CN115411363A - 电解液、二次电池及用电设备 - Google Patents

电解液、二次电池及用电设备 Download PDF

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CN115411363A CN202211122393.4A CN202211122393A CN115411363A CN 115411363 A CN115411363 A CN 115411363A CN 202211122393 A CN202211122393 A CN 202211122393A CN 115411363 A CN115411363 A CN 115411363A
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吕国显
傅佳乐
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Abstract

本申请公开了一种电解液、二次电池及用电设备。电解液包括有机溶剂、锂盐、第一添加剂，第一添加剂包括硼酸酯类添加剂和磺酸酯类添加剂。本申请能够显著降低电解液的粘度并改善电导率，提升功率性能，尤其是低温功率性能，并且加入了第一添加剂减少电解液的分解，兼顾高温性能。

Description

电解液、二次电池及用电设备
技术领域
本申请涉及电池技术领域，具体涉及一种电解液、二次电池及用电设备。
背景技术
在当今发展对环境的要求越来越高的背景下，以电为动力的汽车逐步替代燃油车已经成为一种不可逆的趋势，而锂离子电池作为电动汽车动力来源的主要媒介之一，其重要性不言而喻。现阶段不仅对锂电池的能量密度提出了更高的要求，对其功率的要求也越来越高。高功率体系需要锂离子具有较高的动力学行为，尽可能的减小内阻，那么要求电解液要具备高电导率、低粘度的特性。同时需要兼具一定的高温性能。
发明内容
本申请提供一种电解液、二次电池及用电设备，解决了目前电解液功率与高温性能无法兼顾的问题。
根据本申请第一实施例中的电解液，包括有机溶剂、锂盐和第一添加剂，第一添加剂包括硼酸酯类添加剂和磺酸酯类添加剂，硼酸酯类添加剂具有式I 所示的结构，磺酸酯类添加剂具有式II所示的结构：
Figure BDA0003846989760000011
其中，R1、R2、R3、R4、R5分别独立选自经取代基取代或未取代的具有1至 5个碳原子的烷基、经取代基取代或未取代的具有2至5个碳原子的烯基、经取代基取代或未取代的具有2至5个碳原子的炔基或经取代基取代或未取代的具有3至15个碳原子的烷基硅烷基；取代基包括-F、苯基、氰基或羧基中的一种或多种。
可选的，在本申请的其它实施例中，硼酸酯类添加剂包括硼酸三甲酯、硼酸三乙酯、硼酸三丙酯、硼酸三丁酯、硼酸三烯丙酯、三叔丁基硼酸酯、硼酸三(2,2,2-三氟乙基)酯、硼酸三(六氟异丙基)酯、三苯基硼酸酯、三(三甲基硅基)硼酸酯或三(三乙基硅基)硼酸酯中的一种或多种。
可选的，在本申请的其它实施例中，磺酸酯类添加剂包括叔丁基二甲硅基三氟甲磺酸酯、三乙基硅基三氟甲磺酸酯、2,2,2-三氟乙基三氟甲烷磺酸酯、 2,2,3,3-四氟丙基三氟甲烷磺酸酯、2,2-二氟乙基三氟甲磺酸酯、六氟异丙基三氟甲烷磺酸酯、2,2,3,3,3-五氟三氟甲烷磺酸丙酯、2-(三甲基硅基)苯基三氟甲烷磺酸酯、4-(三氟甲基)苯基三氟甲烷磺酸酯或三氟甲烷磺酸对甲苯酯中的一种或多种。
可选的，在本申请的其它实施例中，以电解液的总质量计，硼酸酯类添加剂的质量百分比可以为0.1％～5％，也可以为0.5％～4％，还可以为1％～3％。
可选的，在本申请的其它实施例中，以电解液的总质量计，磺酸酯类添加剂的质量百分比可以为0.1％～8％，也可以为0.5％～5％，还可以为1％～3％。
可选的，在本申请的其它实施例中，硼酸酯类添加剂和磺酸酯类添加剂的含量比值可以为1:16～10:1，也可以为1:10～5:1，还可以为1:5～1:1。
可选的，在本申请的其它实施例中，有机溶剂包括环状碳酸酯和链状碳酸酯，链状碳酸酯包括碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯。
