CN117501505A - 一种含有硅酸酯的二次电池及用电装置 - Google Patents

一种含有硅酸酯的二次电池及用电装置 Download PDF

Info

Publication number
CN117501505A
CN117501505A CN202280043190.8A CN202280043190A CN117501505A CN 117501505 A CN117501505 A CN 117501505A CN 202280043190 A CN202280043190 A CN 202280043190A CN 117501505 A CN117501505 A CN 117501505A
Authority
CN
China
Prior art keywords
secondary battery
silicate
compound
lithium
battery according
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
Application number
CN202280043190.8A
Other languages
English (en)
Inventor
徐宁波
邹海林
陈培培
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Original Assignee
Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Contemporary Amperex Technology Co Ltd filed Critical Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Publication of CN117501505A publication Critical patent/CN117501505A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • H01M10/056—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
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/386—Silicon or alloys based on silicon
    • 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
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • 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
    • 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
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/587—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • 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)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本申请涉及一种二次电池，其含有硅酸酯和/或其衍生物，其中所述硅酸酯和/或其衍生物在环状或非环状结构中包含结构或在环状结构中包含

Description

一种含有硅酸酯的二次电池及用电装置 技术领域
本申请涉及一种含有具有特定结构的硅酸酯和/或其衍生物的二次电池以及包含该二次电池的电池包及其用电装置。
背景技术
二次电池因其成本低、寿命长、安全性好等特点成为最受欢迎的能量存储系统，现已被广泛应用于纯电动汽车、混合电动汽车以及智能电网等领域。在构建二次电池的体系中，三元正极材料(LiNi xCo yM zO 2，1≥x≥0，1≥y≥0，x+y＜1,M＝Mn,Al)具有较高的工作电压、大容量、低成本和低毒等优点，是锂离子二次电池正极的优选。并且，随着三元材料中镍含量的提高，又可以进一步提高锂离子电池的储存能力。但高镍材料(LiNi xCo yM zO 2，x≥0.6)在较高的工作电压下会发生结构变化，产生微裂纹。随着镍含量的提高，正极材料表面的氧化性也会显著增加，降低界面稳定性。界面的不稳定性会进一步导致电池可逆容量的快速衰降，也会引起电池阻抗的增加。此外，由于LiPF 6基电解液中HF酸的存在，在循环过程中高镍正极材料会被攻击导致过渡金属离子溶出，对正极材料的结构造成损坏。而溶出的过渡金属离子还会迁移并沉积在负极表面，对负极的SEI膜造成影响。正极活性位点的催化反应、正极材料的结构不可逆相变和过渡金属离子的溶出，都是影响电池性能的关键因素。
因此，目前仍然需要提供一种二次电池，其具有改善的界面稳定性，从而实现更令人满意的电池动力学性能。
发明内容
本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于提供一种二次电池，以解决界面稳定性不足以及进一步改善电池动力学性能的技术问题。
为了达到上述目的，本申请第一方面提供一种二次电池，其含有硅酸酯和/或其衍生物，其中所述硅酸酯和/或其衍生物在环状或非环状结构中包含 结构或在环状结构中包含 结构。
在本申请中，所述硅酸酯和/或其衍生物可包含于所述二次电池的电解液中。其可作为所述电解液中的溶剂、助溶剂和/或添加剂。在任意实施方式中，所述硅酸酯和/或其衍生物在所述电解液中的占比为0.001重量％～90重量％。所述硅酸酯和/或其衍生物在所述电解液中的占比可根据其具体用途而在宽范围内进一步调整，从而实现对二次电池的不同程度的性能调节。
在任意实施方式中，所述硅酸酯和/或其衍生物可具有环状或非环状的结构。通过在电解液中包含如上所述的硅酸酯和/或其衍生物，本申请的二次电池可具有明显改善的界面稳定性，从而使得所述二次电池在多次充放电循环之后仍然能够保持令人满意的循环稳定性和容量保持率。
