一种电解液及其应用的制作方法

本发明属于锂离子电池领域，涉及一种电解液，尤其涉及一种电解液及其应用。

背景技术：

1、在当今这个高度依赖电能的时代，锂离子电池由于其高能量密度、自放电小、无记忆效应和不含有毒有害物质等优势，被广泛应用于电动汽车、移动电子设备、航空航天等领域，已成为我们日常生活中不可或缺的一部分。

2、然而，作为锂离子电池重要组分之一的电解液，在高温条件下易与正负极发生副反应产生气体，导致电池膨胀，引发安全性问题；而且，当锂离子电池在外力作用下发生形变时，隔膜会被破坏引发电池内部短路，导致热失控，甚至会发生起火或爆炸，存在一定安全风险。

3、因此，有必要对锂离子电池的高温存储性能以及机械滥用时的安全性进行改善。

技术实现思路

1、针对上述缺陷，本发明提供一种电解液，可以有效提高锂离子电池的高温存储性能以及机械滥用时的安全性。

2、本发明还提供一种锂离子电池，该锂离子电池包括上述电解液，因此具有较高的高温存储性能以及安全性。

3、本发明提供一种电解液，所述电解液包括磷酸酯和式1所示的化合物，

4、

5、式1中，r1选自取代或未取代的c1-c30的烷基、取代或未取代的c1-c30的烷氧基；r2选自取代或未取代的c1-c30的碳酸酯基、取代或未取代的c2-c30的含有烷氧基的碳酸酯基、取代或未取代的c1-c30的羧酸酯基；

6、所述磷酸酯包括式2a所示化合物和式2b所示化合物至少一种，

7、

8、式2a和式2b中，r3、r4、r5、r8独立地选自氢原子、卤素原子、取代或未取代的c1-c30的烷基、取代或未取代的c2-c30的烯基、取代或未取代的c2-c30的炔基、取代或未取代的c6-c30的芳香基，且r3、r4、r5中至少一个不是氢原子；r6、r7独立地选自氢原子、取代或未取代的c1-c30的烷基；n为1-5；

9、所述电解液满足式3，

10、6≤x+y≤63      式3

11、式3中，x为所述磷酸酯在电解液中的质量百分含量，单位为wt％；y为所述式1所示的化合物在电解液中的质量百分含量，单位为wt％。

12、进一步的，所述磷酸酯在电解液中的质量百分含量x为0.1wt％-5.0wt％；

13、和/或，所述式1所示的化合物在电解液中的质量百分含量y为5wt％-60wt％。

14、进一步的，所述式1所示的化合物包括下列化合物中的至少一种，

15、

16、和/或，所述磷酸酯包括下列化合物中的至少一种，

17、

18、进一步的，所述电解液中还包括羧酸酯类添加剂；

19、优选地，所述羧酸酯类添加剂包括丁酸乙酯、异丁酸乙酯、2-甲基丁酸甲酯、3-甲基丁酸甲酯中的至少一种；

20、更优选地，所述羧酸酯类添加剂为丁酸乙酯。

21、进一步的，所述电解液满足式4，

22、0＜m/z≤4     式4

23、式4中，m为所述羧酸酯类添加剂在电解液中的质量百分含量，单位为wt％；z为所述电解液中锂盐的质量百分含量，单位为wt％；

24、优选地，所述羧酸酯类添加剂在电解液中的质量百分含量m为5wt％-60wt％；

25、优选地，所述电解液中的锂盐的质量百分含量为10wt％-35wt％。

26、进一步的，所述电解液还包括腈类添加剂和磺酸酯类添加剂中的至少一种；

27、优选地，所述腈类添加剂包括苯甲腈、对甲苯腈、3,5-二氟苯甲腈、己二腈、丁二腈、乙二醇双(丙腈)醚、1,3,6己烷三腈、1,2,6-己烷三腈、1,2,3-三(2-腈基乙氧基)丙烷、乙氧基五氟环三磷腈、六氟环三磷腈中的至少一种；

