、Li2S6、LiPH2、四锂二磷酸酯，作为添加剂溶解于常用的酯类、醚类、砜类或腈类的有机溶剂中。同时，本申请人还发现，将这些可溶解于电解液溶剂的多磷化锂、多硫化锂、有机含锂磷化物中的一种或多种添加到电解液中，其可优先于电解液溶剂在电极表面发生分解，起到优秀的补锂、补电子的效果，能够弥补电池循环过程中由于SEI形成、后续循环过程中由于死锂产生造成的容量损失。
在钠离子电池中，本申请人研发出将可溶于电解液溶剂的多磷化钠如NaP4、NaP5、NaP7、NaP10、多硫化钠如Na2S4、Na2S6以及有机含钠磷化物添加到电解液中作为添加剂，其可以与常用的电解液溶剂、电解质盐兼容，优先于电解液中的溶剂分解，起到补钠、补电子的作用，能够弥补电池循环过程中由于SEI形成、后续循环过程中由于死钠产生造成的容量损失。
在钾离子电池中，本申请人研发出将可溶于电解液溶剂的多磷化钾如KP4、KP5、KP7、K3P7、多硫化钾如K2S4、K2S6以及有机含钾磷化物添加到电解液中作为添加剂，其可以与常用的电解液溶剂、电解质盐兼容，优先于电解液中的溶剂分解，起到补钾、补电子的作用，能够弥补电池循环过程中由于SEI形成、后续循环过程中由于死钾产生造成的容量损失。这些成果和技术方案均是本申请人首次发现并且报道。
上述添加剂在常用的电解液溶剂中溶解度较高，具有较低的LUMO能级以及较高的HOMO能级，可以优先于电解液溶剂进行分解。比电解液溶剂低的LUMO能级使得其优先于电解液溶剂在负极侧进行分解，从而优先在负极表面形成较稳定的SEI。比电解液溶剂高的HOMO能级使得其优先于电解液溶剂在正极侧进行分解，从而优先在负极表面形成较稳定的CEI。因此上述添加剂可以提高电池中电极-电解液界面稳定性，提高电池循环性能。
根据本申请的某些实施方式，可以提供电子的组分包括二乙基砜(DES)、二甲基砜(DMS)、三(三甲基硅基)亚磷酸酯(TMSP)、三(五氟苯基)膦(TPFPP)、三联噻吩(3THP)、碳酸亚乙烯酯(VC)、亚磷酸酯类P(X)(Y)(Z)、磷腈类，其中，X,Y,Z＝OH，R，OR，Cl，SH，SR，R2N(R＝CnH2n+1，苯基及其衍生物，硅基及其衍生物)中的一种或多种组合，磷腈类为含-P＝N-官能团的有机物。上述可以提供电子的组分含有低价的磷、硫等元素或易被氧化的结构，在电池循环过程中优先于电解液溶剂、电解质盐发生分解，为容量补偿提供电子。
根据本申请的某些实施方式，可以提供电子的组分还包括氧化电位低的醚类小分子：乙二醇二甲醚(DME)、二乙二醇二甲醚(DEGDME)、三乙二醇二甲醚(TEGDME)、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)、1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙醚(F-EPE)、1,1,2,2-四氟乙基-2',2',2'-三氟乙醚(HFE)、1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙基醚(FEPE)、乙基九氟丁基醚(EFE)、二乙二醇二乙醚(G2E)、1,1,1,3,3,3-六氟异丙基甲醚(HFPM)、1H,1H,5H-八氟戊基-1,1,2,2-四氟乙基醚(OFE)、2,2,2-三氟乙基醚(BTFE)、甲基九氟丁醚(MFE)。上述醚类小分子的氧化电位较低，可以在电池循环过程中优先于电解液溶剂、电解质盐发生分解，为容量补偿提供电子。
根据本申请的某些实施方式，所述酯类溶剂中可以提供电子组分选自为三(三甲基硅基)亚磷酸酯(TMSP)、三(五氟苯基)膦(TPFPP)、亚磷酸酯类P(X)(Y)(Z)，其中，X,Y,Z＝OH，R，OR，Cl，SH，SR，R2N(R＝CnH2n+1，苯基及其衍生物，硅基及其衍生物等)、三聚氯化磷腈、六甲氧基磷腈中的一种或多种组合，以及乙二醇二甲醚(DME)、二乙二醇二甲醚(DEGDME)、三乙二醇二甲醚(TEGDME)。上述可提供电子的添加剂与酯类溶剂相容性较好，且具有较合适的氧化电位，可以在酯类溶剂的电压窗口内优先分解，提供电子。
根据本申请的某些实施方式，在醚类电解液溶剂中，可以提供电子组分为二乙基砜(DES)、二甲基砜(DMS)、三(三甲基硅基)亚磷酸酯(TMSP)、三(五氟苯基)膦(TPFPP)、碳酸亚乙烯酯(VC)、六甲氧基磷腈。上述可提供电子的添加剂与醚类溶剂相容性较好，且具有较合适的氧化电位，可以在醚类溶剂的电压窗口内优先分解，提供电子。
根据本申请的某些实施方式，当二次电池为锂离子电池时，所述补电子的组分选自NapPq、NaPSQ、KePf、KESF、有机含钠磷化物(包括NaoPO(OR)3-o、NaPR2、NaLPOrFs、NaPN、Na2PN中的一种或多种)、有机含钾磷化物(包括KtPO(OR)3-t、KPR2、KzPOvFw、KPN、K2PN中的一种或多种)中的一种或多种，其中0＜p≤3，0＜q≤11，2≤P≤4，2≤O≤8，0＜e≤3，0＜f≤11，2≤E≤4，2≤F≤8，1≤o≤3,1≤L≤3,0＜r≤4,0＜s≤4，1≤t≤3,1≤z≤3,0＜v≤4,0＜w≤4，R＝H、CuH2u+1、苯基及其衍生物；
根据本申请的某些实施方式，当二次电池为锂离子电池时，所述补电子的组分NapPq、KePf中优选1≤p＜3，4≤q≤10，1≤e≤3，4≤f≤10。
根据本申请的某些实施方式，当二次电池为锂离子电池时，所述补电子的组分NapPq优选NaP4、NaP5、NaP7、NaP10，最优选NaP5、NaP7。优选的NapPq氧化电位低于锂离子电池体系中溶剂的分解电位，可以优先于溶剂分解，提供电子用于容量补偿。
根据本申请的某些实施方式，当二次电池为锂离子电池时，所述补电子的组分KePf优选KP4、KP5、KP7、K3P7，最优选KP5、K3P7。优选的KePf氧化电位低于锂离子电池体系中溶剂的分解电位，可以优先于溶剂分解，提供电子用于容量补偿。
根据本申请的某些实施方式，当二次电池为锂离子电池时，所述补电子的组分NaPSQ、KESF中优选2≤P≤4，2≤O≤6，2≤E≤4，2≤F≤6。
根据本申请的某些实施方式，当二次电池为锂离子电池时，所述补电子的组分NaPSQ优选Na2S4、Na2S6、Na2S8，最优选Na2S4、Na2S6。优选的NaPSQ氧化电位低于锂离子电池体系中溶剂的分解电位，可以优先于溶剂分解，提供电子用于容量补偿。
根据本申请的某些实施方式，当二次电池为锂离子电池时，所述补电子的组分KESF优选K2S4、K2S6、K2S8，最优选K2S4、K2S6。优选的KESF氧化电位低于锂离子电池体系中溶剂的分解电位，可以优先于溶剂分解，提供电子用于容量补偿。
根据本申请的某些实施方式，当二次电池为锂离子电池时，所述补电子的组分有机含钠磷化物优选NaPH2、甘露糖磷酸酯钠、2,2'-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸酯钠、NaP(C6H5)2、3-乙基甲基磷化钠、NaPO2F2、Na2PN，进一步优选为NaPH2、甘露糖磷酸酯钠、NaP(C6H5)2、Na2PN，最优选为NaPH2、NaP(C6H5)2。优选的有机含钠磷化物氧化电位低于锂离子电池体系中溶剂的分解电位，可以优先于溶剂分解，提供电子用于容量补偿。