优选地，以链状碳酸酯的总体积计，碳酸二甲酯的体积百分含量为 26％～54％。
可选的，在本申请的其它实施例中，有机溶剂包括羧酸酯。
优选地，以有机溶剂的总体积计，羧酸酯的体积百分含量为10％～30％。
更优选地，羧酸酯包括丙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸丙酯、乙酸甲酯、乙酸甲酯或乙酸丙酯中的至少一种。
可选的，在本申请的其它实施例中，电解液还包括第二添加剂，第二添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、氟磺酸锂、二氟磷酸锂或四氟草酸磷酸锂中的至少三种。
可选的，在本申请的其它实施例中，以电解液的总质量计，第二添加剂的质量百分比可以为0.1％～3％，也可以为0.2％～2％，还可以为0.5％～1％。
可选的，在本申请的其它实施例中，锂盐包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂或四氟硼酸锂中的一种或多种。优选地，锂盐包括双氟磺酰亚胺锂。
根据本申请第二实施例中的二次电池，包括上述的电解液。
根据本申请第三实施例中的用电设备，包括上述的二次电池，二次电池作为用电设备的供电电源。
根据本申请实施例的电解液，至少具有如下技术效果：
本申请的电解液添加了硼酸酯类添加剂和磺酸酯类添加剂，这两种添加剂能够分别在正负极成膜，且成膜导电性高，阻抗较低，稳定性高，有效抑制电解液的氧化分解，降低阻抗的同时也能提升高温性能。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供一种电解液、二次电池及用电设备。以下分别进行详细说明。需说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对实施例优选顺序的限定。
本说明书中，使用“～”来显示的数值范围，表示包含以在“～”前后记载的数值分别作为最小值和最大值的范围。
本申请中，“取代”表示被取代基中的氢原子被取代基所取代。“取代或未取代”表示所定义的基团中的氢原子可以被全部或部分取代，也可以不被取代。
本申请实施例提供一种电解液，包括有机溶剂、锂盐和第一添加剂，第一添加剂包括硼酸酯类添加剂和磺酸酯类添加剂，硼酸酯类添加剂具有式I所示的结构，磺酸酯类添加剂具有式II所示的结构：
Figure BDA0003846989760000031
其中，R1、R2、R3、R4、R5分别独立选自经取代基取代或未取代的具有1至5个碳原子的烷基、经取代基取代或未取代的具有2至5个碳原子的烯基、经取代基取代或未取代的具有2至5个碳原子的炔基或经取代基取代或未取代的具有3至15个碳原子的烷基硅烷基；取代基包括-F、苯基、氰基或羧基中的一种或多种。
本申请的电解液添加了硼酸酯类添加剂和磺酸酯类添加剂，这两种添加剂能够分别在正负极成膜，且成膜导电性高，阻抗较低，稳定性高，有效抑制电解液的氧化分解，降低阻抗的同时也能提升高温性能。
具体的，烷基可以为直链、支链和/或环状烷基。烷基的非限制性实例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、异丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、环戊基等。烯基的非限制性实例包括乙烯基、丙烯基、2-甲基丙烯基、丁烯基、戊烯基、2-甲基丁烯基等。炔基的非限制性实例包括乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、3-甲基丁炔基等。
在本申请的一些实施例中，硼酸酯类添加剂包括硼酸三甲酯、硼酸三乙酯、硼酸三丙酯、硼酸三丁酯、硼酸三烯丙酯、三叔丁基硼酸酯、硼酸三(2,2,2-三氟乙基)酯、硼酸三(六氟异丙基)酯、三苯基硼酸酯、三(三甲基硅基)硼酸酯或三(三乙基硅基)硼酸酯中的一种或多种。缺电子的硼酸酯类添加剂可以优先在正极表面被氧化分解，形成离子导电性较好的CEI膜，抑制电解液的氧化分解。