28、优选地，所述腈类添加剂在电解液中的质量百分含量为1wt％-5wt％；

29、优选地，所述磺酸酯类添加剂包括1,3-丙烷磺内酯、5-甲基恶噻戊环2,2-二氧化物、1,3-丙烯磺酸内酯、2,4-丁烷磺内酯、1,4-丁磺酸内酯、1,3-丁磺酸内脂、氟代1,3-丙烷磺内酯中的至少一种；

30、所述磺酸酯类添加剂在所述电解液中的质量百分含量为0.1wt％-5wt％。

31、进一步的，所述电解液中还包括碳酸酯类添加剂；

32、优选地，所述碳酸酯类添加剂包括碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯中的至少一种；

33、优选地，所述碳酸酯类添加剂在所述电解液中的质量百分含量为5wt％-20wt％。

34、本发明还提供一种锂离子电池，包括上述任一项所述的电解液。

35、进一步的，所述锂离子电池还包括负极片，所述负极片包括负极集流体和位于所述负极集流体至少一侧表面的负极活性层；所述负极活性层表面间隔设置有凹槽；

36、优选地，所述凹槽的深度小于所述负极活性层的厚度；

37、优选地，所述锂离子电池满足式5，

38、0＜d/y≤3      式5

39、式5中，d为所述凹槽的深度，单位为μm；

40、优选地，所述凹槽的深度d为5μm-45μm。

41、进一步的，所述锂离子电池还包括正极片，所述正极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体至少一个外表面的正极活性层；所述正极活性层表面设置有凹陷部；

42、优选地，所述凹陷部的深度小于所述正极活性层的厚度；

43、优选地，所述锂离子电池满足式6，

44、0.4≤d/6d≤5      式6

45、式6中，d为沿着极片厚度方向，凹陷部在极片上的投影的最大长度，单位为mm；

46、优选地，凹陷部在极片上的投影的最大长度d为1mm-5mm。

47、本发明通过向电解液中加入特殊的磷酸酯和式1所示的化合物，使得锂离子电池在极端条件下，例如发生针刺等机械滥用的情况下或温度高于120℃的炉温测试中，不易发生起火或爆炸，并在温度为60-85℃存储条件下保持较高的稳定性，有效提高锂离子电池的高温存储性能和针刺安全性能，同时，控制磷酸酯在电解液中的质量百分含量x和式1所示的化合物在电解液中的质量百分含量y满足6≤x+y≤63，这有助于二者之间相互协同、相互作用，进一步提升电池的高温存储性能和针刺安全性。

技术特征：

1.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括磷酸酯和式1所示的化合物，

2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述磷酸酯在电解液中的质量百分含量x为0.1wt％-5.0wt％；

3.根据权利要求1或2所述的电解液，其特征在于，所述式1所示的化合物包括下列化合物中的至少一种，

4.根据权利要求1-3任一项所述的电解液，其特征在于，所述电解液中还包括羧酸酯类添加剂；

5.根据权利要求4所述的电解液，其特征在于，所述电解液满足式4，0＜m/z≤4 式4

6.根据权利要求1-5任一项所述的电解液，其特征在于，所述电解液还包括腈类添加剂和磺酸酯类添加剂中的至少一种；

7.根据权利要求6所述的电解液，其特征在于，所述电解液中还包括碳酸酯类添加剂；

8.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的电解液。

9.根据权利要求8所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池还包括负极片，所述负极片包括负极集流体和位于所述负极集流体至少一侧表面的负极活性层；所述负极活性层表面间隔设置有凹槽；

10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池还包括正极片，所述正极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体至少一个外表面的正极活性层；所述正极活性层表面设置有凹陷部；

技术总结本发明提供一种电解液及其应用，该电解液包括磷酸酯和式1所示的化合物，且满足6≤X+Y≤63，其中，X为磷酸酯在电解液中的质量百分含量，Y为式1所示的化合物在电解液中的质量百分含量。将该电解液用于锂离子电池中可以有效提高电池的高温存储性能以及机械滥用时的安全性。技术研发人员：向汉青,邱亚明受保护的技术使用者：珠海冠宇电池股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18