根据本申请的某些实施方式，当二次电池为锂离子电池时，所述补电子的组分有机含钾磷化物优选KPH2、二苄基磷酸酯钾盐、异辛醇磷酸酯钾盐、KP(C6H5)2、3-乙基甲基磷化钾、KPO2F2、K2PN，进一步优选为KPH2、二苄基磷酸酯钾盐、K2PN，最优选KPH2、二苄基磷酸酯钾盐。优选的有机含钾磷化物氧化电位低于锂离子电池体系中溶剂的分解电位，可以优先于溶剂分解，提供电子用于容量补偿。
根据本申请的某些实施方式，当二次电池为钾离子电池时，所述补电子的组分选自含NapPq、NaPSQ、有机含钠磷化物(包括NaoPO(OR)3-o、NaPR2、NaLPOrFs、NaPN、Na2PN中的一种或多种)中的一种或多种，其中0＜p≤3，0＜q≤11，2≤P≤4，2≤O≤8，1≤o≤3,1≤L≤3,0＜r≤4,0＜s≤4，R＝H、CuH2u+1、苯基及其衍生物。
根据本申请的某些实施方式，当二次电池为钾离子电池时，所述补电子的组分NapPq、NaPSQ中优选1≤p＜3，4≤q≤10，2≤P≤4，2≤O≤6。
根据本申请的某些实施方式，当二次电池为钾离子电池时，所述补电子的组分NapPq优选NaP4、NaP5、NaP7、NaP10，最优选NaP5、NaP7。优选的NapPq氧化电位低于钾离子电池体系中溶剂的分解电位，可以优先于溶剂分解，提供电子用于容量补偿。
根据本申请的某些实施方式，当二次电池为钾离子电池时，所述补电子的组分NaPSQ优选Na2S4、Na2S6、Na2S8，最优选Na2S4、Na2S6。优选的NaPSQ氧化电位低于钾离子电池体系中溶剂的分解电位，可以优先于溶剂分解，提供电子用于容量补偿。
根据本申请的某些实施方式，当二次电池为钾离子电池时，所述补电子的组分有机含钠磷化物优选NaPH2、甘露糖磷酸酯钠、2,2'-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸酯钠、NaP(C6H5)2、3-乙基甲基磷化钠、NaPO2F2、Na2PN，进一步优选为NaPH2、甘露糖磷酸酯钠、NaP(C6H5)2、Na2PN，最优选为NaPH2、NaP(C6H5)2。优选的有机含钠磷化物氧化电位低于锂离子电池体系中溶剂的分解电位，可以优先于溶剂分解，提供电子用于容量补偿。
根据本申请的某些实施方式，在锂离子电池中，需要补充的活性离子即为锂离子，补锂的组分选自六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、双草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、双氟磺酰亚胺锂盐(LiFSI)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)、三氟甲基磺酸锂(LiCF3SO3)、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiN(CF3SO2)2)、四氟草酸磷酸锂(LiPF4(C2O4))中的一种或多种结合。上述可提供活性离子的添加剂与常用的电解液溶剂相容性较好，可以与提供电子的添加剂配合作用，达到容量补偿效果。
根据本申请的某些实施方式，在锂离子电池中，补锂的组分优选为LiPF6、LiBOB、LiDFOB、LiFSI、LiTFSI中的一种或多种结合；更优选地，补锂的组分选自LiTFSI。上述可提供锂离子的添加剂与常用的电解液溶剂以及补电子添加剂相容性较好，可以在电池的电压窗口内分解，释放出活性离子，与补电子添加剂共同作用达到容量补偿效果。
根据本申请的某些实施方式，在钠离子电池中，需要补充的活性离子即为钠离子，补钠的组分选自高氯酸钠(NaClO4)和六氟磷酸钾(NaPF6)中的一种或多种结合，优选地，补钠的组分为NaPF6。上述可提供钠离子的添加剂与常用的电解液溶剂以及补电子添加剂相容性较好，可以在电池的电压窗口内分解，释放出活性离子，与补电子添加剂共同作用达到容量补偿效果。
根据本申请的某些实施方式，在钾离子电池中，需要补充的活性离子即为钾离子，补钾的组分选自六氟磷酸钾(KPF6)、双三氟甲烷磺酰亚胺钾(KTFSI)和双氟磺酰亚胺钾(KFSI)中的一种或多种结合，优选地，补钾的组分为KFSI。上述可提供钾离子的添加剂与常用的电解液溶剂以及补电子添加剂相容性较好，可以在电池的电压窗口内分解，释放出活性离子，与补电子添加剂共同作用达到容量补偿效果。
根据本申请的某些实施方式，在锂离子电池中，补锂、补电子的组分的组合物选自LiPF6/TMSP、LiDFOB/MFE、LiFSI/VC、LiTFSI/TMSP、LiFSI/三聚氯化磷腈。上述补锂、补电子的组分兼容性较好，在锂离子电池中配合使用可以达到较好的容量补偿效果。
根据本申请的某些实施方式，在钠离子电池中，补钠、补电子的组分的组合物选自NaClO4/EFE、NaPF6/TMSP、NaPF6/HFPM、NaPF6/三聚氯化磷腈。上述补钠、补电子的组分兼容性较好，在钠离子电池中配合使用可以达到较好的容量补偿效果。
根据本申请的某些实施方式，在钾离子电池中，补钾、补电子的组分的组合物选自KPF6/TMSP、KTFSI/TMPi、KFSI/TPPi、KFSI/三聚氯化磷腈。上述补钾、补电子的组分兼容性较好，在钾离子电池中配合使用可以达到较好的容量补偿效果。
根据本申请的某些实施方式，上述补离子、补电子组分的质量比为1:20-20:1，优选为1:5-5:1，最优选为1:2-1:1。上述补离子、补电子组分的比例可以保证该组合物在电池的电压窗口内分解时，同时提供可相互匹配的活性离子和电子，对电池进行容量补偿。
根据本申请的某些实施方式，补离子、补电子添加剂可以溶于上述有机溶剂中的一种或多种组合，且对于混合溶剂的比例没有特定限制，如EC:DEC＝1:1、EC:EMC:DMC＝1:1:1等。
根据本申请的某些实施方式，上述电解液添加剂在电解液中溶解后的质量百分比为0.1％-25％；
根据本申请的某些实施方式，上述电解液添加剂在电解液中溶解后的质量百分比为8％-12％；
根据本申请的某些实施方式，上述电解液添加剂在电解液中溶解后的质量百分比最优为10％。过少的添加剂可能会导致在循环过程中不足以弥补电极体积膨胀、粉化造成的容量损失，而过多添加剂的引入可能会导致添加剂质量过大，降低了电池整体的能量密度。
根据本申请的某些实施方式，电解液中的非水有机溶剂选自酯类、醚类、砜类、腈类溶剂中的一种或多种；
优选地，所述酯类溶剂选自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸丙烯酯(PC)、氯碳酸酯(Cl MC)、丙酸乙酯(EP)、丙酸丙酯(PP)中的一种或多种；
优选地，所述醚类溶剂选自乙二醇二甲醚(DME)、1,3-二氧戊环(DOL)中的一种或多种；
优选地，所述砜类溶剂选自环丁砜(SL)、二甲基亚砜(DMSO)中的一种或多种；
优选地，所述腈类溶剂选自丁二腈(SN)、己二腈(HN)中的一种或多种。
同时补离子补电子添加剂、补离子添加剂以及补电子添加剂在上述种类的溶剂中相容性较好，可以达到一定浓度，从而起到电解液添加剂的作用。
根据本申请的某些实施方式，在酯类溶剂中，选自EC/DEC、EC/EMC、EC/EMC/DMC、PC/DMC的组合；
根据本申请的某些实施方式，在酯类溶剂中，适配的同时补离子、补电子添加剂选自LiP5、LiP7、Li2S4、Li2S6、LiPH2、四锂二磷酸酯、Li2PN、NaP5、NaP7、Na2S4、Na2S6、NaPH2、甘露糖磷酸酯钠、NaP(C6H5)2、Na2PN、KP5、K3P7、K2S4、K2S6、KPH2、二苄基磷酸酯钾盐、K2PN中的一种或多种；
