腈类化合物、电解液、二次电池和装置的制作方法

本申请涉及储能领域。具体地，本申请涉及一种腈类化合物、包括该腈类化合物的电解液、二次电池和装置。

背景技术：

1、锂离子电池凭借其众多优点，成为电动汽车等大型移动设备主要的候选动力电源之一。然而目前商业化锂离子电池的能量密度难以超过300wh/kg，这也限制了其进一步发展，因此急需开发更高能量密度的电池体系来满足当前的需求。提高正负极材料的比容量以及电池的工作电压是目前获得高比能量锂电池的有效途径。ncm三元正极材料具有高的工作电压、比容量以及良好的循环性能，已被广泛用于动力电池。但常用的碳酸电解液在高电压(大于4.3v)时，容易发生分解反应，尤其是在高电压三元电池中使用，会出现严重的产气现象。电解液分解产物也会持续沉积在电极活性物质表面，导致电池阻抗过大。此外，电解液中微量的水会与锂盐lipf6反应生成的hf，使过渡金属溶解到电解液中，这将导致正极的容量降低并恶化全电池的电化学性能，进而降低电池的使用寿命，甚至引发安全隐患。为了进一步拓宽电解液的工作电压，一些具有强抗氧化性的腈类化合物作为添加剂被广泛研究。腈类化合物中的氰基官能团还可以有效去除电解液中的微量水和hf，防止酸性物质对电极材料的腐蚀。但是腈类化合物容易在石墨、硅等负极表面形成的sei膜疏松并且离子电导率低，因此无法大规模使用。

技术实现思路

1、本申请旨在提供一种腈类化合物以及包括该腈类化合物的电解液，用于解决至少一种存在于相关领域中的问题。特别地，本申请提供的腈类化合物能够在负极材料表面形成富含lif的sei膜，改善其与石墨、硅等负极的兼容性；同时还能够有效避免包括该腈类化合物的电解液在高电压正极界面持续发生氧化分解，进而显著改善高电压正极的循环稳定性，从而延长二次电池的寿命。另外，包括该腈类化合物的电解液还对二次电池的安全性能有一定提升。

2、本申请的第一方面提供了一种腈类化合物，其由式i所示，

3、

4、式i中，r1选自含至少一个氰基的c1-c6烷基、含至少一个氰基的c2-c6烯基、含至少一个氰基的c2-c6炔基或含至少一个氰基的c6-c12芳基；

5、r2选自氟、氟取代的c1-c6烷基、氟取代的c2-c6烯基、氟取代的c2-c6炔基、氟取代的c1-c6烷氧基、氟取代的c6-c12芳基或氟取代的c6-c12芳氧基。

6、本申请的第二方面提供了一种电解液，其包括非水溶剂、锂盐和第一添加剂，其中，所述第一添加剂包括第一方面所述的腈类化合物。

7、本申请的第三方面提供了一种二次电池，所述二次电池包括正极、负极和第二方面所述的电解液。

8、本申请的第四方面提供了一种装置，所述装置包括第三方面所述的二次电池。

9、本申请的有益效果为：

10、本申请含有二氟磷酸酯基团的腈类化合物可以在负极材料表面形成富含lif的sei膜，改善电解液与石墨、硅等负极的兼容性；同时还具有腈类化合物的耐氧化性等优点，能够有效避免电解液在高电压正极界面持续发生氧化分解，进而显著改善高电压正极尤其是ncm三元正极的循环稳定性；并且该腈类化合物还可以有效去除电解液中的微量酸和hf，从而延长二次电池的寿命。另外，该腈类化合物具有阻燃的效果，对二次电池的安全性能有一定提升。

技术特征：

1.一种腈类化合物，其由式i所示，

2.根据权利要求1所述的腈类化合物，其特征在于，所述腈类化合物由式ii所示，

3.根据权利要求1或2所述的腈类化合物，其特征在于，r1选自含至少一个氰基的c1-c4烷基、含至少一个氰基的c2-c4烯基、含至少一个氰基的c2-c4炔基或含至少一个氰基的c6-c10芳基；和/或

4.根据权利要求1-3中任一项所述的腈类化合物，其特征在于，所述腈类化合物由式ii-1或ii-2所示，

5.一种电解液，其包括非水溶剂、锂盐和第一添加剂，其中，所述第一添加剂包括权利要求1-4中任一项所述的腈类化合物。

6.根据权利要求5所述的电解液，其特征在于，基于所述电解液的质量，所述第一添加剂的含量为0.1％-10％，优选为0.5％-5％。

7.根据权利要求5或6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氟代环状碳酸酯、含碳-碳双键的环状碳酸酯、环状硫酸酯类化合物、环状亚硫酸酯类化合物、磺酸内酯类化合物、磷酸酯、硼酸酯或磷酸锂盐中的至少一种，优选地，基于所述电解液的质量，所述第二添加剂的质量含量为0.1％至20％；和/或

8.一种二次电池，其包括正极、负极和权利要求5-7中任一项所述的电解液。

9.根据权利要求8所述的二次电池，其特征在于，所述正极包括正极活性材料，所述正极活性材料包括linixcoym(1-x-y)o2材料中的至少一种，m选自mn、al、mg、cr、ca、zr、mo、ag、nb中的至少一种，0.8≤x≤1，0≤y≤0.2，x+y≤1优选地，0.86≤x≤1，0≤y≤0.14，x+y≤1。

10.一种装置，其包括权利要求8或9所述的二次电池。

技术总结本申请涉及一种腈类化合物、以及包括该腈类化合物的电解液、二次电池和装置。本申请的腈类化合物由式I所示，式I中各基团的限定如说明书所述。本申请的腈类化合物能够显著改善其与石墨、硅等负极的兼容性；并且可以改善高电压正极的循环稳定性。同时包括该腈类化合物的电解液对二次电池的安全性能也有一定提升。技术研发人员：李思远受保护的技术使用者：蔚来电池科技（安徽）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13