在任意实施方式中，当所述硅酸酯和/或其衍生物为环状结构时，所述环为3至6元环。通过选择具有特定数量环单元的环状结构的硅酸酯和/或其衍生物，可使得本申请的二次电池的界面稳定性得到进一步改善。
在任意实施方式中，所述硅酸酯具有如下式1至式15所示的结构：
其中，R 11至R 16以及R 21至R 24各自独立地选自H、卤素、取代或未取代的C 1-C 10烷基、取代或未取代的C 2-C 10烯基、取代或未取代的C 2-C 10炔基、取代或未取代的C 6-C 14芳基、羰基、羧基、酯基、腈基、醚基，其中在取代的情况下，取代基选自卤素，或者
R 11至R 16以及R 21至R 24中的两个基团与其所连接的基团一起形成4至6元杂环，
或者所述硅酸酯的衍生物衍生自具有式1至式15所示结构的硅酸酯。通过选择具有如上式所限定的特定化学结构的硅酸酯和/或其衍生物，可得到具有明显改善的循环稳定性的二次电池。
在任意实施方式中，所述硅酸酯具有选自式1、式2、式5、式13以及式15中的一种或多种的结构。在任意实施方式中，R 11至R 16以及R 21至R 24各自独立地选自H和C 1-C 6烷基。在进一步的实施方式中，所述硅酸酯具有式1的结构，其中R 11为甲基且R 12为乙基；或所述硅酸酯具有式2的结构，其中R 21和R 22均为H；或所述硅酸酯具有式5的结构，其中R 21和R 22均为H；或所述硅酸酯具有式13的结构，其中R 11、R 12、R 21和R 22均 为H；或所述硅酸酯具有式15的结构，其中R 21至R 24均为H。通过进一步选择所述硅酸酯的化学结构式以及其中取代基团的种类，可进一步调节所述硅酸酯的稳定作用，从而控制所述二次电池的循环性能。
在任意实施方式中，所述二次电池的正极活性材料选自磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物、锂镍钴铝氧化物、富锂材料、钠氧化合物、钾氧化合物以及上述化合物添加其他过渡金属或非过渡金属得到的化合物中的一种或多种。
在任意实施方式中，所述二次电池的负极活性材料选自石墨、软碳、硬碳、中间相碳微球、碳纤维、碳纳米管、单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、钛酸锂、锂金属、钠金属、钾金属以及上述材料中添加其他过渡金属或非过渡金属得到的化合物中的一种或多种。
在任意实施方式中，所述二次电池还包含选自链状碳酸酯、环状碳酸酯、羧酸酯、醚中的一种或多种的有机溶剂。其中，所述有机溶剂包括碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、γ-丁内酯、甲酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、四氢呋喃、二甲醚、二乙醚、乙二醇二甲醚中的一种或多种。
在任意实施方式中，所述二次电池还包含选自含有不饱和键的环状碳酸酯化合物、卤素取代的环状碳酸酯化合物、硫酸酯化合物、亚硫酸酯化合物、磺酸内酯化合物、二磺酸化合物、腈化合物、芳香化合物、异氰酸酯化合物、磷腈化合物、环状酸酐化合物、亚磷酸酯化合物、磷酸酯化合物、硼酸酯化合物、羧酸酯化合物中的一种或多种的电解液添加剂。
在任意实施方式中，所述二次电池还包含选自LiPF 6、LiBF 4、LiBOB、LiAsF 6、Li(FSO 2) 2N、LiCF 3SO 3以及LiClO 4中的一种或多种的电 解质盐。
在任意实施方式中，所述二次电池包含具有类凝胶结构的锂硅酸盐。所述锂硅酸盐的类凝胶结构可覆盖在正极活性材料界面上，进一步增加其界面稳定性。
本申请的第二方面提供一种电池包，其包括选自本申请的第一方面的二次电池。
本申请的第三方面提供一种用电装置，其包括选自本申请的第一方面的二次电池或者本申请的第二方面的电池包。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。
图1是本申请一个实施方式中的锂离子二次电池的示意图。
图2是图1所示的本申请一个实施方式中的锂离子二次电池的分解图。
图3是本申请一个实施方式中的电池包的示意图。
图4是图3所示的本申请一个实施方式中的电池包的分解图。
图5是本申请一个实施方式中的电池包用作电源的装置的示意图。
附图标记说明
1电池包
2上箱体
3下箱体
4电池模块
5锂离子二次电池
51壳体
52电极组件
53盖板
具体实施方式
为了简明，本申请具体地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任意上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，每个单独公开的点或单个数值自身可以作为下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
目前的二次电池，尤其是使用三元高镍正极材料的二次电池，普遍存在界面稳定性不足的问题。高镍正极中高含量的镍离子会催化电解液的氧化反应，生成较厚的界面组分和严重的产气问题，导致电芯的不安全性增加。
对于三元电池界面结构的不稳定引起电池性能恶化，目前常用的改善方案主要是提高界面稳定性。对于适应过渡金属离子的催化以及抑制电解液的过度消耗，稳定的界面组分具有重要的作用。目前关于界面的改性仍是使用非原位或原位的方式，在正极材料界面包覆一层界面组分。这种界面组分多是一些有机聚合物、有机低聚物、有机小分子，或无机的氧化物、碳酸盐、硫酸盐、硼酸盐、磷酸盐等。但是这种方案仍然无法有效保护三元材料正极，尤其是高镍正极的界面稳定性。可能的原因是，非原位包覆生成的界面结构，无法实现均匀包覆和在充放电过程中稳定存在的问题。而使用电解液添加剂达到原位生成界面组分的方法，在界面内层的无 机组分中多是晶体结构的氧化物或盐。这种无机内层在脱/嵌锂的体积变化过程中很容易破裂，导致活性组分和电解液直接接触，引起电解液和活性锂的过度消耗，恶化电芯性能。
因此，本领域需要提供一种提高界面组分的稳定性、抑制电解液组分的过度分解的电解液溶剂、助溶剂或添加剂，同时提供一种使用所述电解液溶剂、助溶剂或添加剂的长寿命二次电池。
具体的，本申请第一方面提供一种二次电池，其含有硅酸酯和/或其衍生物，其中所述硅酸酯和/或其衍生物在环状或非环状结构中包含 结构或在环状结构中包含 结构。
