一种电解液、电池的制作方法

本发明属于锂电池，具体涉及一种电解液、电池。

背景技术：

1、锂离子电池是目前使用最为广泛的二次电池，其具有能量密度大、自放电率低、电势差高等诸多优点，应用领域涉及电子设备、电动汽车、卫星等。然而，随着人类需求的不断增加，对锂离子电池的能量密度和安全性能的要求也越来越高，特别是在特殊环境下，现有的锂离子电池能量密度已经很难满足人们现在的需求，高工作电压化是有效提高锂离子电池能量密度的方法之一，而高工作电压下，电解液需要有较好的耐氧化性，电解液才能保证锂离子电池在高电压下维持稳定循环。

2、然而商业化锂离子电池电解液一般由碳酸酯类有机溶剂和六氟磷酸锂(lipf6)组成，碳酸酯溶剂主要由链状碳酸酯dmc(碳酸二甲酯)、emc(碳酸甲乙酯)、dec(碳酸二乙酯)，以及环状碳酸酯pc(碳酸丙烯酯)、ec(碳酸乙烯酯)等构成，因为它们的氧化电位较低，在高电压下发生氧化分解不能稳定存在，所以会使得锂离子电池性能降低。通常可以通过以下方式提高商业化电解液的耐压能力：

3、(1)将碳酸酯类电解液中锂盐浓度增加，增加锂离子与溶剂分子的络合数目，络合的溶剂分子抗氧化性增强，电解液稳定性增强。另外，高浓度电解液相比于传统电解液，其阻燃性增强，电池的安全性得到了提高。

4、(2)利用新型高电压电解液溶剂替换碳酸酯溶剂，新型溶剂有砜类、腈类、离子液体和氟代类电解液等，这些新体系电解液在一定程度上可满足高电压的需求。

5、(3)可通过在传统碳酸酯类电解液中加入高压电解液添加剂，其在电池循环时可优先在正极表面分解形成cei膜，在一定程度上可保护高电压电极材料的完整性，并且可以减少高电压正极与电解液接触带来的副反应。

6、虽然前两种方式可以在一定程度上提高电解液的耐高电压能力，但是都存在一定的局限性，高锂盐浓度会带来电解液高成本的问题，砜类溶剂与离子液体因为熔点相对较高，使得在低温下的性能下降，腈与石墨负极相容性不好等问题也限制新溶剂体系电解液的实际应用。相比而言，第三种方法高压电解液正极添加剂可以简单并且有效地改善电解液的耐高压问题，但是目前市面能应用的高压正极成膜添加剂种类较少，因此，开发新型实用正极成膜的高压电解液正极添加剂仍然是亟待解决的问题。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的问题与不足，本发明提供一种电解液、电池。该电解液通过引入含有-oli的喹啉类化合物添加剂，其不仅能够直接参与到正极cei的成膜，有效促进正极成膜的均匀、致密性，提高正极界面稳定性，而且其能够与其他添加剂如含硫添加剂、碳酸酯类添加剂共同作用，进一步促进负极sei成膜，提高负极界面稳定性。因此本发明所提供的电解液能够在正、负界面形成均匀、致密的cei、sei膜，有效地抑制了正、负极界面的副反应，因而有效改善了高电压电池体系的常温、高温循环以及高温存储特性。

2、根据本发明的第一个方面，提供一种电解液，包括锂盐、有机溶剂、碳酸酯类添加剂、第一功能添加剂；第一功能添加剂的结构式如下：其中r1、r2、r3、r4、r5、r6各自独立地选自氢，c1-c10直链或支链的烷基或烷氧基，c1-c10被卤代的直链或支链的烷基或烷氧基，c3-c10直链或支链的烯基，c3-c10直链或支链的炔基，c6-c26的无取代芳基，c6-c26被烷基、和/或羟基、和/或卤素取代的芳基，c7-c27的无取代芳基，c7-c27被烷基、和/或羟基、和/或卤素取代的苄基。

3、在本发明所提供的电解液中，所引入的第一功能添加剂为含有-oli的喹啉类化合物，该添加剂相比于其他含羟基喹啉类添加剂(结构中含有苯甲羟基容易氧化)，参与正极cei的致密、均匀成膜，可以有效提高cei膜的界面稳定性，并且不会引入活性氢质子(若是类似于8-羟基喹啉的化合物，含有羟基，会引入活性氢质子，增加界面反应活性，劣化界面稳定性，不利于电池高温循环性能)，可以有效提高高电压体系的常温与高温循环、存储性能。此外，第一功能添加剂含有的-oli基团，能够通过正极向负极间接补锂，以弥补负极上因形成sei膜而造成的锂损失，从而进一步提成负极sei膜的稳定性，同时进一步优化电池的循环性能。

