一种锂离子电池电解液、锂离子电池以及用电设备的制作方法

本技术涉及锂离子电池制造，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：

1、现有技术中，锂离子电池因具有能量密度高、循环性能好等优势被广泛应用于数码3c、电动工具以及电动汽车等领域。随着锂离子电池能量密度的提高，电池工作电压逐渐从4.2v提高至4.5v以上(相应的，电池的应用温度也随之升高)，现有的电解液体系在高电压条件下应用时，电池正极的强氧化性导致电池产气较多，同时，还会造成电池的循环寿命衰减较快，为了抑制电池在高电压条件下应用时产气，目前主要采用在电解液中加入1,3-丙烯磺酸内酯(pst)、马来酸酐等添加剂的方式，但是，这些添加剂的使用却导致电池存在界面阻抗增加、首次效率下降以及低温性能欠佳等问题。

技术实现思路

1、本技术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，该电解液使得对应电池在高电压下使用时具有较高的首次效率且还能兼顾较为优异的高低温性能。

2、本技术的实施例是这样实现的：

3、第一方面，本技术实施例提供一种锂离子电池电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，添加剂的结构式如式i：

4、

5、其中，r1选自取代或未取代的烷基、取代或未取代的苯基中的任意一种，r2和r3分别独立地选自取代或未取代的烷基、取代或未取代的硅烷基中的任意一种。

6、上述技术方案中，锂离子电池电解液中具有上述特定结构的添加剂成分，一方面，添加剂能够在正负极表面均形成稳定的界面膜，其中，添加剂自身含有的锂离子会自发参与界面成膜，可以减少首次充电的活性锂损失，从而提高电池在高电压下应用时的首次效率；与此同时，形成的界面膜中由于含有导锂性以及热稳定性均较好的复合磷酸锂盐，可以钝化正负极界面，减少电解液在正负极的分解且还能抑制电池界面阻抗的增加，进而能够提高电池在高电压下应用时的低温性能(例如低温放电保持率)。另一方面，添加剂中含有的磷氮结构具有较强的配位能力，能够络合电池正极溶出的金属离子(例如ni2+和mn2+)，以降低金属离子在电池负极累积并损伤电池负极的风险，从而能够提高电池在高电压下应用时的高温性能(例如高温循环性能)。本技术中，采用具有上述特定结构的添加剂作为电解液的附加组分，通过两个方面的共同作用，以使得该电解液对应的电池在高电压下使用时具有较高的首次效率且还能兼顾较为优异的高低温性能。

7、在一些可选的实施方案中，r1选自取代或未取代的c1～c3的烷基、未取代的苯基中的任意一种，r2和r3分别独立地选自取代或未取代的c1～c3的烷基、取代的硅烷基中的任意一种。

8、在一些可选的实施方案中，r1选自甲基、乙基、丙基、三氟甲基和未取代的苯基中的任意一种，r2和r3分别独立地选自甲基、乙基、丙基、三氟甲基和三甲基取代的硅烷基中的任意一种。

9、上述技术方案中，分步逐级地将添加剂的结构选择限定在特定范围内，有助于进一步提升该电解液对应的电池在高电压下使用时的首次效率以及高低温性能。

10、在一些可选的实施方案中，r1选自未取代的苯基，r2和r3分别独立地选自甲基、乙基、丙基、三氟甲基和三甲基取代的硅烷基中的任意一种。

11、上述技术方案中，r1选择未取代的苯基，是由于r1在限定的优选范围内，苯基具有相对较大的空间位阻，而该特性有助于添加剂中的锂离子解离，从而更有利于锂离子参与正负极界面膜的形成，进而更有助于提升对应电池在高电压下应用时的首次效率以及低温性能。

12、在一些可选的实施方案中，r1选自未取代的苯基，r2和r3分别独立地选自三甲基取代的硅烷基。

13、上述技术方案中，r2和r3分别独立地选择三甲基取代的硅烷基，是由于三甲基取代的硅烷基自身也能参与界面膜的形成，其能够协助锂离子形成界面膜，以便进一步提升对应电池在高电压下应用时的首次效率以及低温性能。

14、在一些可选的实施方案中，添加剂在电解液中的质量百分比为0.1～3％。

15、上述技术方案中，将添加剂的用量限定在特定范围内，以使得该电解液对应的电池在高电压下使用时具有较高的首次效率且还能兼顾较为优异的高低温性能。

16、在一些可选的实施方案中，电解液还包括辅助添加剂，辅助添加剂包括硫酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1,3-丙烷磺酸内酯、甲基二磺酸亚甲酯、2-氟吡啶、烯丙基异氰酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯、2(5h)-呋喃酮、三(三甲硅烷)亚磷酸酯和磷酸三丙烯酯中的至少一种。

17、可选地，辅助添加剂在电解液中的质量百分比为0.5～5％。

18、上述技术方案中，在电解液中增加特定种类的辅助添加剂，能够赋予电解液更多的功能，从而更加全面地提升对应电池的综合电学性能(例如安全性能以及高低温性能等)。

19、进一步地，将辅助添加剂的成分限定在特定范围内，以使得辅助添加剂具有适宜的用量，从而能够更好地提升对应电池的综合电学性能。

20、在一些可选的实施方案中，锂盐包括六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂和双草酸硼酸锂中的至少一种。

21、可选地，锂盐在电解液中的质量百分比为10～20％。

22、上述技术方案中，本技术实施例提供的技术方案可适用的锂盐种类较多，能够提供较多的可实施方案，从而便于对本技术提供的技术方案进行推广和应用。

23、进一步地，将锂盐的用量限定在上述范围，能够使得锂盐具有适宜的用量，从而能够更好地提升对应电池的综合电学性能。

24、在一些可选的实施方案中，有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、氟代碳酸乙烯酯、3,3,3-三氟碳酸丙烯酯、甲基三氟乙基碳酸酯和1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚中的至少一种。

25、上述技术方案中，本技术实施例提供的技术方案可适用的有机溶剂的种类较多，能够提供较多的可实施方案，从而便于对本技术提供的技术方案进行推广和应用。

26、第二方面，本技术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电解液。电极组件容纳于壳体内；电解液容纳于壳体内。

27、上述技术方案中，锂离子电池包括如第一方面实施例提供的电解液，借助电解液的独特优势，以使得电池在高电压下使用时具有较高的首次效率且还能兼顾较为优异的高低温性能。

28、在一些可选的实施方案中，电极组件中，正极活性材料满足以下条件中的a和/或b：

29、a正极活性材料包括linixcoymnzo2，其中，x+y+z＝1，0＜x＜1、0＜y＜1、0＜z＜1。

30、b正极活性材料包括lini0.5mn1.5o4。

31、上述技术方案中，本技术实施例提供的技术方案能够适用于上述多种正极活性材料体系，提供了更多的可实施方案，从而便于对本技术实施例提供的技术方案进行推广应用；此外，采用上述类型的正极活性材料，相较于采用其他类型的正极活性材料，还具有更耐高压的优势。

32、在一些可选的实施方案中，电极组件中，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。

33、上述技术方案中，本技术实施例提供的技术方案能够适用于上述多种负极活性材料体系，提供了更多的可实施方案，从而便于对本技术实施例提供的技术方案进行推广应用。

34、第三方面，本技术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。