本发明人发现，在二次电池的电解液中加入如上所述的具有特定结构的硅酸酯，可以有效解决现有技术出现的上述问题。这种硅酸酯的结构和常规使用的碳酸酯结构类似，在充放电过程中可以发生分解反应，生成含相应电解液主盐阳离子的硅酸盐，例如，Li 4SiO 4、Li 2SiO 3和Li 2SiO 5；和/或，Na 4SiO 4、Na 2SiO 3和Na 2SiO 5。其中，环状结构中含 的硅酸酯在充放电过程中会发生开环反应，生成类 的结构，也可以生成相应硅酸盐，例如硅酸锂。硅酸锂是金属锂与硅酸反应时生成的一系列的化合物，商品名称锂水玻璃，是一种无臭、无味的透明液体，呈弱碱性，pH值在11左右。其产品相对密度和黏度随产物组成而不同，相对密度在1.16～1.19之间(25℃)，溶于水及碱性溶液，不溶于醇及有机溶剂，与酸作用游离出凝胶，有自干性，溶液水分蒸发后，能生成一种不溶于水的干膜，具有水不可逆性。其可用于玻璃体系、熔融盐体系及高温陶瓷釉料 中，也用作钢铁等表面防锈涂料。不囿于任何具体理论，本发明人认为，由本申请的硅酸酯所生成的硅酸盐(例如硅酸锂)具有一定的碱性，可以清除电解液中的酸性物质，抑制HF等对界面结构的破坏。并且，硅酸锂和酸作用后的产物类似凝胶结构，也具有一定的稳定性。此外，由于其本身具有一定粘性，它可以像胶水一样覆盖在正极活性材料界面，也可以提高碳酸酯或其它添加剂分解产物在界面的稳定性。所述硅酸酯衍生物可包括，但不限于，硅酸酯与碱金属或碱土金属形成的盐。
在本申请中，所述硅酸酯和/或其衍生物可包含于所述二次电池的电解液中。在一些实施方式中，所述硅酸酯和/或其衍生物在所述电解液中的占比为0.001重量％-90重量％。所述硅酸酯可作为所述电解液中的溶剂、助溶剂和/或添加剂。当所述硅酸酯作为电解液的溶剂时，其含量可为20-90重量％。当所述硅酸酯作为电解液的助溶剂时，其含量可为5-30重量％。另外，当所述硅酸酯作为电解液的添加剂时，其含量可为0.01-10重量％，均基于所述电解液的总重量计。此外，所述硅酸酯和/或其衍生物也可另外存在于所述二次电池的正极活性材料的表面、负极活性材料的表面以及隔离膜的两侧。
在一些实施方式中，所述硅酸酯和/或其衍生物可具有环状或非环状的结构。当其不具有环状结构(即为线性结构)时，其具有 结构；当其具有环状结构时，所述环状结构中包含 结构或者 结构。需注意，所述结构中与氧相连的单键的另一侧为氧与其他基团连接的键合位点，而非意指甲基。通过在电解液中包含如上所述的硅酸酯和/或其衍生物，本申请的二次电池可具有明显改善的界面稳定性，从而使得所述二次电池在多次充放电循环之后(例如1000次)仍然能够保持令人满体的循 环稳定性和容量保持率。
在一些实施方式中，当所述硅酸酯和/或其衍生物为环状结构时，所述环为3至6元环。当环状结构超过六元环时，由于环结构而存在的应力就会减弱，使得发生开环反应的难度上升，不利于稳定性的提高。特别地，所述环状结构为5元环。通过选择具有特定数量环单元的环状结构的硅酸酯和/或其衍生物，可使得本申请的二次电池的稳定性得到进一步改善。
在一些实施方式中，所述硅酸酯具有如下式1至式15所示的结构：
其中，R 11至R 16以及R 21至R 24各自独立地选自H、卤素、取代或未取代的C 1-C 10烷基、取代或未取代的C 2-C 10烯基、取代或未取代的C 2-C 10炔基、取代或未取代的C 6-C 14芳基、羰基、羧基、酯基、腈基、醚基，其中在取代的情况下，取代基选自卤素，或者
R 11至R 16以及R 21至R 24中的两个基团与其所连接的基团一起形成4 至6元杂环，
或者所述硅酸酯衍生物衍生自具有式1至式15所示结构的硅酸酯。R 11至R 16以及R 21至R 24的基团选择应具有化学上的合理性，满足价键理论，以及对于有机化合物、尤其是环状有机化合物的稳定性的要求。
在一些实施方式中，R 11至R 16以及R 21至R 24各自独立地选自H、卤素、取代或未取代的C 1-C 6烷基、取代或未取代的C 2-C 6烯基、取代或未取代的C 2-C 6炔基、取代或未取代的C 6-C 10芳基、羰基、羧基、酯基、腈基、醚基，其中在取代的情况下，取代基选自卤素。
在进一步的实施方式中，R 11至R 16以及R 21至R 24各自独立地选自H、卤素、取代或未取代的C 1-C 6烷基、苯基、羧基、酯基、腈基，其中在取代的情况下，取代基选自卤素。通过选择具有如上式所限定的特定化学结构的硅酸酯或其衍生物，可对其反应活性以及产物稳定性进一步调节，得到具有进一步改善的循环稳定性的二次电池。
在一些实施方式中，所述硅酸酯具有选自上文所述的式1、式2、式5、式13以及式15中的一种或多种的结构。在一些实施方式中，R 11至R 16以及R 21至R 24各自独立地选自H和C 1-C 6烷基。
在进一步的实施方式中，所述硅酸酯具有式1的结构，其中R 11为甲基且R 12为乙基；或
所述硅酸酯具有式2的结构，其中R 21和R 22均为H；或
所述硅酸酯具有式5的结构，其中R 21和R 22均为H；或
所述硅酸酯具有式13的结构，其中R 11、R 12、R 21和R 22均为H；或
所述硅酸酯具有式15的结构，其中R 21至R 24均为H。
通过进一步选择所述硅酸酯的化学结构式以及其中取代基团的种类，可进一步调节所述硅酸酯的稳定作用，从而控制所述二次电池的循环性能。
在一些实施方式中，所述二次电池包含具有类凝胶结构的锂硅酸盐。所述锂硅酸盐的类凝胶结构可覆盖在正极活性材料界面上，进一步增加其界面稳定性。
在一些实施方式中，所述二次电池的正极活性材料选自磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物、锂镍钴铝氧化物、富锂材料、钠氧化合物、钾氧化合物以及上述化合物添加其他过渡金属或非过渡金属得到的化合物中的一种或多种。在任意实施方式中，所述二次电池的负极活性材料选自石墨、软碳、硬碳、中间相碳微球、碳纤维、碳纳米管、单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、钛酸锂、锂金属、钠金属、钾金属以及上述材料中添加其他过渡金属或非过渡金属得到的化合物中的一种或多种。