4、同时，本发明所提供的电解液中还含有碳酸酯类添加剂，碳酸酯类添加剂主要是在负极参与形成良好的sei膜，其与第一功能添加剂共同作用，不仅能够进一步提升负极界面稳定性，而且对于进一步提升正极界面稳定性也具有明显的作用。因此这两种添加剂共同搭配使用，能够在正、负极界面形成致密、均匀的cei以及sei膜，进一步优化正、负极界面稳定性，减少正、负极界面副反应，进而进一步优化使用其的电池的循环稳定性，特别对于电池的常温、高温循环以及高温存储特性皆有明显的改善。

5、优选地，第一功能添加剂在电解液中的质量占比为0.8～1.5％。第一添加剂过少，在正极界面处形成的界面膜致密、均匀性会变差，不能与其他添加剂有效改善正极界面稳定性，同时因为正负极具有一定的互相影响，也会导致负极界面稳定性下降，导致电池性能被优化程度降低。第一添加剂过多，一方面会对其他电解液添加剂或者电解液其他成分的作用发挥有所限制，而劣化电解液的综合性能。因此，第一功能添加剂若过多，也会劣化电解液的稳定系，即也不利于进一步提高正、负极界面稳定性，而使得电池的循环性能有所下降。同时，第一添加剂过多也会过渡成膜，不利于锂离子的脱嵌，因而也不利于电池的循环性能。

6、优选地，本发明所提供的电解液中还包括第二功能添加剂，第二功能添加剂为含硫添加剂，含硫添加剂包括硫酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、丙烯基-1,3-磺酸内酯中的至少一种；含硫添加剂在电解液中的质量占比为0.3～0.9％。上述几种含硫添加剂在负极辅助成膜，且热稳定性较高，添加量过少不利于在负极形成致密的sei膜，添加量过多会过渡成膜，不利于锂离子的脱嵌，导致循环性能下降。且添加量过多也不利于其与其他电解液添加剂共同作用，影响其他电解液添加剂或者电解液其他成分的性能发挥。

7、优选地，硫添加剂包括硫酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯；或，所述含硫添加剂包括硫酸乙烯酯、丙烯基-1,3-磺酸内酯；或，含硫添加剂包括硫酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、丙烯基-1,3-磺酸内酯。在上述含硫添加剂的组合搭配下，这些组合与第一添加剂不仅不会发生明显的不良反应，而且这样的搭配使用下能够产生一定的协同效应，因此进一步增强了cei和sei膜的界面稳定性和导锂性，有效提高了高电压电池体系如三元体系的常温与高温循环、存储性能。

8、优选地，第一功能添加剂包括如下结构式中的至少一种：

9、

10、优选地，碳酸酯类添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯中的至少一种；碳酸酯类添加剂在电解液中的质量占比为0.2～0.6％。碳酸亚乙烯酯(vc)、氟代碳酸乙烯酯(fec)这类碳酸酯类添加剂在负极成膜，但添加量过少不能形成致密的sei膜，添加量过多会导致阻抗偏大且导致高温产气，同时添加量过多也不利于其与其他电解液添加剂共同作用，影响其他电解液添加剂或者电解液其他成分的性能发挥，不利于电解液的综合性能。

11、优选地，本发明所提供的电解液还包括锂盐添加剂，锂盐添加剂包括双氟磺酰亚胺锂、二氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟双草酸磷酸锂中的至少一种；锂盐添加剂在电解液中的质量占比为0.5～1.0％。锂盐添加剂也具有正、负极成膜的作用，能够进一步提高生成的cei膜、sei膜致密，可抑制正极金属离子溶出，减弱金属离子对负极sei膜的破坏，提高成膜的热稳定性。且其添加量过少不能形成致密的sei膜，添加量过多会带来产气及电性能下降。

12、优选地，锂盐包括六氟磷酸锂，且锂盐在电解液中的浓度为1.0～1.3mol/l。

13、优选地，有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的至少两种。

14、优选地，当有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯，按照体积分数计算，碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯在有机溶剂中的体积分数分别为20～40％、0～20％、0～20％、30～50％。

15、根据本发明的第二个方面，提供一种电池，包括上述电解液。利用本发明所提供的电解液，能够在电池的正极以及负极两侧均形成均匀、致密的cei膜和sei膜，极大程度优化了正、负极极界面的稳定性，同时增强了正、负极的导锂性，提升了锂离子传输效率，因而使利用该电解液的电池的常温与高温循环、存储性能得到了明显的优化。尤其是-oli的喹啉类化合物添加剂的引入，对于进一步提升正极cei膜的致密、均匀性起到了关键性的作用，大大提高了正极界面的稳定性，使得电池的循环性能优化效果更加明显。