在本申请的一些实施例中，磺酸酯类添加剂包括叔丁基二甲硅基三氟甲磺酸酯、三乙基硅基三氟甲磺酸酯、2,2,2-三氟乙基三氟甲烷磺酸酯、2,2,3,3-四氟丙基三氟甲烷磺酸酯、2,2-二氟乙基三氟甲磺酸酯、六氟异丙基三氟甲烷磺酸酯、2,2,3,3,3-五氟三氟甲烷磺酸丙酯、2-(三甲基硅基)苯基三氟甲烷磺酸酯、 4-(三氟甲基)苯基三氟甲烷磺酸酯或三氟甲烷磺酸对甲苯酯中的一种或多种。磺酸酯类化合物可以在负极成膜，形成的SEI膜稳定性好，抑制溶剂分子共嵌入，减少溶剂分解。
在本申请的一些实施例中，以电解液的总质量计，硼酸酯类添加剂的质量百分比可以为0.1％～5％，也可以为0.5％～4％，还可以为1％～3％。当硼酸酯类添加剂的质量百分比在该范围内时，能够提升功率性能。
在本申请的一些实施例中，以电解液的总质量计，磺酸酯类添加剂的质量百分比可以为0.1％～8％，也可以为0.5％～5％，还可以为1％～3％。当磺酸酯类添加剂的质量百分比在该范围内时，能够提升功率性能。
在本申请的一些实施例中，硼酸酯类添加剂和磺酸酯类添加剂的含量比值可以为1:16～10:1，也可以为1:10～5:1，还可以为1:5～1:1。当硼酸酯类添加剂和磺酸酯类添加剂的含量比值在该范围内时，能够同时兼顾电池的高低温性能。
在本申请的一些实施例中，有机溶剂包括环状碳酸酯和链状碳酸酯，链状碳酸酯包括碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯或碳酸二乙酯，环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯。目前在大部分配方里，都将碳酸乙烯酯作为主要的溶剂成分，但是碳酸乙烯酯的熔点高，粘度较大，低温下容易析出，往往配合大量的链状碳酸酯进行使用。
优选地，以链状碳酸酯的总体积计，碳酸二甲酯的体积百分含量可以为 26％～54％，也可以为36％～50％，还可以为40％～45％。
优选地，以有机溶剂的总体积计，环状碳酸酯的体积百分含量可以为 10％～30％，也可以为15％～28％，还可以为22％～25％。
在本申请的一些实施例中，有机溶剂包括羧酸酯。除了配合使用大量的链状碳酸酯外，羧酸酯也能够明显改善电解液的粘度和电导率，提升功率性能，尤其是在低温下，这主要得益于羧酸酯类的溶剂具有较低的熔点和粘度。但是羧酸酯类溶剂也有其自身的缺点，比如高温性能差，主要是因为羧酸酯类溶剂对负极SEI膜有一定的破坏作用，并且相对碳酸酯类溶剂更容易被氧化。因此，本申请添加第一添加剂硼酸酯类添加剂和磺酸酯类添加剂，尤其是磺酸酯类添加剂，抑制羧酸酯类溶剂对SEI膜的破坏，通过第一添加剂和羧酸酯类溶剂之间的协同作用，提高了体系的高温性能，从而进一步提升了体系的功率。
优选地，以有机溶剂的总体积计，羧酸酯的体积百分含量可以为10％～30％，也可以为15％～25％，还可以为20％～23％。
更优选地，羧酸酯包括丙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸丙酯、乙酸甲酯、乙酸甲酯或乙酸丙酯中的至少一种。
在本申请的一些实施例中，以电解液的总质量计，有机溶剂的质量百分比可以为70％～85％，也可以为72％～83％，还可以为75％～80％。
在本申请的一些实施例中，电解液还包括第二添加剂，第二添加剂为常规成膜添加剂，包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、氟磺酸锂、二氟磷酸锂或四氟草酸磷酸锂中的至少三种。
在本申请的一些实施例中，锂盐没有特别限制，可以任意地使用作为电解质公知的物质。具体的，锂盐包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂或四氟硼酸锂中的一种或多种。
在本申请的一些实施例中，以电解液的总质量计，第二添加剂的质量百分比可以为0.1％～3％，也可以为0.2％～2％，还可以为0.5％～1％。
在本申请的一些实施例中，锂盐的浓度可以为0.9～1.4mol/L，也可以为1～1.3mol/L，还可以为1.1～1.2mol/L。当锂盐浓度在上述范围内时，作为带电粒子的锂不会过少，并且可以使粘度处于适当的范围，因而容易确保良好的电导率。
本申请实施例还提供一种电解液的制备方法，包括：
在惰性气体环境下，混合有机溶剂；
加入锂盐，并混合均匀；
