CN116072970A - 一种锂离子电池电解液、锂离子电池以及用电设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种锂离子电池电解液、锂离子电池以及用电设备，属于锂离子电池制造领域。锂离子电池电解液包括氟代有机溶剂、锂盐和锂盐添加剂，锂盐添加剂具有如式I和/或式II所示的结构通式的吡啶基盐，吡啶基盐包括吡啶基硼酸锂和/或吡啶基磷酸锂：其中，R1～R3均独立选自氟取代的C1～C6的链状烷基、C2～C6的烯烃基、C2～C6的炔烃基、C6～C12的环状烯烃基、氰基以及C1～C5的腈基中的一种，通过该锂离子电池电解液，能够在一定程度上改善锂离子电池在高电压下的循环性能。
Description
技术领域
本申请涉及锂离子电池制造领域，具体而言，涉及一种锂离子电池电解液、锂离子电池以及用电设备。
背景技术
现有技术中，常用的锂盐添加剂(例如二氟草酸硼酸锂、二氟磷酸锂和双草酸硼酸锂等)在高电压下(4.5V以上)应用时，特别是应用电压在4.8V以上的环境中，存在对应锂离子电池的循环性能欠佳的问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种锂离子电池电解液、锂离子电池以及用电设备，能够在一定程度上改善锂离子电池在高电压下的循环性能。
本申请的实施例是这样实现的：
第一方面，本申请实施例提供一种锂离子电池电解液，包括氟代有机溶剂、锂盐和锂盐添加剂。锂盐添加剂具有如式I和/或式II所示的结构通式的吡啶基盐，吡啶基盐包括吡啶基硼酸锂和/或吡啶基磷酸锂：
其中，R1～R3均独立选自氟取代的C1～C6的链状烷基、C2～C6的烯烃基、C2～C6的炔烃基、C6～C12的环状烯烃基、氰基以及C1～C5的腈基中的一种。
上述技术方案中，电池电解液中具有上述结构通式的锂盐添加剂吡啶基盐，相较于现有的锂盐添加剂(现有锂盐添加剂在氟代有机溶剂的溶解度较低且成膜电位较低，导致负极形成的SEI膜缺锂)，本申请实施例提供的锂盐添加剂在氟代有机溶剂中拥有较高的溶解度，再加上其成膜电位较高，使得电池在高电压应用环境下的负极能够形成富含锂的SEI膜，从而能够在一定程度上改善电池负极在高电压下形成的SEI膜缺锂的问题，进而改善对应锂离子电池在高电压下的循环性能。
在一些可选的实施方案中，锂盐添加剂包括如下化合物结构中的一种或多种：
采用上述结构式的锂盐添加剂，相较于采用其他结构式的锂盐添加剂，能够更好地提高电池负极在高压下形成的SEI膜中的锂含量，从而更好地提升对应锂离子电池在高电压下的循环性能。
在一些可选的实施方案中，锂盐添加剂包括吡啶基硼酸锂和吡啶基磷酸锂。
上述技术方案中，锂盐添加剂同时含有两种结构体系的吡啶基盐，相较于仅含有其中一种结构体系的吡啶基盐(仅有其中一种结构体系的吡啶基盐时，电池性能总体都能得到提升，但部分性能提升不足，再加上两种结构体系的吡啶基盐的性能提升幅度并不完全相同)，能够更为全面地提升电池的循环性能。
在一些可选的实施方案中，在锂离子电池电解液中，吡啶基硼酸锂与吡啶基磷酸锂的质量之比为1：(1～2)。
上述技术方案中，当两种结构体系的锂盐添加剂共存时，吡啶基磷酸锂的质量占比略多一些，能够使得电池在高温下的电学综合性能提升较为明显。
在一些可选的实施方案中，锂离子电池电解液中的锂盐添加剂的质量百分比为0.1～5％；
可选地，锂离子电池电解液中的锂盐添加剂的质量百分比为0.5～2％。
上述技术方案中，将锂离子电池电解液中的锂盐添加剂的质量百分比限定在0.1～5％的范围，能够使得负极形成的SEI膜中具有适宜含量的锂，从而使得对应电池在高压下具有较好的循环性能。
进一步地，将锂离子电池电解液中的锂盐添加剂的质量百分比限定在0.5～2％的范围，能够使得对应电池在高压下具有更好的循环性能。
在一些可选的实施方案中，锂离子电池电解液中的锂盐的质量百分比为12～15％。
上述技术方案中，将锂盐的用量限定在上述范围，能够使得电解液中的锂盐具有适宜的用量，从而使得对应电池在高压下具有较好的循环性能。