在一些实施方式中，所述二次电池还包含选自链状碳酸酯、环状碳酸酯、羧酸酯、醚中的一种或多种的有机溶剂。其中，所述有机溶剂包括碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、γ-丁内酯、甲酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、四氢呋喃、二甲醚、二乙醚、乙二醇二甲醚中的一种或多种。
在一些实施方式中，所述二次电池还包含选自含有不饱和键的环状碳酸酯化合物、卤素取代的环状碳酸酯化合物、硫酸酯化合物、亚硫酸酯化合物、磺酸内酯化合物、二磺酸化合物、腈化合物、芳香化合物、异氰酸酯化合物、磷腈化合物、环状酸酐化合物、亚磷酸酯化合物、磷酸酯化合物、硼酸酯化合物、羧酸酯化合物中的一种或多种的电解液添加剂。
在一些实施方式中，所述二次电池还包含选自LiPF 6、LiBF 4、LiBOB、LiAsF 6、Li(FSO 2) 2N、LiCF 3SO 3以及LiClO 4中的一种或多种的电解质盐。
本申请的二次电池的各组件的材料可在宽范围内进行选择。在一些实施方案中，所述二次电池特别地为锂离子二次电池。下文对所述锂离子二次电池的电池单体进行详细阐述。可以理解的是，以下对于锂离子二次电池的描述也适用于其他体系的二次电池，例如钠离子电池等，只是正极活性材料有所不同。
通常情况下，锂离子二次电池包括正极极片、负极极片、隔离膜及电解质。在电池充放电过程中，活性离子在正极极片和负极极片之间往返嵌入和脱出。隔离膜设置在正极极片和负极极片之间，起到隔离的作用。电解质在正极极片和负极极片之间起到传导离子的作用。
[电解液]
电解液在正极极片和负极极片之间起到传导离子的作用。电解液包括电解质盐和溶剂。
在本申请中，电解质盐可为锂离子二次电池中的常用电解质盐，例如锂盐，包括可为上述作为高热稳定性盐的锂盐、作为低阻抗添加剂的锂盐或抑制铝箔腐蚀的锂盐。作为实例，电解质盐可选自LiPF 6(六氟磷酸锂)、LiBF 4(四氟硼酸锂)、LiAsF 6(六氟砷酸锂)、LiFSI(双氟磺酰亚胺锂)、LiTFSI(双三氟甲磺酰亚胺锂)、LiTFS(三氟甲磺酸锂)、LiDFOB(二氟草酸硼酸锂)、LiPO 2F 2(二氟磷酸锂)、LiDFOP(二氟二草酸磷酸锂)、LiSO 3F(氟磺酸锂)、NDFOP(二氟二草酸盐)、Li 2F(SO 2N) 2SO 2F、KFSI、CsFSI、Ba(FSI) 2及LiFSO 2NSO 2CH 2CH 2CF 3中的一种以上。
溶剂的种类没有特别的限制，可根据实际需求进行选择。在一些实施方式中，溶剂为非水性溶剂。可选地，溶剂可包括链状碳酸酯、环状碳酸酯、羧酸酯中的一种或几种。在一些实施方式中，溶剂可选自碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯 (DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸亚丁酯(BC)、氟代碳酸亚乙酯(FEC)、甲酸甲酯(MF)、乙酸甲酯(MA)、乙酸乙酯(EA)、乙酸丙酯(PA)、丙酸甲酯(MP)、丙酸乙酯(EP)、丙酸丙酯(PP)、丁酸甲酯(MB)、丁酸乙酯(EB)、1,4-丁内酯(GBL)、四氢呋喃、环丁砜(SF)、二甲砜(MSM)、甲乙砜(EMS)及二乙砜(ESE)中的一种以上。
在一些实施方式中，电解液中还可选地包括其他添加剂。例如添加剂可以包括负极成膜添加剂，也可以包括正极成膜添加剂，还可以包括能够改善电池某些性能的添加剂，例如改善电池过充性能的添加剂、改善电池高温性能的添加剂、以及改善电池低温性能的添加剂等。作为示例，添加剂选自含有不饱和键的环状碳酸酯化合物、卤素取代的环状碳酸酯化合物、硫酸酯化合物、亚硫酸酯化合物、磺酸内酯化合物、二磺酸化合物、腈化合物、芳香化合物、异氰酸酯化合物、磷腈化合物、环状酸酐化合物、亚磷酸酯化合物、磷酸酯化合物、硼酸酯化合物、羧酸酯化合物中的至少一种。
[正极极片]
正极极片包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面的正极活性物质层，正极活性物质层包括正极活性材料和导电剂。
作为示例，正极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，正极活性物质层设置在正极集流体相对的两个表面的其中任意一者或两者上。
本申请的锂离子二次电池中，正极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可采用铝箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基层至少一个表面上的金属层。复合集流体可通过将金属材料(例如铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金 等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)等的基材)上而形成。
设置于正极集流体的表面上的正极活性物质层包括正极活性材料。本申请中所用的正极活性材料可具有二次电池中使用的任意常规正极活性材料。在一些实施方式中，正极活性材料可包含选自锂过渡金属氧化物、橄榄石结构的含锂磷酸盐及其各自的改性化合物中的一种或几种。锂过渡金属氧化物的示例可包括但不限于锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂镍钴氧化物、锂锰钴氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物、锂镍钴铝氧化物及其改性化合物中的一种或几种。橄榄石结构的含锂磷酸盐的示例可包括但不限于磷酸铁锂、磷酸铁锂与碳的复合材料、磷酸锰锂、磷酸锰锂与碳的复合材料、磷酸锰铁锂、磷酸锰铁锂与碳的复合材料及其改性化合物中的一种或几种。这些材料均可以通过商业途径获得。正极活性材料表面上可包覆有碳。
正极活性物质层可选地包括导电剂。但对导电剂的种类不做具体限制，本领域技术人员可以根据实际需求进行选择。作为示例，用于正极材料的导电剂可以选自超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的一种以上。
正极活性物质层还可选地包括粘结剂。作为示例，粘结剂可以为丁苯橡胶(SBR)、水性丙烯酸树脂、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚丙烯酸(PAA)、羧甲基纤维素(CMC)、聚乙烯醇(PVA)及聚乙烯醇缩丁醛(PVB)中的一种或几种。