加入第一添加剂和第二添加剂，混合后得到电解液；
其中，第一添加剂包括硼酸酯类添加剂和磺酸酯类添加剂，硼酸酯类添加剂具有式I所示的结构，磺酸酯类添加剂具有式II所示的结构：
Figure BDA0003846989760000061
R1、R2、R3、R4、R5分别独立选自经取代基取代或未取代的具有1至5个碳原子的烷基、经取代基取代或未取代的具有2至5个碳原子的烯基、经取代基取代或未取代的具有2至5个碳原子的炔基、或经取代基取代或未取代的具有3至 15个碳原子的烷基硅烷基，取代基包括-F、苯基、氰基或羧基中的一种或多种。
具体的，惰性气体为氩气。
本申请实施例还提供一种二次电池，包括正极、负极、隔膜和电解液，电解液为上述的电解液或上述的制备方法制备的得到的电解液。
正极包括正极集流体和设置在所述正极集流体的一个或两个表面上的正极活性物质层。正极活性物质层包括正极活性物质。正极活性物质层可以是一层或多层。多层正极活性物质中的每层可以包含相同或不同的正极活性物质。正极活性物质为任何能够可逆地嵌入和脱嵌锂离子等金属离子的物质。
正极活性物质的种类没有特别限制，只要是能够以电化学方式吸藏和释放金属离子(例如，锂离子)即可。在一些实施例中，正极活性物质为含有锂和至少一种过渡金属的物质。在本申请的一些实施例中，正极活性物质选自 LiNixCoyMn(1-x-y)O2、LiCoO2或LiFePO4中的一种，其中0<x<1，0<y<1，x+y<1。
负极包括负极集流体和形成在所述负极集流体的一个或两个表面上的负极活性物质层，负极活性物质层包含负极活性物质。负极活性物质层可以是一层或多层，多层负极活性物质中的每层可以包含相同或不同的负极活性物质。负极活性物质为任何能够可逆地嵌入和脱嵌锂离子等金属离子的物质。在一些实施例中，负极活性物质的可充电容量大于正极活性物质的放电容量，以防止在充电期间锂金属无意地析出在负极上。
在本申请的一些实施例中，负极活性材料选自石墨类碳材料、硅氧材料、硅碳材料、或者金属锂中的任意一种或者至少两种的组合。
本申请实施例还提供一种用电设备，包括上述的二次电池，二次电池作为用电设备的供电电源。本申请的用电设备包括但不限于备用电源、电机、电动汽车、电动摩托车、助力自行车、自行车、电动工具、家庭用大型蓄电池等。
下面结合具体实施例进行说明。
实施例1、
本实施例提供一种电解液，电解液由锂盐、有机溶剂、第一添加剂和第二添加剂组成。
电解液具体配方：锂盐为六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂，有机溶剂由碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)和丙酸乙酯(EP) 混合而成，第二添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、氟磺酸锂、二氟磷酸锂，第一添加剂为三(三甲基硅基)硼酸酯、2,2,2-三氟乙基三氟甲烷磺酸酯。
本实施例提供的电解液的制备方法包括：
1)在氩气氛围中，将碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和丙酸乙酯按质量比25:20:35:20混合成有机溶剂；
2)然后将加入1.1mol的锂盐，其中六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂的摩尔比为8:3；
3)最后加入占电解液总质量为0.3％的碳酸亚乙烯酯、0.5％的氟代碳酸乙烯酯、0.2％的氟磺酸锂、1％的二氟磷酸锂、第一添加剂为0.5％的三(三甲基硅基)硼酸酯、0.5％的2,2,2-三氟乙基三氟甲烷磺酸酯，搅拌均匀，得到上述电解液。
实施例2、
本实施例的电解质的制备方法同实施例1，区别在于，本实施例中有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯按质量比25:20:55混合而成。
实施例3、
本实施例的电解质的制备方法同实施例1，区别在于，本实施例中有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯按质量比25:40:35混合而成。