根据本申请的某些实施方式，在酯类溶剂中，适配的补锂、补电子的组分的组合物选自LiPF6/TMSP、LiDFOB/MFE、LiFSI/三聚氯化磷腈；
根据本申请的某些实施方式，在酯类溶剂中，适配的补钠、补电子的组分的组合物选自NaPF6/TMSP、NaPF6/HFPM、NaPF6/三聚氯化磷腈；
根据本申请的某些实施方式，在酯类溶剂中，适配的补钾、补电子的组分的组合物选自KPF6/TMSP、KTFSI/TMPi、KFSI/三聚氯化磷腈。
在酯类溶剂中，上述同时补离子补电子添加剂、补离子与补电子添加剂组合物溶解度较高，且可以优先于溶剂分解，起到容量补偿效果。
根据本申请的某些实施方式，在醚类溶剂中，选自DME/DOL的组合；
根据本申请的某些实施方式，在醚类溶剂中，适配的同时补离子、补电子添加剂选自LiP5、LiP7、Li2S4、Li2S6、LiPH2、四锂二磷酸酯、NaP5、NaP7、Na2S4、Na2S6、NaPH2、2,2'-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸酯钠、NaP(C6H5)2、Na2PN、KP5、K2S4、K2S6、K3P7、KPH2、异辛醇磷酸酯钾盐、K2PN中的一种或多种；
根据本申请的某些实施方式，在醚类溶剂中，适配的补锂、补电子的组分的组合物选自LiFSI/VC、LiTFSI/TMSP、LiFSI/三聚氯化磷腈；
根据本申请的某些实施方式，在醚类溶剂中，适配的补钠、补电子的组分的组合物选自NaPF6/TMSP、NaClO4/EFE、NaPF6/三聚氯化磷腈；
根据本申请的某些实施方式，在醚类溶剂中，适配的补钾、补电子的组分的组合物选自KTFSI/TMPi、KFSI/TPPi、KFSI/三聚氯化磷腈。
在醚类溶剂中，上述同时补离子补电子添加剂、补离子与补电子添加剂组合物溶解度较高，且可以优先于溶剂分解，起到容量补偿效果。
根据本申请的某些实施方式，在砜类溶剂中，选自DMSO；
根据本申请的某些实施方式，在砜类溶剂中，适配的同时补离子、补电子添加剂选自LiP5、LiPH2、NaP5、NaP7、Na2PN、KP5、KP(C6H5)2中的一种或多种；
根据本申请的某些实施方式，在砜类溶剂中，适配的补锂、补电子的组分的组合物选自LiFSI/VC、LiTFSI/TMSP；
在砜类溶剂中，上述同时补离子补电子添加剂、补离子与补电子添加剂组合物溶解度较高，且可以优先于溶剂分解，起到容量补偿效果。
根据本申请的某些实施方式，在腈类溶剂中，选自AN、SN。
根据本申请的某些实施方式，在腈类溶剂中，适配的同时补离子、补电子添加剂选自LiP5、LiPH2、NaP5、NaP7、Na2PN、KP5中的一种或多种；
根据本申请的某些实施方式，在腈类溶剂中，适配的补锂、补电子的组分的组合物选自LiFSI/VC、LiTFSI/TMSP、LiFSI/三聚氯化磷腈。
在腈类溶剂中，上述同时补离子补电子添加剂、补离子与补电子添加剂组合物溶解度较高，且可以优先于溶剂分解，起到容量补偿效果。
根据本申请的某些实施方式，在锂离子电池中，电解质盐选自LiPF6、LiBOB、LiDFOB、LiFSI、LiTFSI中的一种或多种结合。上述锂盐与所述添加剂不发生化学反应，兼容性较好。
根据本申请的某些实施方式，在钠离子电池中，电解质盐选自高氯酸钠(NaClO4)和六氟磷酸钾(NaPF6)中的一种或多种结合；
根据本申请的某些实施方式，在钠离子电池中，电解质盐为NaPF6。上述钠盐与所述添加剂不发生化学反应，兼容性较好。
根据本申请的某些实施方式，在钾离子电池中，电解质盐选自六氟磷酸钾(KPF6)、双三氟甲烷磺酰亚胺钾(KTFSI)和双氟磺酰亚胺钾(KFSI)中的一种或多种结合；
根据本申请的某些实施方式，在钾离子电池中，电解质盐为KFSI。上述钾盐与所述添加剂不发生化学反应，兼容性较好。
本申请还公开了一种二次离子电池，包括正极、负极、隔膜以及如上所述的电解液。
根据本申请的某些实施方式，所述二次离子电池包括锂离子电池、钠离子电池或钾离子电池；
根据本申请的某些实施方式，所述锂离子电池的正极选自LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiNi0.5Mn1.5O4、Li3V2(PO4)3、LiFePO4、LiNixCoyMn1-x-yO2、LiNixCoyAl1-x-yO2、S中的一种或多种。上述锂离子电池正极材料与添加剂不会发生副反应，兼容性较高。
根据本申请的某些实施方式，所述钠离子电池的正极选自钴酸钠、锰酸钠、镍酸钠、钒酸钠、磷酸锰钠、磷酸铁钠、磷酸钒钠、镍铁锰酸钠、富钠锰酸钠中的一种或多种。上述钠离子电池正极材料与添加剂不会发生副反应，兼容性较高。
根据本申请的某些实施方式，所述钾离子电池的正极选自含钾普鲁士蓝类似物、KMO2、K3V2(PO4)2F3、KVOPO4、KVPO4F、K4Fe3(PO4)2(P2O7)、KFeC2O4、K4Fe3(C2O4)3(SO4)2中的一种或多种，其中KMO2中的M为过渡金属。上述钾离子电池正极材料与添加剂不会发生副反应，兼容性较高。
根据本申请的某些实施方式，所述负极选自人造石墨、天然石墨、炭基负极、碳纳米管、硅及其合金、锡及其合金、锗及其合金、磷基负极、锂金属、Li4Ti5O12、过渡金属化合物MiXk，其中M为金属元素，X选自O,S,F或N，0＜i＜3，0＜k＜4。MiXk优选自Fe2O3、Co3O4、MoS2、SnO2。上述二次电池负极材料与添加剂不会发生副反应，兼容性较高。
根据本申请的某些实施方式，正极/负极体系选自LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/人造石墨、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/纳米硅、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/红磷-CNT、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/石墨、LiMn2O4/Li金属、LiCoO2/红磷-CNT、LiCoO2/SnO2、LiCoO2/Co3O4、LiFePO4/石墨、LiFePO4/锂金属、LiFePO4/硅、LiFePO4/SnO2、锰酸钠/黑磷-石墨复合物、磷酸钒钠/硬碳、含钾普鲁士蓝/石墨、K4Fe3(C2O4)3(SO4)2/软碳。在以上的电池体系中，同时补离子、补电子添加剂能够在正极、负极与电解液界面处优先分解，进行容量补偿，并且能在正负极表面形成均匀、稳定的CEI、SEI膜。
根据本申请的某些实施方式，对电解质盐的浓度无限定，如实施例中列举的可以为1.0mol/L、1.2mol/L、1.5mol/L等。
下面将结合具体实施例对本发明进行详尽说明。显然，所列举的仅为一部分实施例，而非全部实施例。实施例中的特征可以相互结合。本领域普通技术人员在本发明基础上未做创造性劳动所获得的其他实施例，均属于本发明的保护范围。各对比例所用条件均于表1。
实施例1：
一种容量补偿型电解液，在惰性气体氛围下，在1.0mol/L LiPF6-EC/DEC(体积比1/1)的电解液中加入10wt％的LiPH2，混合均匀。将上述电解液注入电池，其中电池的正极材料为LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2，负极材料为人造石墨。