本申请中可按照本领域已知的方法制备正极极片。作为示例，可以将包覆碳的正极活性材料、导电剂和粘结剂分散于溶剂(例如N-甲基吡咯烷 酮(NMP))中，形成均匀的正极浆料；将正极浆料涂覆在正极集流体上，经烘干、冷压等工序后，得到正极极片。
[负极极片]
负极极片包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面上的负极材料层，所述负极材料层包括负极活性物质。
作为示例，负极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，负极材料层设置在负极集流体相对的两个表面中的任意一者或两者上。
本申请的锂离子二次电池中，负极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可以采用铜箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基材至少一个表面上的金属层。复合集流体可通过将金属材料(例如铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)等的基材)上而形成。
本申请的锂离子二次电池中，负极材料层通常包含负极活性物质以及可选的粘结剂、可选的导电剂和其他可选助剂，通常是由负极浆料涂布干燥而成的。负极浆料涂通常是将负极活性物质以及可选的导电剂和粘结剂等分散于溶剂中并搅拌均匀而形成的。溶剂可以是N-甲基吡咯烷酮(NMP)或去离子水。
负极活性物质的具体种类不做限制，可以采用本领域已知的能够用于锂离子二次电池负极的活性物质，本领域技术人员可以根据实际需求进行选择。作为示例，负极活性物质可选自石墨、软碳、硬碳、中间相碳微球、碳纤维、碳纳米管、单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、钛酸锂中的一种或几种。
作为示例，导电剂可选自超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的一种以上。
作为示例，粘结剂可选自丁苯橡胶(SBR)、聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酸钠(PAAS)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)、聚甲基丙烯酸(PMAA)及羧甲基壳聚糖(CMCS)中的一种以上。
其他可选助剂例如是增稠剂(如羧甲基纤维素钠(CMC-Na))等。
[隔离膜]
采用电解液的锂离子二次电池中还包括隔离膜。隔离膜设置在正极极片和负极极片之间，起到隔离的作用。本申请对隔离膜的种类没有特别的限制，可以选用任意公知的具有良好的化学稳定性和机械稳定性的多孔结构隔离膜。在一些实施方式中，隔离膜的材质可选自玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯中的一种以上。隔离膜可以是单层薄膜，也可以是多层复合薄膜，没有特别限制。在隔离膜为多层复合薄膜时，各层的材料可以相同或不同，没有特别限制。
在一些实施方式中，正极极片、负极极片和隔离膜可通过卷绕工艺或叠片工艺制成电极组件。
在一些实施方式中，所述二次电池可包括外包装。该外包装可用于封装上述电极组件及电解质。
在一些实施方式中，所述二次电池的外包装可以是硬壳，例如硬塑料壳、铝壳、钢壳等。所述二次电池的外包装也可以是软包，例如袋式软包。软包的材质可以是塑料，作为塑料，可列举出聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)以及聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等。
本申请对所述二次电池的形状没有特别的限制，其可以是圆柱形、方形或其他任意的形状。例如，图1是作为一个示例的方形结构的锂离子二次电池5。
在一些实施方式中，参照图2，外包装可包括壳体51和盖板53。其中，壳体51可包括底板和连接于底板上的侧板，底板和侧板围合形成容纳腔。壳体51具有与容纳腔连通的开口，盖板53能够盖设于所述开口，以封闭所述容纳腔。正极极片、负极极片和隔离膜可经卷绕工艺或叠片工艺形成电极组件52。电极组件52封装于所述容纳腔内。电解液浸润于电极组件52中。锂离子二次电池5所含电极组件52的数量可以为一个或多个，本领域技术人员可根据具体实际需求进行选择。
在一些实施方式中，锂离子二次电池可以组装成电池模块4，电池模块4所含锂离子二次电池的数量可以为一个或多个，具体数量本领域技术人员可根据电池模块4的应用和容量进行选择。在电池模块4中，多个锂离子二次电池5可以是沿电池模块的长度方向依次排列设置。当然，也可以按照其他任意的方式进行排布。进一步可以通过紧固件将该多个锂离子二次电池5进行固定。可选地，电池模块4还可以包括具有容纳空间的外壳，多个锂离子二次电池5容纳于该容纳空间。
在一些实施方式中，上述锂离子二次电池5或者电池模块4可以组装成电池包1，电池包1所含锂离子二次电池5或者电池模块4的数量可由本领域技术人员根据电池包1的应用和容量进行选择。
图3和图4是作为一个示例的电池包1。参照图3和图4，在电池包1中可以包括电池箱和设置于电池箱中的多个电池单体。电池箱包括上箱体2和下箱体3，上箱体2能够盖设于下箱体3，并形成用于容纳电池单体的封闭空间。
另外，本申请还提供一种装置，所述装置包括本申请提供的电池包。所述电池包可以用作所述装置的电源，也可以用作所述装置的能量存储单元。所述装置可以但不限于是移动设备(例如手机、笔记本电脑等)、电动车辆(例如纯电动车、混合动力电动车、插电式混合动力电动车、电动自行车、电动踏板车、电动高尔夫球车、电动卡车等)、电气列车、船舶及卫星、储能系统等。
作为所述装置，可以根据其使用需求来选择电池包。
图5是作为一个示例的装置。该装置为纯电动车、混合动力电动车、或插电式混合动力电动车等。为了满足该装置对锂离子二次电池的高功率和高能量密度的需求，可以采用电池包或电池模块。
实施例