实施例4、
本实施例的电解质的制备方法同实施例1，区别在于，本实施例中锂盐为 1.1mol/L六氟磷酸锂。
实施例5、
本实施例的电解质的制备方法同实施例1，区别在于，本实施例中第一添加剂为5％的三(三甲基硅基)硼酸酯和0.5％的2,2,2-三氟乙基三氟甲烷磺酸酯。
实施例6、
本实施例的电解质的制备方法同实施例1，区别在于，本实施例中第一添加剂为0.5％的三(三甲基硅基)硼酸酯和5％的2,2,2-三氟乙基三氟甲烷磺酸酯。
实施例7、
本实施例的电解质的制备方法同实施例1，区别在于，本实施例中第一添加剂为0.5％的硼酸三(2,2,2-三氟乙基)酯和0.5％的2,2,2-三氟乙基三氟甲烷磺酸酯。
实施例8、
本实施例的电解质的制备方法同实施例1，区别在于，本实施例中第一添加剂为0.5％的硼酸三烯丙酯和0.5％的2,2,2-三氟乙基三氟甲烷磺酸酯。
实施例9、
本实施例的电解质的制备方法同实施例1，区别在于，本实施例中第一添加剂为0.5％的三(三甲基硅基)硼酸酯和0.5％的叔丁基二甲硅基三氟甲磺酸酯。
实施例10、
本实施例的电解质的制备方法同实施例1，区别在于，本实施例中第一添加剂为0.5％的三(三甲基硅基)硼酸酯和0.5％的2,2,3,3-四氟丙基三氟甲烷磺酸酯。
实施例11、
本实施例的电解质的制备方法同实施例1，区别在于，本实施例中第一添加剂为0.1％的三(三甲基硅基)硼酸酯和0.5％的2,2,2-三氟乙基三氟甲烷磺酸酯。
实施例12、
本实施例的电解质的制备方法同实施例1，区别在于，本实施例中第一添加剂为0.5％的三(三甲基硅基)硼酸酯和0.1％的2,2,2-三氟乙基三氟甲烷磺酸酯。
实施例13、
本实施例的电解质的制备方法同实施例1，区别在于，本实施例中第一添加剂为0.5％的三(三甲基硅基)硼酸酯和8％的2,2,2-三氟乙基三氟甲烷磺酸酯。
实施例14、
本实施例的电解质的制备方法同实施例1，区别在于，本实施例中有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和丙酸乙酯按质量比28:22.5:39.5:10 混合而成。
实施例15、
本实施例的电解质的制备方法同实施例1，区别在于，本实施例中有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和丙酸乙酯按质量比22:17.5:30.5:30 混合而成。
实施例16、
本实施例的电解质的制备方法同实施例1，区别在于，本实施例中第二添加剂为0.6％的碳酸亚乙烯酯、1％的氟代碳酸乙烯酯、0.4％的氟磺酸锂、1％的二氟磷酸锂。
实施例17、
本实施例的电解质的制备方法同实施例1，区别在于，本实施例中第一添加剂为8％的三(三甲基硅基)硼酸酯和0.5％的2,2,2-三氟乙基三氟甲烷磺酸酯。
实施例18、
本实施例的电解质的制备方法同实施例1，区别在于，本实施例中第一添加剂为0.5％的三(三甲基硅基)硼酸酯和10％的2,2,2-三氟乙基三氟甲烷磺酸酯。
实施例19、
本实施例的电解质的制备方法同实施例1，区别在于，本实施例中有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和丙酸乙酯按质量比25:45:10:20混合而成。
实施例20、
本实施例的电解质的制备方法同实施例1，区别在于，本实施例中有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和丙酸乙酯按质量比19:15:26:40混合而成。
实施例21、
本实施例的电解质的制备方法同实施例1，区别在于，本实施例中第二添加剂为1％的碳酸亚乙烯酯、2％的氟代碳酸乙烯酯、1％的氟磺酸锂、2％的二氟磷酸锂。
对比例1、
本对比例的电解质的制备方法同实施例1，区别在于，本对比例中仅添加第二添加剂，未添加第一添加剂，第二添加剂为0.3％的碳酸亚乙烯酯、0.5％的氟代碳酸乙烯酯。
对比例2、
本对比例的电解质的制备方法同实施例1，区别在于，本对比例中仅添加第二添加剂，未添加第一添加剂，第二添加剂为0.3％的碳酸亚乙烯酯、0.5％的氟代碳酸乙烯酯、0.2％的氟磺酸锂。
对比例3、