在一些可选的实施方案中，锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲基磺酸锂和双三氟甲基磺酰亚胺锂中的至少一种。
本申请的方案能够较好地适用于上述多种锂盐体系，提供了更多的可实施方案，从而便于进行推广应用；此外，相较于采用其他种类的锂盐(例如高氯酸锂、二氟磷酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、六氟铝酸锂、六氟砷酸锂和全氟烷基磺酰甲基锂)，采用本申请实施例提供的锂盐能够使得对应电池在高压下具有更好的循环性能。
在一些可选的实施方案中，氟代有机溶剂包括氟代碳酸乙烯酯、双氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸丙烯酯、氟代碳酸甲乙酯、氟代碳酸二甲酯、氟代碳酸二乙酯、氟代乙酸乙酯，氟代乙酸丙酯、氟代丙酸乙酯和氟代丙酸丙酯中的至少一种。
本申请的方案能够较好地适用于上述多种氟代有机溶剂体系，提供了更多的可实施方案，从而便于进行推广应用。
第二方面，本申请实施例提供一种锂离子电池，包括壳体、电极组件以及如第一方面实施例提供的锂离子电池电解液。电极组件容纳于壳体内；锂离子电池电解液容纳于壳体内。
该实施方式中，锂离子电池包括如第一方面实施例提供的锂离子电池电解液，在高电压下进行应用时，能够使得电池负极形成富含锂的SEI膜，从而改善对应锂离子电池在高电压下的循环性能。
在一些可选的实施方案中，电极组件满足以下条件(a)和/或(b)；
(a)电极组件的电池正极中，正极活性材料包括过渡金属磷酸盐、过渡金属氧化物锂盐、和过渡金属硫化物中的至少一种；
可选地，正极活性材料包括具有尖晶石结构的镍锰酸锂；
(b)电极组件的电池负极中，负极活性材料包括石墨、软碳、硬碳、硅、硅氧化合物和硅碳复合物中的至少一种。
本申请的方案能够较好地适用于上述多种正极活性材料体系以及负极活性材料体系，提供了更多的可实施方案，从而便于进行推广应用；其中，由于尖晶石结构的镍锰酸锂(比如LiNi0.5Mn1.5O4)通常需要在电压达到3.5V及以上的条件下才会脱锂参与负极成膜，而常规的锂盐添加剂的成膜电压较低，使得该类型电池在高压下形成的SEI膜存在更为严重的缺锂问题，故本申请的方案特别适用于尖晶石结构的镍锰酸锂的正极活性材料电池。
第三方面，本申请实施例提供一种用电设备，包括如第二方面实施例提供的锂离子电池。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
需要说明的是，本申请中的“和/或”，如“特征1和/或特征2”，均是指可以单独地为“特征1”、单独地为“特征2”、“特征1”加“特征2”，该三种情况。
另外，在本申请的描述中，除非另有说明，“一种或多种”中的“多种”的含义是指两种及两种以上；“数值a～数值b”的范围包括两端值“a”和“b”，“数值a～数值b+计量单位”中的“计量单位”代表“数值a”和“数值b”二者的“计量单位”。
现有技术中，为了满足锂离子电池在高电压环境下应用时的循环性能要求，通常会用到耐高压的氟代有机溶剂，同时，还会在电解液中添加锂盐添加剂，以便在电池负极形成SEI膜来优化电池性能，但是，目前的锂盐添加剂(比如二氟草酸硼酸锂、二氟磷酸锂和双草酸硼酸锂等)在氟代有机溶剂中存在溶解度较低的问题(溶解度通常不到0.2％)，再加上这些锂盐添加剂的成膜电压较低，通常在2.0V左右(即高电压下的剩余含量较低)，使得电池负极形成的SEI膜中存在缺锂的问题，特别是对于应用电压在4.5V及以上的锂离子电池，导致含有这些锂盐添加剂的电池在高电压下的循环性能欠佳。
基于此，发明人研究发现：将特定结构体系的吡啶基盐作为锂盐添加剂，其不仅在氟代有机溶剂具有较高的溶解度，同时，其还具有较高的成膜电压，能够使得电池在高电压应用环境下的负极形成富含锂的SEI膜，进而改善对应锂离子电池在高电压下的循环性能。