实施例2：
一种容量补偿型电解液，在惰性气体氛围下，在1.2mol/L LiBF4-EC/DEC(体积比2/1)的电解液中加入5wt％LiP7、2wt％LiP8、2wt％LiP10，混合均匀。将上述电解液注入电池，其中电池的正极材料为LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2，负极材料为纳米硅。
实施例3：
一种容量补偿型电解液，在惰性气体氛围下，1.0mol/L LiPF6-EC/DEC(体积比1/1)的电解液中加入5wt％LiP、5wt％LiP4、5wt％LiP8，混合均匀。将上述电解液注入电池，其中电池的正极材料为LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2，负极材料为红磷：CNT＝7:3(质量比)球磨材料。
实施例4：
一种容量补偿型电解液，在惰性气体氛围下，1.2mol/L的LiTFSI-EC/DEC(体积比1/1)的电解液中加入0.1wt％LiP4、0.1wt％LiP5、0.1wt％Li3P7，混合均匀。将上述电解液注入电池，其中电池的正极材料为LiCoO2，负极材料为SnO2。
实施例5：
一种容量补偿型电解液，在惰性气体氛围下，1.0mol/L的LiBOB-DOL/DME(体积比1/1)的电解液中加入10wt％LiP、10wt％LiP5、5wt％LiP7，混合均匀。将上述电解液注入电池，其中电池的正极材料为LiMn2O4，负极材料为Li金属。
实施例6：
一种容量补偿型电解液，在惰性气体氛围下，1.0mol/L LiPF6-EC/EMC/DMC(体积比1/1/1)的电解液中加入4wt％LiP5、2wt％LiP7、2wt％Li3P7。混合均匀。将上述电解液注入电池，其中电池的正极材料为LiFePO4，负极材料为石墨。
实施例7：
一种容量补偿型电解液，在惰性气体氛围下，在1.0mol/L LiPF6-EC/DEC(体积比1/1)的电解液中加入10wt％的LiP5，混合均匀。将上述电解液注入电池，其中电池的正极材料为LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2，负极材料为人造石墨。
实施例8：
一种容量补偿型电解液，在惰性气体氛围下，在1.0mol/L LiPF6-EC/DEC(体积比1/1)的电解液中加入8wt％的四锂二磷酸酯，混合均匀。将上述电解液注入电池，其中电池的正极材料为LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2，负极材料为人造石墨。
实施例9：
一种容量补偿型电解液，在惰性气体氛围下，在1.0mol/L LiPF6-EC/DEC(体积比1/1)的电解液中加入5wt％的Li2PN，混合均匀。将上述电解液注入电池，其中电池的正极材料为LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2，负极材料为人造石墨。
实施例10：
一种容量补偿型电解液，在惰性气体氛围下，在1.0mol/L LiPF6-EC/DEC(体积比1/1)的电解液中加入4wt％LiFSI和4wt％的三聚氯化磷腈，混合均匀。将上述电解液注入电池，其中电池的正极材料为LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2，负极材料为人造石墨。
实施例11：
一种容量补偿型电解液，在惰性气体氛围下，在1.2mol/L LiTFSI-EC/DEC(体积比2/1)的电解液中另加入2.5wt％的LiFSI和质量分数2.5％的VC。将上述电解液注入电池，其中电池的正极材料为LiCoO2，负极材料为红磷-CNT。
实施例12：
一种容量补偿型电解液，在惰性气体氛围下，在1.0mol/L LiPF6-EC/EMC/DMC(体积比1/1/1)的电解液中加入2.5wt％的LiTFSI和2.5wt％的TMSP，混合均匀。将上述电解液注入电池，其中电池的正极材料为LiFePO4，负极材料为石墨。
实施例13：
一种容量补偿型电解液，在惰性气体氛围下，在1.5mol/L LiFSI-DOL/DME(体积比1/1)的电解液中加入4wt％的LiDFOB和4wt％的MFE。将上述电解液注入电池，其中电池的正极材料为LiFePO4，负极材料为锂金属。
实施例14：
一种容量补偿型电解液，在惰性气体氛围下，在1.0mol/L LiBOB-PC/DEC(体积比1/1)的电解液中加入0.1wt％的LiP7和2wt％的DME。将上述电解液注入电池，其中电池的正极材料为LiFePO4，负极材料为硅。
实施例15：
一种容量补偿型电解液，在惰性气体氛围下，在1.0mol/L LiTFSI-DOL/DME(体积比1/1)的电解液中加入5wt％的LiP5和5wt％的Li2S4，混合均匀。将上述电解液注入电池，其中电池的正极材料为LiFePO4，负极材料为SnO2。
实施例16：
一种容量补偿型电解液，在惰性条件下1.0mol/L LiPF6-EC/DEC(体积比1/1)的电解液中加入2wt％的NaP5和5wt％的LiTFSI，混合均匀。将上述电解液注入电池，其中电池的正极材料为LiCoO2，负极材料为Co3O4。
实施例17：
一种容量补偿型电解液，在惰性条件下1.0mol/L NaPF6-EC/DEC(体积比1/1)的电解液中加入5wt％的NaP5和5wt％的NaP7，混合均匀。将上述电解液注入电池，其中电池的正极材料为锰酸钠，负极材料为黑磷-石墨复合物。
实施例18：
一种容量补偿型电解液，在惰性条件下1.0mol/L NaClO4-EC/DMC(体积比1/1)的电解液中加入7wt％的NaPF6和7wt％的TMSP，混合均匀。将上述电解液注入电池，其中电池的正极材料为磷酸钒钠，负极材料为硬碳。
实施例19：
一种容量补偿型电解液，在惰性条件下1.0mol/L NaClO4-EC/DEC(体积比1/1)的电解液中加入8wt％的NaPF6和2wt％的HFPM，混合均匀。将上述电解液注入电池，其中电池的正极材料为镍铁锰酸钠，负极材料为硬碳。
实施例20：
一种容量补偿型电解液，在惰性条件下1.0mol/L KTFSI-EC/DEC(体积比1/1)的电解液中加入2wt％的KFSI和8wt％的TPPi，混合均匀。将上述电解液注入电池，其中电池的正极材料为含钾普鲁士蓝，负极材料为石墨。
实施例21：
一种容量补偿型电解液，在惰性条件下1.2mol/L KTFSI-EC/DMC(体积比1/1)的电解液中加入5wt％的KP5和5wt％的K3P7，混合均匀。将上述电解液注入电池，其中电池的正极材料为K4Fe3(C2O4)3(SO4)2，负极材料为软碳。
对比例1：
惰性条件下1.0mol/L LiPF6-EC/DEC(体积比1/1)的电解液，不含任何添加剂。将上述电解液注入电池，其中电池的正极材料为LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2，负极材料为人造石墨。
对比例2：
惰性条件下1.0mol/L LiPF6-EC/EMC/DMC(体积比1/1/1)的电解液，不含任何添加剂。将上述电解液注入电池，其中电池的正极材料为LiFePO4，负极材料为石墨。
对比例3：