本对比例的电解质的制备方法同实施例1，区别在于，本对比例中仅添加第二添加剂，未添加第一添加剂。
对比例4、
本对比例的电解质的制备方法同实施例1，区别在于，本对比例中仅添加 0.5％的三(三甲基硅基)硼酸酯，未添加磺酸酯类添加剂。
对比例5、
本对比例的电解质的制备方法同实施例1，区别在于，本对比例中仅添加第二添加剂，未添加第一添加剂，且有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯按质量比25:20:55混合而成。
将对比例1-5和实施例1-21所制得的电解液应用于锂离子电池中，用锂离子电池进行性能测试，采用NCM622为正极材料，石墨为负极材料，制备袋式软包电池，测试电池在60℃下的循环性能、60℃下的存储性能和-20℃下的直流阻抗(DCR)，测试电压范围为3.0V～4.2V，对比例1-5和实施例1-6 的测试结果如表1所示。
表1
Figure BDA0003846989760000121
由表中结果可知，将实施例1、实施例7～10和对比例1～3进行比较，实施例1、实施例7～10的低温DCR较低，且高温循环和存储性能较佳，对比例 1～3均为未添加第一添加剂的电解液，说明添加第一添加剂，可以起到降低低温DCR，并且提升高温循环和存储性能的作用。
将实施例1和对比例4进行比较，实施例1的低温DCR较低，且高温循环和存储性能较佳，对比例4为未添加磺酸酯类添加剂，说明同时添加硼酸酯类添加剂和磺酸酯类添加剂，能够显著的降低低温DCR，提升功率，并且也能够提升高温性能，这主要是这两种添加剂能够分别在正负极成膜，且成膜导电性高，阻抗较低，稳定性高，二者协同作用，有效抑制电解液的氧化分解，降低阻抗的同时也能提升高温性能。
将对比例3和对比例5进行比较，虽然对比例3的低温DCR较低，但其高温循环性能和存储性能却都低于对比例5，对比例3为未添加第一添加剂，对比例5为未添加第一添加剂，并且未添加羧酸酯有机溶剂，说明在没有磺酸酯类和硼酸酯类的添加剂存在时，添加羧酸酯溶剂虽然可以降低DCR，但是也会恶化循环和存储性能。
将实施例1和实施例2～3进行比较，得到实施例1DCR不仅降低，且高温循环和存储性能并没有出现恶化现象。实施例2～3均为未添加羧酸酯有机溶剂，说明加入羧酸酯溶剂能够提升低温下功率性能，且硼酸酯和磺酸酯类的添加剂能够构建更加稳定的界面，从而抑制羧酸酯类溶剂的分解，保证循环和存储。
将实施例1～3和实施例19进行比较，实施例19的碳酸二甲酯含量较高，增加碳酸二甲酯的含量虽然可以降低DCR，提升功率性能，但是会恶化循环的DCR增长，且会恶化存储产气(体积膨胀率)。
将实施例1和实施例4进行比较，实施例1的低温DCR较低，且高温循环和存储性能较佳，实施例1中锂盐还包括双氟磺酰亚胺锂，说明双氟磺酰亚胺锂可以显著降低低温DCR，提升功率，并且提升高温性能，主要是双氟磺酰亚胺锂低温下电导率更高，且热稳定性更好，能够高低温性能兼顾。
将实施例1、实施例5～6、实施例11～13和实施例17～18进行比较，实施例1、实施例5～6、实施例11～13的低温DCR较低，且高温循环和存储性能较佳，实施例17～18中硼酸酯类添加剂和磺酸酯类添加剂含量较高，但电池性能却不如前者，说明硼酸酯类添加剂和磺酸酯类添加剂应适量添加，过多的硼酸类和磺酸酯类添加剂都会恶化DCR，降低功率性能，且对循环和存储也没有进一步的提升作用，反而会有一定程度的恶化。
将实施例1、实施例14～15和实施例20进行比较，实施例20虽然低温 DCR较低，这是由于加入羧酸酯溶剂能够提升低温下功率性能，但高温循环和存储性能较差，实施例20中羧酸脂类有机溶剂含量较高，但电池高温性能却不如前者，说明羧酸脂类有机溶剂应适量添加。
将实施例1、实施例16和实施例21进行比较，实施例1、实施例16的低温DCR较低，且高温循环和存储性能较佳，实施例21中第二添加剂含量较高，但电池性能却不如前者，说明第二添加剂应适量添加。
本申请提供一种电解液，电解液中包括第一添加剂，能够抑制羧酸酯类溶剂对SEI膜的破坏，通过第一添加剂和羧酸酯类溶剂之间的协同作用，提高了体系的高温性能，从而进一步提升了体系的功率。