第一方面，本申请实施例提供一种锂离子电池电解液，包括氟代有机溶剂、锂盐和锂盐添加剂。锂盐添加剂具有如式I和/或式II所示的结构通式的吡啶基盐，吡啶基盐包括吡啶基硼酸锂和/或吡啶基磷酸锂：
其中，R1～R3均独立选自氟取代的C1～C6的链状烷基、C2～C6的烯烃基、C2～C6的炔烃基、C6～C12的环状烯烃基、氰基以及C1～C5的腈基中的一种。
本申请中，电池电解液中具有上述结构通式的锂盐添加剂吡啶基盐，相较于现有的锂盐添加剂(现有锂盐添加剂在氟代有机溶剂的溶解度较低且成膜电位较低)，本申请实施例提供的锂盐添加剂在氟代有机溶剂中拥有较高的溶解度，再加上其成膜电位较高，使得电池在高电压应用环境下的负极能够形成富含锂的SEI膜，从而能够在一定程度上改善电池负极在高电压下形成的SEI膜缺锂的问题，进而改善对应锂离子电池在高电压下的循环性能。
作为一种示例，锂盐添加剂包括如下化合物结构中的一种或多种：
该实施方式中，采用上述结构式的锂盐添加剂，相较于采用其他结构式的锂盐添加剂，能够更好地提高电池负极在高压下形成的SEI膜中的锂含量，从而更好地提升对应锂离子电池在高电压下的循环性能。
可以理解的是，不同结构体系的吡啶基盐在理化性能上存在部分差异，相应地，会使得对电池的循环性能的提升效果略有不同，为了能够更为全面地提升对应电池的循环性能，可以对锂盐添加剂的组成进行调整。
作为一种示例，锂盐添加剂包括吡啶基硼酸锂和吡啶基磷酸锂。
该实施方式中，锂盐添加剂同时含有两种结构体系的吡啶基盐，相较于仅含有其中一种结构体系的吡啶基盐(仅有其中一种结构体系的吡啶基盐时，电池性能总体都能得到提升，但部分性能提升不足，再加上两种结构体系的吡啶基盐的性能提升幅度并不完全相同)，能够更为全面地提升电池的循环性能。
需要说明的是，当两种结构体系的吡啶基盐共存时，二者的质量之比不做限定，可以根据实际需要进行调整。
作为一种示例，在锂离子电池电解液中，吡啶基硼酸锂与吡啶基磷酸锂的质量之比为1：(1～2)，例如但不限于质量之比为1：1、1：1.2、1：1.4、1：1.6、1：1.8和1：2中的任意一者点值或任意二者之间的范围值。
该实施方式中，当两种结构体系的锂盐添加剂共存时，吡啶基磷酸锂的质量占比略多一些，能够使得电池在高温下的电学综合性能提升较为明显。
需要说明的是，电解液中的锂盐添加剂的用量不做限定，可以根据实际需要进行调整。
作为一种示例，锂离子电池电解液中的锂盐添加剂的质量百分比为0.1～5％，例如但不限于质量百分比为0.1％、0.5％、1％、2％、3％、4％和5％中的任意一者点值或任意二者之间的范围值。
可选地，锂离子电池电解液中的锂盐添加剂的质量百分比为0.5～2％，例如但不限于质量百分比为0.5％、1％、1.5％和2％中的任意一者点值或任意二者之间的范围值。
该实施方式中，将锂离子电池电解液中的锂盐添加剂的质量百分比限定在0.1～5％的范围，能够使得负极形成的SEI膜中具有适宜含量的锂，从而使得对应电池在高压下具有较好的循环性能。
进一步地，将锂离子电池电解液中的锂盐添加剂的质量百分比限定在0.5～2％的范围，能够使得对应电池在高压下具有更好的循环性能。
需要说明的是，电解液中的锂盐的用量不做限定，可以根据实际需要进行调整。
作为一种示例，锂离子电池电解液中的锂盐的质量百分比为12～15％，例如但不限于质量百分比为12％、13％、14％和15％中的任意一者点值或任意二者之间的范围值。
该实施方式中，将锂盐的用量限定在12～15％的范围，能够使得电解液中的锂盐具有适宜的用量，从而使得对应电池在高压下具有较好的循环性能。
需要说明的是，锂盐的种类不做限定，可以根据实际需要进行调整。
作为一种示例，锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲基磺酸锂和双三氟甲基磺酰亚胺锂中的至少一种。
该实施方式中，本申请的方案能够较好地适用于上述多种锂盐体系，提供了更多的可实施方案，从而便于进行推广应用；此外，相较于采用其他种类的锂盐(例如高氯酸锂、二氟磷酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、六氟铝酸锂、六氟砷酸锂和全氟烷基磺酰甲基锂)，采用本申请实施例提供的锂盐能够使得对应电池在高压下具有更好的循环性能。