惰性条件下1.0mol/L LiPF6-EC/EMC/DMC(体积比1/1/1)的电解液中加入2.5wt％的LiTFSI，混合均匀。将上述电解液注入电池，其中电池的正极材料为LiFePO4，负极材料为石墨。
对比例4：
惰性条件下1.0mol/L LiPF6-EC/EMC/DMC(体积比1/1/1)的电解液中加入2.5wt％的TMSP，混合均匀。将上述电解液注入电池，其中电池的正极材料为LiFePO4，负极材料为石墨。
对比例5：
惰性条件下1.0mol/L NaPF6-EC/DEC(体积比1/1)的电解液，不含任何添加剂。将上述电解液注入电池，其中电池的正极材料为NaMnO2，负极材料为黑磷-石墨复合物。
对比例6：
惰性条件下1.0mol/L KTFSI-EC/DEC(体积比1/1)的电解液，不含任何添加剂。将上述电解液注入电池，其中电池的正极材料为含钾普鲁士蓝，负极材料为石墨。
在25℃的环境中进行电池的恒电流充放电测试。以20mA/g的电流进行电池的活化，并在100mA/g的电流下进行测试。活化后首次放电后的容量为D1，同时记录100次循环后电池的容量D200，D200/D1即为电池的容量保持率，所得结果示于表2。
表1
表2
附图1中对比例1和实施例1的对比可以看出，在酯类电解液中加入10wt％的LiPH2后，LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/人造石墨全电池的循环稳定性及容量保持率都有所提高。由表2中所给数据可以看出，全电池的首圈库伦效率也有所提高，说明LiPH2可以起到容量补偿的作用。
通过对比例1、实施例1和实施例7、8、9的对比可以看出有机含磷化物作为容量补偿添加剂加入电解液后，在同样的添加量下，LiPH2作为添加剂时，电池展现出更高的首圈库伦效率以及容量保持率。在8wt％的添加量下，添加剂提供的容量与10wt％的添加量相比有所降低，但依然展现出较高的容量保持率。
附图2为实施例6与对比例2的循环-比容量曲线。可以看出加入8wt％的LixPy混合物后，LiFePO4/石墨全电池的首圈库伦效率、循环可逆比容量以及容量保持率均高于对比例2，说明在电池循环的过程中，LixPy可以分解出活性离子和电子，补偿各个过程的容量损失，并起到稳定电极-电解液界面的作用，提高电池的循环性能。由实施例10与对比例2的对比可以看出，LiFSI/三聚氯化磷腈作为补离子、补电子添加剂的组合可以实现提高电池首圈库伦效率以及循环稳定性的作用。
由表2给出的实施例12与对比例2、3、4数据中可以看出，单独加入补离子添加剂LiTFSI或单独加入补电子添加剂TMSP后，对比例3、4的首圈库伦效率以及容量保持率均与对比例2中不含添加剂的相似，说明单独加入补离子或补电子添加剂并不能对电池进行有效的容量补偿，而如实施例8中配合使用才可以同时实现补离子、补电子，提高电池的电化学性能。
由表1及表2中在锂离子电池中添加的LixPy化合物的数据可以看出，LiP4、LiP5、LiP7、LiP8、LiP10在酯类、醚类常用的电解液溶剂中溶解度较高，可以作为电解液添加剂，分解出活性锂离子及电子，进行容量补偿。且LixPy在各个电池体系都可以使电池达到较稳定的循环效果。
根据表2中锂离子电池体系的容量保持率数据对比可以得出，实施例1、6、9、11的容量保持率较高，说明添加剂的质量百分数为8％-12％之内时，可以达到较好的容量补偿效果。
从对比例5与实施例17的对比可以看出，在钠离子电池体系中加入5wt％NaP5和5wt％NaP7作为容量补偿添加剂后，两种组分均可同时起到补离子、补电子作用，提高全电池的首圈库伦效率及循环稳定性。
从对比例6与实施例20的对比可以看出，在钾离子电池体系汇总加入2wt％KFSI和8wt％TPPi后，补离子和补电子的组分能共同作用，为循环过程造成的容量损失提供所需的活性离子和电子，从而提高全电池的首圈库伦效率及循环稳定性。
通过实施例16可以看出，在锂离子电池LiCoO2/Co3O4体系选择多磷化钠作为补电子添加剂，同时配合LiTFSI作为补离子添加剂，可以达到容量补偿的功能。
通过实施例15可以看出，在锂离子电池LiFePO4/SnO2体系选择多磷化锂和多硫化锂共同作为同时补离子、补电子添加剂，可以协同作用，提高全电池的首圈库伦效率及循环稳定性。
显然，上述实施例仅是为清楚说明本发明所做举例，而非对本发明的限制。本领域技术人员可以对上述实施例进行修改、组合、变形。
Claims (15)
1.一种用于二次电池的容量补偿型电解液，其特征在于，包括：非水有机溶剂、电解质盐以及同时能起到补离子、补电子作用的电解液添加剂；
其中，所述电解液添加剂包括：
同时补离子、补电子的组分，或
补离子的组分和补电子的组分的组合；
所述同时补离子、补电子的组分是指在电解液工作过程中能够分解并同时释放出活性离子和电子的组分；
所述补离子的组分是指在电解液工作过程中能够分解并释放出活性离子的组分；
所述补电子的组分是指在电解液工作过程中能够分解并释放出电子的组分。
2.根据权利要求1所述的容量补偿型电解液，其特征在于，
所述同时补离子、补电子的组分选自包含活性离子并且氧化电位低于正极材料氧化电位的盐；
所述补离子的组分选自包含活性离子的盐；
所述补电子的组分选自氧化电位低于正极材料氧化电位的醚类、砜类、酯类、噻吩类中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的容量补偿型电解液，其特征在于，
所述二次电池包括锂离子电池、钠离子电池或钾离子电池；
所述二次电池为锂离子电池时，所述同时补离子、补电子的组分包括LixPy、LimSn、有机含锂磷化物中的一种或多种，其中0＜x≤3，0＜y≤11，2≤m≤4，2≤n≤8；
所述二次电池为钠离子电池时，所述同时补离子、补电子的组分包括NapPq、NaPSQ、有机含钠磷化物中的一种或多种，其中0＜p≤3，0＜q≤11，2≤P≤4，2≤O≤8；
所述二次电池为钾离子电池时，所述同时补离子、补电子的组分包括KePf、KESF、有机含钾磷化物中的一种或多种，其中0＜e≤3，0＜f≤11，2≤E≤4，2≤F≤8。
4.根据权利要求3所述的容量补偿型电解液，其特征在于，
所述有机含锂磷化物包括LigPO(OR)3-g、LiPR2、LifPOhFj、LiPN、Li2PN中的一种或多种，其中1≤g≤3,1≤f≤3,0＜h≤4,0＜j≤4，R＝H、CuH2u+1、苯基及其衍生物；
所述有机含钠磷化物包括NaoPO(OR)3-o、NaPR2、NaLPOrFs、NaPN、Na2PN中的一种或多种，其中1≤o≤3,1≤L≤3,0＜r≤4,0＜s≤4，R＝H、CuH2u+1、苯基及其衍生物；
所述有机含钾磷化物包括KtPO(OR)3-t、KPR2、KzPOvFw、KPN、K2PN中的一种或多种，其中1≤t≤3,1≤z≤3,0＜v≤4,0＜w≤4，R＝H、CuH2u+1、苯基及其衍生物。
5.根据权利要求3所述的容量补偿型电解液，其特征在于，
所述二次电池为锂离子电池时，所述同时补离子、补电子的组分包括LixPy、LimSn、LiPH2、四锂二磷酸酯、二羟基丙酮磷酸酯二锂盐、LiP(C6H5)2、3-乙基甲基磷化锂、LiPO2F2、Li2PN中的一种或多种，其中1≤x＜3，4≤y≤10，2≤m≤4，2≤n≤6；