以下，说明本申请的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。如果无特殊标明，所有含量比例均为重量比，并且所有实验均在常温和常压下进行。
实施例1-16和对比例1-2的二次电池均按照下述方法制备
(1)正极片的制备
Li正极：将正极活性材料LiNi 0.8Co 0.1Mn 0.1O 2(NCM811)，导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按重量比为90:5:5溶于溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，充分搅拌混合均匀后得到正极浆料；之后将正极浆料均匀涂覆于正极集流体上，再经过烘干、冷压、分切，得到正极片。
Na正极：将正极活性材料钠氧化物Na 2FeO 2，导电剂乙炔黑、粘结剂 聚偏二氟乙烯(PVDF)按重量比为90:5:5溶于溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，充分搅拌混合均匀后得到正极浆料；之后将正极浆料均匀涂覆于正极集流体上，再经过烘干、冷压、分切，得到正极片。
(2)负极片的制备
C负极：将活性物质人造石墨、导电剂乙炔黑、粘结剂丁苯橡胶(SBR)、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)按照重量比为90:4:4:2溶于溶剂去离子水中与溶剂去离子水均匀混合后制备成负极浆料；然后将负极浆料一次或多次均匀涂覆在负极集流体铜箔上，烘干后得到负极膜片，再经过冷压、分切得到负极极片。
(3)电解液的制备
E0电解液：在氩气气氛手套箱中(H 2O<0.1ppm，O 2<0.1ppm)，将有机溶剂EC/EMC按照体积比3/7混合均匀，加入12.5％LiPF 6锂盐溶解于有机溶剂中，搅拌均匀，得到相应的电解液。
E1电解液：在氩气气氛手套箱中(H 2O<0.1ppm，O 2<0.1ppm)，将有机溶剂EC/EMC按照体积比3/7混合均匀，加入12.5％LiPF 6锂盐溶解于有机溶剂中，加入1％1,4,6,9-四氧杂-5-硅螺[4.4]壬烷作为添加剂，搅拌均匀，得到相应的电解液。
E2电解液：在氩气气氛手套箱中(H 2O<0.1ppm，O 2<0.1ppm)，将有机溶剂EC/EMC按照体积比3/7混合均匀，加入12.5％LiPF 6锂盐溶解于有机溶剂中，加入2％1,3-二氧-2,2-二醇-2-硅-戊环作为添加剂，搅拌均匀，得到相应的电解液。
E3电解液：在氩气气氛手套箱中(H 2O<0.1ppm，O 2<0.1ppm)，将有机溶剂EC/EMC按照体积比3/7混合均匀，加入12.5％LiPF 6锂盐溶解于 有机溶剂中，加入8％硅酸亚乙烯酯作为添加剂，搅拌均匀，得到相应的电解液。
E4电解液：在氩气气氛手套箱中(H 2O<0.1ppm，O 2<0.1ppm)，将有机溶剂硅酸乙烯酯/碳酸甲乙酯按照体积比3/7混合均匀，加入12.5％LiPF 6锂盐溶解于有机溶剂中，搅拌均匀，得到相应的电解液。
E5电解液：在氩气气氛手套箱中(H 2O<0.1ppm，O 2<0.1ppm)，将有机溶剂碳酸乙烯酯/硅酸甲乙酯按照体积比3/7混合均匀，加入12.5％LiPF 6锂盐溶解于有机溶剂中，搅拌均匀，得到相应的电解液。
E6电解液：在氩气气氛手套箱中(H 2O<0.1ppm，O 2<0.1ppm)，将有机溶剂硅酸乙烯酯/硅酸甲乙酯按照体积比3/7混合均匀，加入12.5％LiPF6锂盐溶解于有机溶剂中，搅拌均匀，得到相应的电解液。
E7电解液：在氩气气氛手套箱中(H 2O<0.1ppm，O 2<0.1ppm)，将有机溶剂EC/EMC按照体积比3/7混合均匀，加入12.5％LiPF 6锂盐溶解于有机溶剂中，加入1％硅酸四乙酯作为添加剂，搅拌均匀，得到相应的电解液。
E8电解液：在氩气气氛手套箱中(H 2O<0.1ppm，O 2<0.1ppm)，将有机溶剂EC/EMC按照体积比3/7混合均匀，加入12.5％LiPF 6锂盐溶解于有机溶剂中，加入1％硅酸戊烯酯作为添加剂，搅拌均匀，得到相应的电解液。
(4)二次电池的制备
以PE多孔薄膜涂布2μm厚的陶瓷涂层后作为隔离膜。将正极片、隔离膜、负极片按顺序叠好，使隔离膜处于正、负极片之间起到隔离的作用，然后卷绕得到电极组件；将电极组件置于电池壳体中，干燥后注入电解液，再经过化成、静置等工艺制得二次电池。
表1：对比例1-2和实施例1-16的二次电池的组成
序号 正极 负极 电解液
对比例1 Li正极 C负极 E0电解液
对比例2 Na正极 C负极 E0电解液
实施例1 Li正极 C负极 E1电解液
实施例2 Li正极 C负极 E2电解液
实施例3 Li正极 C负极 E3电解液
实施例4 Li正极 C负极 E4电解液
实施例5 Li正极 C负极 E5电解液
实施例6 Li正极 C负极 E6电解液
实施例7 Li正极 C负极 E7电解液
实施例8 Li正极 C负极 E8电解液
实施例9 Na正极 C负极 E1电解液
实施例10 Na正极 C负极 E2电解液
实施例11 Na正极 C负极 E3电解液
实施例12 Na正极 C负极 E4电解液
实施例13 Na正极 C负极 E5电解液
实施例14 Na正极 C负极 E6电解液
实施例15 Na正极 C负极 E7电解液
实施例16 Na正极 C负极 E8电解液
以下为相关参数的测试过程
1.电芯内阻mΩ
在25℃下，将出货的二次电池和45℃循环1000圈的二次电池以1C恒流充电至4.3V，然后以4.3V恒压充电至电流小于0.05C，然后再以1C放电30min，即将电芯的电量调整到50％SOC。然后将TH2523A交流内阻测试仪的正负表笔分别接触电池的正负极，通过内阻测试仪读取电池的内阻值，分别记为初始电芯内阻和800圈后电芯内阻。
2. 45℃循环1000次容量保持率
在45℃下，将二次电池以1C恒流充电至4.3V，然后以4.3V恒压充电至电流小于0.05C，然后将锂离子电池以1C恒流放电至3.0V，此为一个充放电过程。如此反复进行充电和放电，计算二次电池循环800次后的容量保持率。
二次电池45℃循环1000次后的容量保持率(％)＝(第1000次循环的放电容量/首次循环的放电容量)×100％。
3. 60℃存储300天容量保持率
