电解液及锂离子电池的制作方法

本申请涉及锂离子电池，特别是涉及一种电解液及锂离子电池。

背景技术：

1、目前，传统锂离子电池的电解液主要由锂盐、有机溶剂、添加剂组成，锂盐如六氟磷酸锂(简写为lipf6)等具有较高的锂离子电导率，能与铝箔形成稳定钝化膜，与石墨负极的兼容性较好。但lipf6等锂盐的热稳定性较差且对水分很敏感，遇痕量水即可发生分解产生游离酸，会明显恶化电池性能。随着充电电压升高会造成电解液副反应增加，如碳酸乙烯酯分解产气、氟代碳酸乙烯酯分解导致酸度升高等，氢氟酸含量升高以及水分的存在都会进一步加重lipf6的分解，并且氢氟酸会腐蚀正极材料，甚至造成材料结构坍塌而失效。另外，电解液在运输、使用以及电芯制备过程中都会有水分的引入，电解液中本身也有水分的存在，都会直接影响电解液的保质期和稳定性，导致电池的容量、循环寿命和安全性等多方面性能衰减。

技术实现思路

1、本发明提供了一种电解液及锂离子电池，以解决现有技术电解液中锂盐热稳定性差而遇水易分解的技术问题。

2、为达到上述目的，本发明提供的技术方案如下：

3、本发明的第一方面，提供了一种电解液，包括除水减酸添加剂，所述除水减酸添加剂选自式ⅰ化合物、式ⅱ化合物中的一种或多种，所述式ⅰ化合物、所述式ⅱ化合物的结构式分别如下，

4、

5、其中，所述式ⅰ化合物中r1选自哌嗪基、烷基哌嗪基、吡啶、氢原子、卤素原子、烷基或者卤代烷烃；所述式ⅱ化合物中r2选自烷基、卤代烷、环烷烃、苯、卤代苯、吡啶环、吡咯环或者哌啶环；r3选自氢原子、烷基或者卤代烷。

6、进一步地，所述式ⅱ化合物中r2选自吡啶环、吡咯环或者哌啶环。

7、进一步地，所述除水减酸添加剂在所述电解液中的重量百分含量为0.1％～20％。

8、进一步地，所述除水减酸添加剂包括所述式ⅰ化合物和所述式ⅱ化合物，所述式ⅰ化合物与所述式ⅱ化合物的重量比为0.1～10∶1。

9、进一步地，所述电解液包括以重量份计的下列各组分：锂盐5～25份，非水有机溶剂30～70份，成膜添加剂0.5～10份，除水减酸添加剂1～20份。

10、进一步地，所述成膜添加剂选自氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、硫酸乙烯酯、吡啶、噻吩、亚硫酸丙烯酯、4-甲基硫酸亚乙酯、亚甲基二磺酸亚甲基酯、丁二腈、己二腈中的一种或多种。

11、进一步地，所述非水有机溶剂包括环状有机溶剂和链状有机溶剂，所述环状有机溶剂与所述链状有机溶剂的体积比为0.1～10∶1。

12、进一步地，所述环状有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、γ-丁内酯中的一种或多种；所述链状有机溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、二乙基亚硫酸酯、丙酸丙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯、氟代乙酸乙酯、二乙二醇二甲醚中的一种或多种。

13、进一步地，所述锂盐选自六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、氟代丙二酸硼酸锂、双(三氟甲基磺酰基)亚胺锂、双氟草酸硼酸锂、二氟双草酸磷酸锂、二氟磷酸锂中的一种或多种。

14、本发明的第二方面，提供一种锂离子电池，包括正极、负极、隔膜及上述的电解液。

15、本发明提供的电解液中包括除水减酸添加剂，其为含有含n六元环结构和/或含硅氧键的异氰酸酯类添加剂，式ⅰ化合物中含n六元环利用n原子上的孤电子对，使其具有lewis碱特性，可以直接去除氢氟酸，防止电解液酸度和色度的变化；异氰酸酯基团在亲核特性的含n杂环作用下会使其上氮原子的共享电子对向氮原子偏移，增强异氰酸酯活性，快速与水反应，提高除水效率。式ⅱ化合物中硅氧键与异氰酸酯基团协同除水，除水效率更高。式ⅰ化合物与式ⅱ化合物共同使用时有效提高了对电解液的除水降酸作用，有利于提升电解液体相及界面在高温下的稳定性，抑制电解液分解产气；氢氟酸含量降低也有利于缓解高温下正极过渡金属溶出的问题。

技术特征：

1.一种电解液，其特征在于：包括除水减酸添加剂，所述除水减酸添加剂选自式ⅰ化合物、式ⅱ化合物中的一种或多种，所述式ⅰ化合物、所述式ⅱ化合物的结构式分别如下，

2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述式ⅱ化合物中r2选自吡啶环、吡咯环或者哌啶环。

3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述除水减酸添加剂在所述电解液中的重量百分含量为0.1％～20％。

4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述除水减酸添加剂包括所述式ⅰ化合物和所述式ⅱ化合物，所述式ⅰ化合物与所述式ⅱ化合物的重量比为0.1～10∶1。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的电解液，其特征在于，所述电解液包括以重量份计的下列各组分：锂盐5～25份，非水有机溶剂30～70份，成膜添加剂0.5～10份，除水减酸添加剂1～20份。

6.根据权利要求5所述的电解液，其特征在于，所述成膜添加剂选自氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、硫酸乙烯酯、吡啶、噻吩、亚硫酸丙烯酯、4-甲基硫酸亚乙酯、亚甲基二磺酸亚甲基酯、丁二腈、己二腈中的一种或多种。

7.根据权利要求5所述的电解液，其特征在于，所述非水有机溶剂包括环状有机溶剂和链状有机溶剂，所述环状有机溶剂与所述链状有机溶剂的体积比为0.1～10∶1。

8.根据权利要求7所述的电解液，其特征在于，所述环状有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、γ-丁内酯中的一种或多种；所述链状有机溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、二乙基亚硫酸酯、丙酸丙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯、氟代乙酸乙酯、二乙二醇二甲醚中的一种或多种。

9.根据权利要求5所述的电解液，其特征在于，所述锂盐选自六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、氟代丙二酸硼酸锂、双(三氟甲基磺酰基)亚胺锂、双氟草酸硼酸锂、二氟双草酸磷酸锂、二氟磷酸锂中的一种或多种。

10.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极、负极、隔膜及权利要求1至9任意一项所述的电解液。

技术总结本申请公开了一种电解液，包括除水减酸添加剂，除水减酸添加剂选自式Ⅰ化合物、式Ⅱ化合物中的一种或多种，式Ⅰ化合物、式Ⅱ化合物的结构式分别如式Ⅰ、式Ⅱ所示，式Ⅰ化合物中R1选自哌嗪基、烷基哌嗪基、吡啶、氢原子、卤素原子、烷基或者卤代烷烃；式Ⅱ化合物中R2选自烷基、卤代烷、环烷烃、苯、卤代苯、吡啶环、吡咯环或者哌啶环；R3选自氢原子、烷基或者卤代烷。本申请电解液中包括除水减酸添加剂，其为含有含N六元环结构和/或含硅氧键的异氰酸酯类添加剂，可以直接去除氢氟酸，防止电解液酸度和色度的变化；增强异氰酸酯活性，快速与水反应，提高除水效率。式Ⅱ化合物中硅氧键与异氰酸酯基团协同除水，除水效率更高。技术研发人员：曾燚,黄玉希,刘鹏,徐雄文受保护的技术使用者：湖南立方新能源科技有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25