所述二次电池为钠离子电池时，所述同时补离子、补电子的组分包括NapPq、NaPSQ、NaPH2、甘露糖磷酸酯钠、2,2'-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸酯钠、NaP(C6H5)2、3-乙基甲基磷化钠、NaPO2F2、Na2PN中的一种或多种，其中1≤p＜3，4≤q≤10，2≤P≤4，2≤O≤6；
所述二次电池为钾离子电池时，所述同时补离子、补电子的组分包括KePf、KESF、KPH2、二苄基磷酸酯钾盐、异辛醇磷酸酯钾盐、KP(C6H5)2、3-乙基甲基磷化钾、KPO2F2、K2PN中的一种或多种，其中1≤e≤3，4≤f≤10，2≤E≤4，2≤F≤6。
6.根据权利要求1所述的容量补偿型电解液，其特征在于，
所述补电子的组分包括乙二醇二甲醚(DME)、二乙二醇二甲醚(DEGDME)、三乙二醇二甲醚(TEGDME)、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚(TTE)、1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙醚(F-EPE)、1,1,2,2-四氟乙基-2',2',2'-三氟乙醚(HFE)、1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙基醚(FEPE)、乙基九氟丁基醚(EFE)、二乙二醇二乙醚(G2E)、1,1,1,3,3,3-六氟异丙基甲醚(HFPM)、1H,1H,5H-八氟戊基-1,1,2,2-四氟乙基醚(OFE)、2,2,2-三氟乙基醚(BTFE)、甲基九氟丁醚(MFE)、二乙基砜(DES)、二甲基砜(DMS)、三(三甲基硅基)亚磷酸酯(TMSP)、三(五氟苯基)膦(TPFPP)、三联噻吩(3THP)、碳酸亚乙烯酯(VC)、亚磷酸酯类、磷腈类中的一种或多种，
其中，所述亚磷酸酯类的通式为P(X)(Y)(Z)，
其中X,Y,Z分别选自OH，R，OR，Cl，SH，SR或R2N，
其中R选自CnH2n+1、苯基及其衍生物、硅基及其衍生物中的一种或多种；
其中磷腈类为含-P＝N-官能团的有机物。
7.根据权利要求1所述的容量补偿型电解液，其特征在于，
所述二次电池包括锂离子电池、钠离子电池或钾离子电池；
所述二次电池为锂离子电池时，所述补电子的组分包括NapPq、NaPSQ、有机含钠磷化物、KePf、KESF、有机含钾磷化物中的一种或多种，其中0＜p≤3，0＜q≤11，2≤P≤4，2≤O≤8，0＜e≤3，0＜f≤11，2≤E≤4，2≤F≤8；
所述二次电池为钾离子电池时，所述补电子的组分包括NapPq、NaPSQ、有机含钠磷化物中的一种或多种，其中0＜p≤3，0＜q≤11，2≤P≤4，2≤O≤8。
8.根据权利要求7所述的容量补偿型电解液，其特征在于，
所述有机含钠磷化物包括NaoPO(OR)3-o、NaPR2、NaLPOrFs、NaPN、Na2PN中的一种或多种；
所述有机含钾磷化物包括KtPO(OR)3-t、KPR2、KzPOvFw、KPN、K2PN中的一种或多种；
其中，1≤o≤3,1≤L≤3,0＜r≤4,0＜s≤4，1≤t≤3,1≤z≤3,0＜v≤4,0＜w≤4，R＝H、CuH2u+1、苯基及其衍生物。
9.根据权利要求1所述的容量补偿型电解液，其特征在于，
所述二次电池包括锂离子电池、钠离子电池或钾离子电池；
所述二次电池为锂离子电池时，所述补离子的组分选自六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、双草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、双氟磺酰亚胺锂盐(LiFSI)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)、三氟甲基磺酸锂(LiCF3SO3)、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiN(CF3SO2)2)、四氟草酸磷酸锂(LiPF4(C2O4))中的一种或多种；
所述二次电池为钠离子电池时，所述补离子的组分选自NaClO4和/或NaPF6；
所述二次电池为钾离子电池时，所述补离子的组分选自六氟磷酸钾(KPF6)、双三氟甲烷磺酰亚胺钾(KTFSI)和双氟磺酰亚胺钾(KFSI)中的一种或多种。
10.根据权利要求1所述的容量补偿型电解液，其特征在于，所述电解液添加剂占电解液总质量的百分比为0.1％～25％。
11.根据权利要求1所述的容量补偿型电解液，其特征在于，所述非水有机溶剂选自酯类、醚类、砜类、腈类溶剂中的一种或多种；
优选地，所述酯类溶剂选自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸丙烯酯(PC)、氯碳酸酯(Cl MC)、丙酸乙酯(EP)、丙酸丙酯(PP)中的一种或多种；
优选地，所述醚类溶剂选自乙二醇二甲醚(DME)、1,3-二氧戊环(DOL)中的一种或多种；
优选地，所述砜类溶剂选自环丁砜(SL)、二甲基亚砜(DMSO)中的一种或多种；
优选地，所述腈类溶剂选自丁二腈(SN)、己二腈(HN)中的一种或多种。
12.一种二次电池，包括正极、负极、隔膜以及电解液，其特征在于，所述电解液是如权利要求1-11任一所述的容量补偿型电解液。
13.根据权利要求12所述的二次电池，其特征在于，
所述二次电池包括锂离子电池、钠离子电池或钾离子电池；
优选地，所述二次电池为锂离子电池时，所述正极选自LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiNi0.5Mn1.5O4、Li3V2(PO4)3、LiFePO4、镍钴锰三元材料LiNiaCobMn1-a-bO2、LiNicCodAl1-c-dO2、S中的一种或多，其中0＜a<1，0<b<1，0<c<1，0<d＜1；
优选地，所述二次电池为钠离子电池时，所述正极选自钴酸钠、锰酸钠、镍酸钠、钒酸钠、磷酸锰钠、磷酸铁钠、磷酸钒钠、镍铁锰酸钠、富钠锰酸钠中的一种或多种；
优选地，所述二次电池为钾离子电池时，所述正极选自普鲁士蓝类似物、KMO2、K3V2(PO4)2F3、KVOPO4、KVPO4F、K4Fe3(PO4)2(P2O7)、KFeC2O4、K4Fe3(C2O4)3(SO4)2中的一种或多，其中M为过渡金属。
14.根据权利要求12所述的二次电池，其特征在于，
所述负极选自人造石墨、天然石墨、炭基负极、碳纳米管、硅及其合金、锡及其合金、锗及其合金、磷基负极、锂金属、Li4Ti5O12、过渡金属化合物MiXk中的一种或多种，其中M为金属元素，X选自O,S,F或N，0＜i＜3，0＜k＜4。
15.如权利要求1-11任一所述的电解液、如权利要求12-14任一所述的二次电池在二次可充电电池领域中的应用。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210023329 | 2022-01-10 | ||
| CN2022100233294 | 2022-01-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114709482A true CN114709482A (zh) | 2022-07-05 |
Family