需要说明的是，氟代有机溶剂的种类不做限定，可以根据实际需要进行调整。
作为一种示例，氟代有机溶剂包括氟代碳酸乙烯酯、双氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸丙烯酯、氟代碳酸甲乙酯、氟代碳酸二甲酯、氟代碳酸二乙酯、氟代乙酸乙酯，氟代乙酸丙酯、氟代丙酸乙酯和氟代丙酸丙酯中的至少一种。
该实施方式中，本申请的方案能够较好地适用于上述多种氟代有机溶剂体系，提供了更多的可实施方案，从而便于进行推广应用；同时，上述类型的氟代有机溶剂具有较好的耐高压性能。
在其他可能的实施方式中，锂离子电池电解液还包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和碳酸甲丙酯中的至少一种。
该实施方式中，锂离子电池电解液中包括一些其他类型的有机溶剂，能够更为全面地提升电池在高压下的循环性能。
第二方面，本申请实施例提供一种锂离子电池，包括壳体、电极组件以及如第一方面实施例提供的锂离子电池电解液。电极组件容纳于壳体内；锂离子电池电解液容纳于壳体内。
本申请中，锂离子电池包括如第一方面实施例提供的锂离子电池电解液，在高电压下进行应用时，能够使得电池负极形成富含锂的SEI膜，从而改善对应锂离子电池在高电压下的循环性能。
需要说明的是，正极活性材料和负极活性材料的种类不做限定，可以根据实际需要进行调整。
作为一种示例，电极组件满足以下条件(a)和/或(b)；
(a)电极组件的电池正极中，正极活性材料包括过渡金属磷酸盐、过渡金属氧化物锂盐、和过渡金属硫化物中的至少一种。
(b)电极组件的电池负极中，负极活性材料包括石墨、软碳、硬碳、硅、硅氧化合物和硅碳复合物中的至少一种。
该实施方式中，本申请的方案能够较好地适用于上述多种正极活性材料体系以及负极活性材料体系，提供了更多的可实施方案，从而便于进行推广应用。
作为一种示例，正极活性材料包括具有尖晶石结构的镍锰酸锂。
该实施方式中，将尖晶石结构的镍锰酸锂(比如LiNi0.5Mn1.5O4)作为正极活性材料，是由于该类正极活性材料通常需要在电压达到3.5V及以上的条件下才会脱锂参与负极成膜，再加上常规的锂盐添加剂的成膜电压较低(通常在2.0V左右)，使得该类型电池在高压下形成的SEI膜存在更为严重的缺锂问题，故本申请的方案特别适用于尖晶石结构的镍锰酸锂的正极活性材料电池。
需要说明的是，对于锂离子电池中未做特别说明的结构，均可以按照本领域常规选择进行设置。
第三方面，本申请实施例提供一种用电设备，包括如第二方面实施例提供的锂离子电池。
需要注意的是，用电设备的类型不做限定，例如为手机、便携式设备、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器、电动玩具、储能装置和电动工具等。
以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本申请实施例提供一种锂离子电池电解液的制备方法，包括以下步骤：
将碳酸乙烯酯(EC)和氟代碳酸甲乙酯(FEMC)按照比例2：8混合，得到混合有机溶剂；然后，向混合有机溶剂中加入六氟磷酸锂(LiPF6)和化合物1并混合均匀，得到锂离子电池电解液；其中，按照质量百分比计，混合有机溶剂：六氟磷酸锂：化合物1＝87.9：12：0.1。
实施例2
本申请实施例提供一种锂离子电池电解液的制备方法，其与实施例1的区别仅在于：混合有机溶剂：六氟磷酸锂：化合物1＝80：15：5。
实施例3
本申请实施例提供一种锂离子电池电解液的制备方法，其与实施例1的区别仅在于：化合物1的质量百分比为0.05％，且化合物1质量的变化通过氟代碳酸甲乙酯(FEMC)的用量来调整。
实施例4