在25℃下，以1C恒流充电至电压为4.3V，然后以4.3V恒压充电至电流为0.05C，然后将二次电池以1C恒流放电至3.0V，此为一个充放电过程此时测试锂。然后将满充的二次电池放入60℃恒温箱中，测试存储300天后的容量。
二次电池60℃存储300天后的容量保持率(％)＝(存储300天后的放电容量/首次循环的放电容量)×100％。
表2：对比例1和实施例1-8的锂离子二次电池的循环测试结果
在对比例1中，在锂电池中使用常规电解液，循环前后的阻抗较大，循环的容量保持率恶化较为严重。
实施例1-6的锂离子二次电池中，在电解液中引入本申请中限定的硅酸酯作为添加剂、助溶剂或溶剂。结果表明所述特定结构的硅酸酯的引入有利于降低循环过程中的阻抗恶化，提高界面稳定性。通过循环容量保持率的结果，也可以说明所述特定结构的硅酸酯对于电池的循环稳定性和容量发挥具有实质的改善作用。
实施例7-8的锂电池中，在电解液中引入非本申请的其它硅酸酯作为添加剂。与对比例1相比可以发现，实施例7-8中对电池的阻抗改善和循环稳定性的提高仅具有微弱的改善效果。但是和实施例1-6中使用了本申请所限定的具有特定结构的硅酸酯相比，实施例7-8的改善效果明显较小。
表3：对比例2和实施例9-16的钠离子二次电池的循环测试结果
在对比例2中，在钠电池中使用常规电解液，循环前后的阻抗较大，循环的容量保持率恶化较为严重。
实施例9-14的钠离子二次电池中，在电解液中引入硅酸酯作为添加剂、助溶剂或溶剂。结果表明本申请的具有特定结构的硅酸酯的引入有利于降低循环过程中的阻抗恶化，提高界面稳定性。通过循环容量保持率的结果，也可以说明硅酸酯对于电芯的循环稳定性和容量发挥具有明显的改善作用，其结果类似于实施例1-6中对于锂离子二次电池的改善效果。
实施例15-16的钠电池中，在电解液中引入非本申请的其它硅酸酯作为添加剂。与对比例2相比可以发现，实施例15-16对电芯的阻抗改善和循环稳定性的提高仅具有微弱的改善效果。和实施例9-14中使用了本申请所限定的具有特定结构的硅酸酯相比，实施例15-16的效果改善幅度很小。
虽然已经参考实施例对本申请进行了描述，但在不脱离本申请的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (18)

  1. 一种二次电池，其含有硅酸酯和/或其衍生物，其中所述硅酸酯和/或其衍生物在环状或非环状结构中包含 结构或在环状结构中包含 结构。
  2. 根据权利要求1所述的二次电池，其中所述硅酸酯和/或其衍生物包含于所述二次电池的电解液中。
  3. 根据权利要求1或2所述的二次电池，其中当所述硅酸酯和/或其衍生物为环状结构时，所述环为3至6元环。
  4. 根据权利要求1至3中任一项所述的二次电池，其中所述硅酸酯具有如下式1至式15所示的结构：
    其中，R 11至R 16以及R 21至R 24各自独立地选自H、卤素、取代或未取代的C 1-C 10烷基、取代或未取代的C 2-C 10烯基、取代或未取代的C 2-C 10炔基、取代或未取代的C 6-C 14芳基、羰基、羧基、酯基、腈基、醚基，其中在取代的情况下，取代基选自卤素，或者
    R 11至R 16以及R 21至R 24中的两个基团与其所连接的基团一起形成4至6元杂环，
    或者所述硅酸酯衍生物衍生自具有式1至式15所示结构的硅酸酯。
  5. 根据权利要求4所述的二次电池，其中所述硅酸酯具有选自式1、式2、式5、式13以及式15中的一种或多种的结构。
  6. 根据权利要求4或5所述的二次电池，其中R 11至R 16以及R 21至R 24各自独立地选自H和C 1-C 6烷基。
  7. 根据权利要求4至6中任一项所述的二次电池，其中
    所述硅酸酯具有式1的结构，其中R 11为甲基且R 12为乙基；或
    所述硅酸酯具有式2的结构，其中R 21和R 22均为H；或
    所述硅酸酯具有式5的结构，其中R 21和R 22均为H；或
    所述硅酸酯具有式13的结构，其中R 11、R 12、R 21和R 22均为H；或
    所述硅酸酯具有式15的结构，其中R 21至R 24均为H。
  8. 根据权利要求2至7中任一项所述的二次电池，其中所述硅酸酯作为所述电解液中的溶剂、助溶剂和/或添加剂。
  9. 根据权利要求2至8中任一项所述的二次电池，其中所述硅酸酯和/或其衍生物在所述电解液中的占比为0.001重量％～90重量％。
  10. 根据权利要求1至9中任一项所述的二次电池，其中所述二次电池的正极活性材料选自磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物、锂镍钴铝氧化物、富锂材料、钠氧化合物、钾氧化合物以及上述化合物添加其他过渡金属或非过渡金属得到的化合物中的一种或多种。
  11. 根据权利要求1至10中任一项所述的二次电池，其中所述二次电池的负极活性材料选自石墨、软碳、硬碳、中间相碳微球、碳纤维、碳纳米管、单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、钛酸锂、锂金属、钠金属、钾金属以及上述材料中添加其他过渡金属或非过渡金属得到的化合物中的一种或多种。
  12. 根据权利要求1至11中任一项所述的二次电池，其还包含选自链状碳酸酯、环状碳酸酯、羧酸酯、醚中的一种或多种的有机溶剂。
  13. 根据权利要求12所述的二次电池，其中所述有机溶剂包括碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、γ-丁内酯、甲酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、四氢呋喃、二甲醚、二乙醚、乙二醇二甲醚中的一种或多种。
  14. 根据权利要求1至13中任一项所述的二次电池，其还包含选自含有不饱和键的环状碳酸酯化合物、卤素取代的环状碳酸酯化合物、硫酸酯化合物、亚硫酸酯化合物、磺酸内酯化合物、二磺酸化合物、腈化合物、芳香化合物、异氰酸酯化合物、磷腈化合物、环状酸酐化合物、亚磷酸酯化合物、磷酸酯化合物、硼酸酯化合物、羧酸酯化合物中的一种或多种的电解液添加剂。
  15. 根据权利要求1至14中任一项所述的二次电池，其还包含选自LiPF 6、LiBF 4、LiBOB、LiAsF 6、Li(FSO 2) 2N、LiCF 3SO 3以及LiClO 4中的 一种或多种的电解质盐。