ID=82171914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210361446.1A Pending CN114709482A (zh) | 2022-01-10 | 2022-04-07 | 容量补偿型电解液及含有该电解液的二次电池和应用 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230223596A1 (zh) |
| CN (1) | CN114709482A (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115498258A (zh) * | 2022-08-16 | 2022-12-20 | 深圳市德方创域新能源科技有限公司 | 电解液添加剂、锂离子电池电解液及锂离子电池 |
| CN115663310A (zh) * | 2022-11-22 | 2023-01-31 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种基于负极原位补锂的锂离子电池及其制备方法 |
| CN115799761A (zh) * | 2022-11-24 | 2023-03-14 | 天津大学 | 二次离子电池容量补偿功能性隔膜、制备方法和应用及电池 |
| CN116487594A (zh) * | 2023-06-14 | 2023-07-25 | 深圳海辰储能控制技术有限公司 | 正极极片及其制备方法、储能装置、用电设备 |
| CN116632320A (zh) * | 2023-07-19 | 2023-08-22 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种锂离子电池及包含其的用电装置 |
| WO2024152720A1 (zh) * | 2023-01-16 | 2024-07-25 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 二次电池用电解液、二次电池、电池模块、电池包及用电装置 |
| WO2025002872A1 (fr) * | 2023-06-30 | 2025-01-02 | Saft | Element electrochimique avec additifs dans l'electrolyte et electrode a base de phosphate lithie |
| CN119252866A (zh) * | 2024-09-27 | 2025-01-03 | 南开大学 | 一种钠离子电池正极化学预钠化试剂及方法及钠离子电池 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118748272A (zh) * | 2024-08-05 | 2024-10-08 | 上海泰睿锂电科技有限公司 | 局域高浓度电解液、锂电池及局域高浓度电解液的制备方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7390591B2 (en) * | 2002-10-15 | 2008-06-24 | Polyplus Battery Company | Ionically conductive membranes for protection of active metal anodes and battery cells |
| EP1552572A2 (en) * | 2002-10-15 | 2005-07-13 | Polyplus Battery Company | Ionically conductive composites for protection of active metal anodes |
| GB0615870D0 (en) * | 2006-08-10 | 2006-09-20 | Oxis Energy Ltd | An electrolyte for batteries with a metal lithium electrode |
| JP6056780B2 (ja) * | 2014-01-31 | 2017-01-11 | 株式会社デンソー | 非水電解質二次電池用正極活物質及びその製造方法並びに非水電解質二次電池 |
| CN105895956A (zh) * | 2016-06-14 | 2016-08-24 | 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司 | 一种安全高能量密度锂二次电池 |
-
2022
- 2022-04-07 CN CN202210361446.1A patent/CN114709482A/zh active Pending
- 2022-11-03 US US17/980,220 patent/US20230223596A1/en active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115498258A (zh) * | 2022-08-16 | 2022-12-20 | 深圳市德方创域新能源科技有限公司 | 电解液添加剂、锂离子电池电解液及锂离子电池 |
| CN115663310A (zh) * | 2022-11-22 | 2023-01-31 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种基于负极原位补锂的锂离子电池及其制备方法 |
| CN115663310B (zh) * | 2022-11-22 | 2026-04-24 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种基于负极原位补锂的锂离子电池及其制备方法 |
| WO2024109853A1 (zh) * | 2022-11-22 | 2024-05-30 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种基于负极原位补锂的锂离子电池及其制备方法 |
| CN115799761A (zh) * | 2022-11-24 | 2023-03-14 | 天津大学 | 二次离子电池容量补偿功能性隔膜、制备方法和应用及电池 |
| JP2025528914A (ja) * | 2023-01-16 | 2025-09-02 | 香港時代新能源科技有限公司 | 二次電池用電解液、二次電池、電池モジュール、電池パック及び電力消費装置 |
| EP4560757A4 (en) * | 2023-01-16 | 2025-09-03 | Contemporary Amperex Technology Co Ltd | ELECTROLYTE FOR SECONDARY BATTERY, SECONDARY BATTERY, BATTERY MODULE, BATTERY PACK AND ELECTRICAL DEVICE |
| WO2024152720A1 (zh) * | 2023-01-16 | 2024-07-25 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 二次电池用电解液、二次电池、电池模块、电池包及用电装置 |