本申请实施例提供一种锂离子电池电解液的制备方法，其与实施例2的区别仅在于：化合物1的质量百分比为8％，且化合物1质量的变化通过氟代碳酸甲乙酯(FEMC)的用量来调整。
实施例5
本申请实施例提供一种锂离子电池电解液的制备方法，其与实施例1的区别仅在于：化合物1的质量百分比为0.5％，且化合物1质量的变化通过氟代碳酸甲乙酯(FEMC)的用量来调整。
实施例6
本申请实施例提供一种锂离子电池电解液的制备方法，其与实施例2的区别仅在于：化合物1的质量百分比为2％，且化合物1质量的变化通过氟代碳酸甲乙酯(FEMC)的用量来调整。
实施例7
本申请实施例提供一种锂离子电池电解液的制备方法，其与实施例1的区别仅在于：将化合物1替换为化合物2。
实施例8
本申请实施例提供一种锂离子电池电解液的制备方法，其与实施例1的区别仅在于：将化合物1替换为化合物3。
实施例9
本申请实施例提供一种锂离子电池电解液的制备方法，其与实施例1的区别仅在于：将化合物1替换为化合物4。
实施例10
本申请实施例提供一种锂离子电池电解液的制备方法，其与实施例1的区别仅在于：将化合物1替换为0.25％的化合物1和0.25％的化合物2。
实施例11
本申请实施例提供一种锂离子电池电解液的制备方法，其与实施例1的区别仅在于：将化合物1替换为化合物5。
实施例12
本申请实施例提供一种锂离子电池电解液的制备方法，其与实施例1的区别仅在于：将化合物1替换为化合物6。
实施例13
本申请实施例提供一种锂离子电池电解液的制备方法，其与实施例1的区别仅在于：将化合物1替换为化合物7。
实施例14
本申请实施例提供一种锂离子电池电解液的制备方法，其与实施例1的区别仅在于：将化合物1替换为化合物8。
实施例15
本申请实施例提供一种锂离子电池电解液的制备方法，其与实施例5的区别仅在于：将化合物1替换为0.25％的化合物1和0.25％的化合物5。
实施例16
本申请实施例提供一种锂离子电池电解液的制备方法，其与实施例14的区别仅在于：将化合物1替换为0.2％的化合物1和0.3％的化合物5。
实施例17
本申请实施例提供一种锂离子电池电解液的制备方法，其与实施例1的区别仅在于：将六氟磷酸锂(LiPF6)替换为六氟铝酸锂(LiAlF6)。
对比例1
本申请实施例提供一种锂离子电池电解液的制备方法，其与实施例1的区别仅在于：将化合物1替换为二氟草酸硼酸锂(C2BF2LiO4)。
对比例2
本申请实施例提供一种锂离子电池电解液的制备方法，其与实施例1的区别仅在于：将化合物1替换为具有如下化合物结构的化合物9。
对比例3
本申请实施例提供一种锂离子电池电解液的制备方法，其与实施例1的区别仅在于：将化合物1替换为具有如下化合物结构的化合物10。
为了更好地理解技术方案，实施例1～17以及对比例1～3的具体组分配比见表1。
表1锂离子电池电解液的组分配比表
需要说明的是，表1中的余量指的是100减去锂盐和锂盐添加剂的质量百分比以后剩余的质量百分比。
试验例1
电学性能测试
测试方法：
将实施例1～17和对比例1～3制备得到的锂离子电池电解液分别组装成电池并对应编号，然后，分别对电池的25℃、45℃循环300周的容量保持率以及60℃下7天存储的容量保持率、容量恢复率和厚度膨胀率进行测试。
其中，
电池的组装按照如下方法进行：
S1按96.8：2.0：1.2的质量比混合LiNi0.5Mn1.5O4(正极活性材料)、导电碳黑(导电剂)和聚偏二氟乙烯(粘结剂)并分散在N-甲基-2-吡咯烷酮中，得到正极浆料；然后，将正极浆料均匀涂布在铝箔的两面上；然后，依次经过烘干、压延和真空干燥，用超声波焊机焊上铝制引出线后得到厚度在125μm的正极片。
S2按95：1.5：1.5：2的质量比混合石墨(负极活性材料)、导电碳黑(导电剂)、丁苯橡胶和羧甲基纤维素(粘结剂)，分散在去离子水中，得到负极浆料；然后，将负极浆料涂布在铜箔的两面上；然后，依次经过烘干、压延和真空干燥，用超声波焊机焊上镍制引出线后得到厚度在150μm的负极片。
S3将制备得到的正极片、负极片和离子隔膜(16μm厚的PE陶瓷隔膜)经卷绕制备得到裸电芯，然后，将裸电芯和壳体以及实施例1～17和对比例1和2制备得到的锂离子电池电解液组装成电池。