  16. 根据权利要求1至15中任一项所述的二次电池，其包含具有类凝胶结构的锂硅酸盐。
  17. 一种电池包，其包括权利要求1至16中任一项所述的二次电池。
  18. 一种用电装置，其包括权利要求1至16中任一项所述的二次电池或者权利要求17所述的电池包。
CN202280043190.8A 2022-05-07 2022-05-07 一种含有硅酸酯的二次电池及用电装置 Pending CN117501505A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2022/091463 WO2023216027A1 (zh) 2022-05-07 2022-05-07 一种含有硅酸酯的二次电池及用电装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117501505A true CN117501505A (zh) 2024-02-02

Family

ID=88729403

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280043190.8A Pending CN117501505A (zh) 2022-05-07 2022-05-07 一种含有硅酸酯的二次电池及用电装置

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4318715A1 (zh)
CN (1) CN117501505A (zh)
WO (1) WO2023216027A1 (zh)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9012096B2 (en) * 2004-05-28 2015-04-21 Uchicago Argonne, Llc Long life lithium batteries with stabilized electrodes
JP2008532248A (ja) * 2005-03-02 2008-08-14 ウチカゴ アルゴン、エルエルシー リチウム電池の過充電防止のための新規なレドックス移動材
KR100754378B1 (ko) * 2006-09-04 2007-08-31 삼성에스디아이 주식회사 실란 화합물을 포함하는 유기전해액 및 리튬 전지
CN103367804B (zh) * 2013-06-27 2015-11-18 深圳新宙邦科技股份有限公司 一种锂离子电池用非水电解液及使用该非水电解液的锂离子电池
WO2020092266A1 (en) * 2018-10-30 2020-05-07 Enevate Corporation Silicon-based energy storage devices with phosphazene containing electrolyte additives

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023216027A1 (zh) 2023-11-16
EP4318715A1 (en) 2024-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2021536112A (ja) リチウムイオン二次電池
CN104011924A (zh) 非水电解质二次电池
CN110783626B (zh) 电解液、锂离子电池、电池模块、电池包及装置
WO2021023131A1 (zh) 电解液、锂离子电池及装置
CN115699388A (zh) 锂离子二次电池、电池模块、电池包、以及用电装置
JP2021534555A (ja) リチウムイオン二次電池
JP2024504217A (ja) 二次電池、電池モジュール、電池パック及び電力消費装置
WO2023070768A1 (zh) 锂离子二次电池、电池模块、电池包和用电装置
JP2023549974A (ja) 電解液、それを含む二次電池及びこの二次電池の製造方法
CN104508891A (zh) 非水电解质二次电池
CN109309248B (zh) 电解液及二次电池
CN116632320B (zh) 一种锂离子电池及包含其的用电装置
CN113471533A (zh) 一种硅碳负极锂离子电池的电解液及锂离子电池
CN106941191B (zh) 锂离子电池及其非水电解液
CN116569376A (zh) 锂离子电池及包含其的电池模块、电池包和用电装置
CN116918126A (zh) 电解液、二次电池和用电装置
EP3930070A1 (en) Electrolyte for lithium ion battery, lithium ion battery, battery module, battery pack, and device
CN112786966A (zh) 一种电解液和锂离子电池
CN117501505A (zh) 一种含有硅酸酯的二次电池及用电装置
US11996515B2 (en) Lithium-ion secondary battery, battery module, battery pack, and power consumption apparatus
CN113659200B (zh) 一种改善锂电池高温性能的电解液添加剂、电解液及电化学装置
US20220407117A1 (en) Electrolyte solution, secondary battery, battery module, battery pack and device
EP4318716A1 (en) Secondary battery containing cyclic siloxane and electric device
KR20240021293A (ko) 전해액, 이차전지, 배터리모듈, 배터리팩 및 전기기기
CN117321820A (zh) 一种电解液及其二次电池、电池模块、电池包和用电装置

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