| CN116487594A (zh) * | 2023-06-14 | 2023-07-25 | 深圳海辰储能控制技术有限公司 | 正极极片及其制备方法、储能装置、用电设备 |
| CN116487594B (zh) * | 2023-06-14 | 2024-01-23 | 深圳海辰储能控制技术有限公司 | 正极极片及其制备方法、储能装置、用电设备 |
| WO2025002872A1 (fr) * | 2023-06-30 | 2025-01-02 | Saft | Element electrochimique avec additifs dans l'electrolyte et electrode a base de phosphate lithie |
| FR3150640A1 (fr) * | 2023-06-30 | 2025-01-03 | Saft | Element electrochimique avec additifs dans l’electrolyte et electrode a base de phosphate lithie |
| CN116632320B (zh) * | 2023-07-19 | 2024-05-28 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种锂离子电池及包含其的用电装置 |
| CN116632320A (zh) * | 2023-07-19 | 2023-08-22 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种锂离子电池及包含其的用电装置 |
| CN119252866A (zh) * | 2024-09-27 | 2025-01-03 | 南开大学 | 一种钠离子电池正极化学预钠化试剂及方法及钠离子电池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20230223596A1 (en) | 2023-07-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN114709482A (zh) | 容量补偿型电解液及含有该电解液的二次电池和应用 | |
| US20230223597A1 (en) | Capacity-compensation electrolyte additive, preparation method and application, electrolyte containing the same, and secondary battery | |
| CN1866603B (zh) | 电解质、电池和形成钝化层的方法 | |
| US10056649B2 (en) | Non-aqueous electrolytic solutions and electrochemical cells comprising the same | |
| CN111129595A (zh) | 一种高电压锂离子电池非水电解液及含有该电解液的锂离子电池 | |
| CN112216870A (zh) | 一种高镍锂离子电池的耐高温高电压电解液 | |
| CN112349951B (zh) | 包含含硫锂盐衍生物添加剂的非水电解液及锂离子电池 | |
| JP7810645B2 (ja) | フッ素化非環状エステルとフッ素化環状カーボネートとを有する電解質組成物 | |
| CN108258317B (zh) | 一种锂硫电池 | |
| KR20180050781A (ko) | 비수전해액 및 리튬 이차전지 | |
| JP7805292B2 (ja) | フッ素化非環状カーボネートとフッ素化環状カーボネートとを有する電解質組成物 | |
| CN114421010B (zh) | 一种补锂型锂离子电池电解液及其应用 | |
| US20210184254A1 (en) | Nanoscale interfacial coating for stabilizing electrolyte with high-voltage cathode | |
| CN111834670A (zh) | 一种锂硫电池电解液及其应用 | |
| US12148927B2 (en) | Lithium battery and use of a germanium organyl-based electrolyte additive as an electrolyte additive therein | |
| KR102762238B1 (ko) | 이차전지용 전해질 및 이를 포함하는 이차전지 | |
| EP4510238A1 (en) | Modified negative electrode material and preparation method therefor, negative electrode plate, secondary battery and electric device | |
| CN117895080A (zh) | 一种添加剂、含该添加剂的电解液及二次电池 | |
| CN113206298B (zh) | 一种非水电解液用含醚基的双碳酸酯化合物、包含其的非水电解液及二次电池 | |
| KR20240065926A (ko) | 리튬 이차전지용 첨가제, 리튬 이차전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 | |
| JP2012253032A (ja) | 非水電解液およびそれを用いたリチウム二次電池 | |
| KR101190463B1 (ko) | 고온 저장 성능을 향상시키는 전해액 및 이를 포함하는이차 전지 | |
| EP3782220A1 (en) | An electrolyte composition for a lithium-ion battery and a lithium-ion battery | |
| ES3058422T3 (es) | Disolución de electrolito no acuoso para batería secundaria de litio y batería secundaria de litio que incluye la misma | |
| KR102921230B1 (ko) | 전해액 첨가제, 이를 포함하는 리튬 이차전지 전해액 및 리튬 이차전지 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20230705 Address after: 300392 No. 3007-09, E96, No. 1 Sizhi Road, Xuefu Industrial Zone, Xiqing District, Tianjin Applicant after: Tianjin Chuxi Technology Co.,Ltd. Address before: 300350 Haijing garden, Haihe Education Park, Jinnan, Tianjin, 135, Tianjin University. Applicant before: Tianjin University |