电池对应的电学参数的测试以及相应的计算公式如下：
电池的25℃循环300次容量保持率测试：将锂离子电池置于室温下，然后在0.33C电流下对锂离子电池进行300次充放电循环，测试电压窗口为3.0～4.9V，记录第300次循环的放电保持容量。
电池的45℃循环300次容量保持率测试：将锂离子电池置于45℃恒温箱中静置4h，然后在0.33C电流下对锂离子电池进行300次充放电循环，测试电压窗口为3.0～4.9V，记录第300次循环的放电保持容量。
电池60℃下7天存储厚度膨胀率、容量保持以及容量恢复测试：测试并记录锂离子电池的初始厚度和0.33C放电初始容量；然后将电池在0.33C电流下恒流恒压充电至4.9V，置于60℃防爆烘箱中，存储7天后在烘箱中测试电池热测厚度，之后将电池取出冷却至室温，测试其0.33C放电至3.0V的放电保持容量和恢复容量。
计算公式如下：
300次循环容量保持率(％)＝(第300次放电保持容量/第1次循环放电容量)×100％；
存储容量保持率(％)＝保持容量/初始容量×100％；
容量恢复率(％)＝恢复容量/初始容量×100％；
厚度膨胀率(％)＝(热测厚度-初始厚度)/初始厚度×100％。
表2电学性能测试结果
参阅表2，由实施例1、实施例7～9以及实施例11～14和对比例1的测试结果可知，采用本申请实施例提供的吡啶盐作为锂盐添加剂，相较于采用常规的锂盐添加剂，前者对应的锂离子电池在高电压下具有更好的循环性能。
由实施例1～2以及实施例3～4的测试结果可知，将吡啶盐的用量限定在优选的范围内(即0.1～5％)，相较于不在优选范围内，前者对应的锂离子电池在高电压下具有更好的循环性能。
由实施例1～2以及实施例5～6的测试结果可知，将吡啶盐的用量限定在更优选的范围内(即0.5～2％)，相较于不在更优选范围内，者对应的锂离子电池在高电压下具有更好的循环性能。
由实施例1、实施例7～8与实施例11～14的测试结果可知，吡啶盐的添加量一定的情况下，添加本申请实施例提供的一种吡啶基硼酸盐或一种吡啶基磷酸盐，对应的锂离子电池在高电压下的循环性能较为接近，但前者对应的锂离子电池在常温下的循环性能较佳(由于硼元素还原性更强，常温下更容易还原成膜)，而后者对应的锂离子电池在高温下的循环性能较佳(由于磷原子半径大、键能强，形成的有机SEI膜化合物高温下更稳定)。
由实施例5和实施例10的测试结果可知，吡啶盐的添加量一定的情况下，添加本申请实施例提供的一种吡啶基硼酸盐或多种吡啶基硼酸盐，对应锂离子电池在高电压下均具有较好的循环性能且循环性能接近。
由实施例5和实施例15的测试结果可知，吡啶盐的添加量一定的情况下，本申请实施例提供的吡啶基硼酸盐和吡啶基磷酸盐共用时，相较于仅采用其中一种作为锂盐添加剂，由于二者存在互补作用，对应的锂离子电池在高电压下具有更好的循环性能。
由实施例15和实施例16的测试结果可知，当吡啶基硼酸盐和吡啶基磷酸盐共用时，吡啶基磷酸盐的用量较多，对应的锂离子电池在高温下的循环性能较佳。
由实施例1和实施例17的测试结果可知，采用本申请实施例提供的锂盐，相较于采用常规的锂盐，前者对应的锂离子电池在高电压下具有更好的循环性能。
由实施例1和实施例17的测试结果可知，采用本申请实施例提供的锂盐，相较于采用常规的锂盐，前者对应的锂离子电池在高电压下具有更好的循环性能。
由实施例1、7～9、11～14和对比例2、3的测试结果可知，采用本申请实施例提供的具有特定结构的吡啶盐，相较于采用具有常规结构的吡啶盐，前者对应的锂离子电池在高电压下具有更好的循环性能。
以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
Claims (11)
1.一种锂离子电池电解液，其特征在于，包括氟代有机溶剂、锂盐和锂盐添加剂，所述锂盐添加剂具有如式I和/或式II所示的结构通式的吡啶基盐，所述吡啶基盐包括吡啶基硼酸锂和/或吡啶基磷酸锂：