以上对本申请所提供的一种电解液、二次电池及用电设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种电解液，其特征在于，包括有机溶剂、锂盐和第一添加剂，所述第一添加剂包括硼酸酯类添加剂和磺酸酯类添加剂，所述硼酸酯类添加剂具有式I所示的结构，所述磺酸酯类添加剂具有式II所示的结构：
Figure FDA0003846989750000011
其中，R1、R2、R3、R4、R5分别独立选自经取代基取代或未取代的具有1至5个碳原子的烷基、经取代基取代或未取代的具有2至5个碳原子的烯基、经取代基取代或未取代的具有2至5个碳原子的炔基或经取代基取代或未取代的具有3至15个碳原子的烷基硅烷基；所述取代基包括-F、苯基、氰基或羧基中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述硼酸酯类添加剂包括硼酸三甲酯、硼酸三乙酯、硼酸三丙酯、硼酸三丁酯、硼酸三烯丙酯、三叔丁基硼酸酯、硼酸三(2,2,2-三氟乙基)酯、硼酸三(六氟异丙基)酯、三苯基硼酸酯、三(三甲基硅基)硼酸酯或三(三乙基硅基)硼酸酯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述磺酸酯类添加剂包括叔丁基二甲硅基三氟甲磺酸酯、三乙基硅基三氟甲磺酸酯、2,2,2-三氟乙基三氟甲烷磺酸酯、2,2,3,3-四氟丙基三氟甲烷磺酸酯、2,2-二氟乙基三氟甲磺酸酯、六氟异丙基三氟甲烷磺酸酯、2,2,3,3,3-五氟三氟甲烷磺酸丙酯、2-(三甲基硅基)苯基三氟甲烷磺酸酯、4-(三氟甲基)苯基三氟甲烷磺酸酯或三氟甲烷磺酸对甲苯酯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，以所述电解液的总质量计，所述第一添加剂的含量满足如下条件中的至少一者：
(a)所述硼酸酯类添加剂的质量百分比为0.1％～5％；
(b)所述磺酸酯类添加剂的质量百分比为0.1％～8％；
(c)所述硼酸酯类添加剂和所述磺酸酯类添加剂的含量比值为1:16～10:1。
5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述有机溶剂包括环状碳酸酯和链状碳酸酯，所述链状碳酸酯包括碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯；
优选地，以所述链状碳酸酯的总体积计，所述碳酸二甲酯的体积百分含量为26％～54％。
6.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述有机溶剂包括羧酸酯；
优选地，以所述有机溶剂的总体积计，所述羧酸酯的体积百分含量为10％～30％；
更优选地，所述羧酸酯包括丙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸丙酯、乙酸甲酯、乙酸甲酯或乙酸丙酯中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液还包括第二添加剂，所述第二添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、氟磺酸锂、二氟磷酸锂或四氟草酸磷酸锂中的至少三种；
优选地，以所述电解液的总质量计，所述第二添加剂的质量百分比为0.1％～3％。
8.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述锂盐包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂或四氟硼酸锂中的一种或多种。
9.二次电池，其特征在于，包括权利要求1～8任意一项所述的电解液。
10.用电设备，其特征在于，包括权利要求9所述的二次电池，所述二次电池作为所述用电设备的供电电源。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117393860A (zh) * 2023-12-12 2024-01-12 天津力神电池股份有限公司 快充电解液、电池注液方法及电池
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