电解液、电池及储能装置的制作方法

本申请涉及储能领域，具体涉及一种电解液、电池及储能装置。

背景技术：

1、随着锂离子电池技术的不断发展，锂离子电池与铅酸、镉镍等其他类型的电池相比具有比容量大、无记忆效应、工作电压高、充电速度快、工作温度范围宽、循环寿命长、体积小、重量轻等优点。目前，锂离子电池已广泛应用于移动电话、笔记本电脑、电动汽车、储能电柜等领域，并且其应用范围越来越广泛。

2、在电解液中添加添加剂可以改善电池的正负极界面的稳定性，提高电池的循环寿命，然而，传统成膜添加剂会在循环前期快速消耗，无法持续发挥保护界面作用，尤其是高温(≥45℃)应用条件下，循环稳定性仍不理想。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种电解液，其应用于电池时，可以使得电池具有较高的常温循环性能及高温循环性能。

2、第一方面，本申请实施例提供一种电解液，所述电解液包括锂盐、饱和脂肪族二异氰酸酯及氟吡啶，所述电解液满足关系式：0..05≤b/a≤60，其中，a为所述电解液中饱和脂肪族二异氰酸酯的质量分数，b为所述电解液中氟吡啶的质量分数。

3、进一步地，所述电解液中氟吡啶的质量分数b与所述电解液中饱和脂肪族二异氰酸酯的质量分数a的比值b/a的范围为：1≤b/a≤3。

4、进一步地，所述电解液中饱和脂肪族二异氰酸酯的质量分数a的范围为：0.05％≤a≤1％。

5、进一步地，所述饱和脂肪族二异氰酸酯的化学通式为：o＝c＝n-cnh2n-n＝c＝o，其中，n为3至18的整数。

6、进一步地，所述饱和脂肪族二异氰酸酯包括：

7、中的至少一种。

8、进一步地，所述电解液中氟吡啶的质量分数b的范围为：0.05％≤b≤3％。

9、第二方面，本申请实施例还提供一种电池，其包括：

10、本申请实施例所述的电解液；

11、正极极片；

12、隔膜，所述隔膜位于所述正极极片的一侧；以及

13、负极极片，所述负极极片设置于所述隔膜背离所述正极极片的一侧，所述负极极片包括负极活性层。

14、进一步地，所述负极活性层包括石墨；所述电池满足关系式：800≤voi/(a+b)≤30000，其中，voi为所述负极极片的oi值，负极极片的oi值为负极极片的x射线衍射谱图中004特征衍射峰的峰面积与负极极片的x射线衍射谱图中110特征衍射峰的峰面积的比值。

15、进一步地，所述负极极片的oi值voi的范围为：10≤voi≤30。

16、第三方面，本申请实施例还提供一种储能装置，其包括：

17、箱体；以及

18、多个本申请实施例所述的电池，所述多个电池收容于所述箱体内。

19、本实施例中，在电解液中添加饱和脂肪族二异氰酸酯，饱和脂肪族二异氰酸酯具有较好的柔性，两端的异氰酸根可以更好的在负极极片的负极活性层(如石墨)的表面吸附，从而形成螯合或靶向结构，其在负极活性层的表面具有较强的吸附能，可以优先吸附在负极活性层的表面并进行还原分解(饱和脂肪族二异氰酸酯的还原电位为0.98v vs.li/li+)参与负极活性层的sei膜的形成，相较于单异氰酸酯类添加剂，饱和脂肪族二异氰酸酯可以更好的稳定负极活性层的sei膜；相较于芳香族二异氰酸酯，饱和脂肪族二异氰酸酯的阻抗更小，更有利于电池的动力学，且可以更好的稳定负极活性层的sei膜。在电解液中添加氟吡啶，氟吡啶(例如2-氟吡啶)多步还原分解过程，第一步脱氟生成lif(还原电位为1.87vvs.li/li+)，lif可以增强负极活性层的sei膜的机械性能；第二步吡啶环寡聚(还原电位为1.6v vs.li/li+)形成寡聚物，第三步寡聚物彻底分解(还原电位为0.91v vs.li/li+)生成含氮sei膜，从而可以稳定负极活性层的界面、提升电池的循环稳定性。然而，饱和脂肪族二异氰酸酯的还原电位的还原分解电位以及氟吡啶的第三步分解电位均较低，与电解液中常规成膜添加剂(如碳酸亚乙烯酯(vc)、氟代碳酸乙烯酯(fec))及溶剂(如碳酸乙烯酯(ec))的还原分解电位均较为接近，因此，饱和脂肪族二异氰酸酯及氟吡啶这两种添加剂单独使用时，在电池成膜阶段活性锂的损失依然较大，无法充分发挥降低电解液分解消耗的作用。发明人经研究发现，饱和脂肪族二异氰酸酯及氟吡啶共同使用时，可以使得氟吡啶的第一步脱氟反应明显增强，从而可以生成更多lif提高界面的稳定性，同时可以明显减弱后续饱和脂肪族二异氰酸酯、氟吡啶、常规成膜添加剂及溶剂的分解反应，换而言之，饱和脂肪族二异氰酸酯与氟吡啶的自牺牲分解减少，常规成膜添加剂、溶剂以及活性锂的消耗量降低，这表明饱和脂肪族二异氰酸酯与氟吡啶之间存在协同作用，有利于降低电解液消耗，可以长效发挥界面保护作用，延长锂离子电池循环寿命。

技术特征：

1.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括锂盐、饱和脂肪族二异氰酸酯及氟吡啶，所述电解液满足关系式：0.05≤b/a≤60，其中，a为所述电解液中饱和脂肪族二异氰酸酯的质量分数，b为所述电解液中氟吡啶的质量分数。

2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液中氟吡啶的质量分数b与所述电解液中饱和脂肪族二异氰酸酯的质量分数a的比值b/a的范围为：1≤b/a≤3。

3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液中饱和脂肪族二异氰酸酯的质量分数a的范围为：0.05％≤a≤1％。

4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述饱和脂肪族二异氰酸酯的化学通式为：o＝c＝n-cnh2n-n＝c＝o，其中，n为3至18的整数。

5.根据权利要求4所述的电解液，其特征在于，所述饱和脂肪族二异氰酸酯包括：

6.根据权利要求1-5任一项所述的电解液，其特征在于，所述电解液中氟吡啶的质量分数b的范围为：0.05％≤b≤3％。

7.一种电池，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，所述负极活性层包括石墨；所述电池满足关系式：800≤voi/(a+b)≤30000，其中，voi为所述负极极片的oi值，负极极片的oi值为负极极片的x射线衍射谱图中004特征衍射峰的峰面积与负极极片的x射线衍射谱图中110特征衍射峰的峰面积的比值。

9.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述负极极片的oi值voi的范围为：10≤voi≤30。

10.一种储能装置，其特征在于，包括：

技术总结本申请提供一种电解液、电池及储能装置。本申请的电解液包括锂盐、饱和脂肪族二异氰酸酯及氟吡啶，所述电解液满足关系式：0.05≤b/a≤60，其中，a为所述电解液中饱和脂肪族二异氰酸酯的质量分数，b为所述电解液中氟吡啶的质量分数。本申请的电解液应用于电池时，可以使得电池具有较高的常温循环性能及高温循环性能。技术研发人员：段佳宁受保护的技术使用者：厦门海辰储能科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/29