其中，R1～R3均独立选自氟取代的C1～C6的链状烷基、C2～C6的烯烃基、C2～C6的炔烃基、C6～C12的环状烯烃基、氰基以及C1～C5的腈基中的一种。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述锂盐添加剂包括如下化合物结构中的一种或多种：
3.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述锂盐添加剂包括所述吡啶基硼酸锂和所述吡啶基磷酸锂。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池电解液，其特征在于，在所述锂离子电池电解液中，所述吡啶基硼酸锂与所述吡啶基磷酸锂的质量之比为1：(1～2)。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述锂离子电池电解液中的所述锂盐添加剂的质量百分比为0.1～5％；
可选地，所述锂离子电池电解液中的所述锂盐添加剂的质量百分比为0.5～2％。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述锂离子电池电解液中的所述锂盐的质量百分比为12～15％。
7.根据权利要求6所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲基磺酸锂和双三氟甲基磺酰亚胺锂中的至少一种。
8.根据权利要求1～4中任一项所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述氟代有机溶剂包括氟代碳酸乙烯酯、双氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸丙烯酯、氟代碳酸甲乙酯、氟代碳酸二甲酯、氟代碳酸二乙酯、氟代乙酸乙酯，氟代乙酸丙酯、氟代丙酸乙酯和氟代丙酸丙酯中的至少一种。
9.一种锂离子电池，其特征在于，包括：
壳体；
电极组件，所述电极组件容纳于所述壳体内；以及
如权利要求1～8中任一项所述的锂离子电池电解液，所述锂离子电池电解液容纳于所述壳体内。
10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述电极组件满足以下条件(a)和/或(b)；
(a)所述电极组件的电池正极中，正极活性材料包括过渡金属磷酸盐、过渡金属氧化物锂盐、和过渡金属硫化物中的至少一种；
可选地，所述正极活性材料包括具有尖晶石结构的镍锰酸锂；
(b)所述电极组件的电池负极中，负极活性材料包括石墨、软碳、硬碳、硅、硅氧化合物和硅碳复合物中的至少一种。
11.一种用电设备，其特征在于，所述用电设备包括如权利要求9或10所述的锂离子电池。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116864811A (zh) * | 2023-08-30 | 2023-10-10 | 香河昆仑新能源材料股份有限公司 | 一种高温性能优异的电池电解液及锂离子电池 |
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2023
- 2023-03-08 CN CN202310217726.XA patent/CN116072970A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116864811A (zh) * | 2023-08-30 | 2023-10-10 | 香河昆仑新能源材料股份有限公司 | 一种高温性能优异的电池电解液及锂离子电池 |
| CN116864811B (zh) * | 2023-08-30 | 2023-11-28 | 香河昆仑新能源材料股份有限公司 | 一种高温性能优异的电池电解液及锂离子电池 |
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