锂二次电池用电解液、二次电池和用电装置的制作方法

本技术涉及二次电池，特别是涉及一种锂二次电池用电解液、二次电池和用电装置。

背景技术：

1、近年来，随着二次电池技术的发展，二次电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电子设备电源、电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车等多个领域。

2、随着科技和社会的发展，各类产品的性能出现了进一步的提升，因此对二次电池的快充性能、循环性能和存储性能等也提出了更高的要求。如何提供一种具有较好的快充性能、循环性能和存储性能的二次电池，是本领域技术人员重点关注的方向之一。

技术实现思路

1、本技术是鉴于上述课题而进行的，其目的之一在于，提供一种锂二次电池用电解液，使得采用本技术的电解液的二次电池具有较好的快充性能、循环性能和存储性能。

2、为了达到上述目的，本技术的第一方面提供了一种锂二次电池用电解液，包括有机溶剂和溶于所述有机溶剂中的第一添加剂、第二添加剂和电解质盐；

3、所述有机溶剂包括羧酸酯类溶剂，基于所述有机溶剂的总质量，所述羧酸酯类溶剂的质量百分数w1为20%~80%；

4、所述第一添加剂包括单氟磷酸盐、二氟磷酸盐、四氟硼酸盐、氟磺酸盐、草酸硼酸盐、丙二酸硼酸盐、草酸磷酸盐和丙二酸磷酸盐中的一种或多种；

5、所述第二添加剂包括以下式i和式ii所示化合物中的一种或多种；

6、 式i

7、式i中，r1和r2各自独立地选自氢原子、卤原子、c1~c6的烷基、c1~c6的卤代烷基、c1~c6的烷氧基、c2~c6的烯基或c2~c6的炔基；

8、 式ii

9、式ii中，r3、r4、r5和r6各自独立地选自氢原子、卤原子、c1~c6的烷基、c1~c6的卤代烷基、c1~c6的烷氧基、c2~c6的烯基或c2~c6的炔基，且r3、r4、r5和r6不同时表示氢原子；

10、其中，所述电解液中所述第一添加剂和所述第二添加剂的质量分数分别为w2和w3，且0.035≤（w2+w3）/w1≤0.15。

11、本技术通过在电解液的有机溶剂中采用特定含量的羧酸酯类溶剂，并引入特定含量和种类的第一添加剂和第二添加剂，通过上述各组分在特定含量下相互配合，可以使二次电池具有较好的快充性能、循环性能和存储性能，显著提升二次电池的综合性能。

12、在任意的实施方式中，式i中，r1和r2各自独立地选自氢原子、卤原子、c1~c4的烷基、c1~c4的卤代烷基、c1~c4的烷氧基、c2~c4的烯基或c2~c4的炔基。

13、在任意的实施方式中，式ii中，r3、r4、r5和r6各自独立地选自氢原子、卤原子、c1~c4的烷基、c1~c4的卤代烷基、c1~c4的烷氧基、c2~c4的烯基或c2~c4的炔基。

14、在任意的实施方式中，基于所述有机溶剂的总质量，所述羧酸酯类溶剂的质量百分数w1为30%~70%。如此，可以进一步提高二次电池的快充性能，同时二次电池仍然具有良好的循环性能和存储性能。

15、在任意的实施方式中，基于所述有机溶剂的总质量，所述羧酸酯类溶剂的质量百分数w1为40%~60%。如此，可以进一步提高二次电池的综合性能。

16、在任意的实施方式中，0.04≤（w2+w3）/w1≤0.10。如此，可以进一步提高二次电池的快充性能，同时使二次电池仍然具有良好的循环性能和存储性能。

17、在任意的实施方式中，0.05≤（w2+w3）/w1≤0.075。如此，可以进一步提高二次电池的综合性能。

18、在任意的实施方式中，基于所述电解液的总质量，所述第一添加剂的质量百分数w2为0.01%~10%。如此，可以进一步提升二次电池的循环性能和存储性能，且使二次电池具有良好的快充性能。

19、在任意的实施方式中，基于所述电解液的总质量，所述第一添加剂的质量百分数w2为0.05%~5%。如此，可以进一步提升二次电池的综合性能。

20、在任意的实施方式中，基于所述电解液的总质量，所述第二添加剂的质量百分数w3为0.05%~10%。如此，在使二次电池具有更好的循环性能和存储性能，同时保持良好的快充性能，综合性能更好。

21、在任意的实施方式中，基于所述电解液的总质量，所述第二添加剂的质量百分数w3为0.1%~5%。如此，可以进一步提高二次电池的综合性能。

22、在任意的实施方式中，所述羧酸酯类溶剂包括式iii所示化合物；

23、 式iii

24、其中，r7和r8分别独立地选自c1~c3的烷基、c1~c3的卤代烷基中的任意一种。如此，可以使电解液的粘度保持在合适的范围内，使电解液具有更高的电导率，进而使二次电池具有更好的快速充电性能。

25、在任意的实施方式中，所述羧酸酯类溶剂包括如下化合物中的一种或多种：

26、、、

27、、。

28、在任意的实施方式中，单氟磷酸盐包括单氟磷酸锂；二氟磷酸盐包括二氟磷酸锂；四氟硼酸盐包括四氟硼酸锂。

29、在任意的实施方式中，所述草酸硼酸盐包括式iv所示化合物；

30、  式iv

31、其中，m1选自li、na、k、rb、cs、mg、ca、ba、al、fe、cu和ni中的一种或多种；x1为卤素；m1为1~3的整数；n1为0~4的整数；a1、b1、c1均为正整数。如此，在二次电池充电过程中该草酸硼酸盐能够很好地与第二添加剂一起在负极的表面形成有机/无机复合的sei膜，很好地阻止羧酸酯类溶剂与负极界面接触，从而减少气体的产生，提高电池的循环性能和存储性能。

32、在任意的实施方式中，所述丙二酸硼酸盐包括式v所示化合物；

33、 式v

34、其中，m2选自li、na、k、rb、cs、mg、ca、ba、al、fe、cu和ni中的一种或多种；x2为卤素；m2为1~3的整数；n2为0~4的整数；a2、b2、c2均为正整数。如此，在二次电池充电过程中丙二酸硼酸盐能够与第二添加剂一起在负极的表面形成有机/无机复合的sei膜，缓解羧酸酯类溶剂与负极接触而导致的产气问题，提高电池的循环性能和存储性能。

35、在任意的实施方式中，所述草酸磷酸盐包括式vi所示化合物；

36、 式vi

37、其中，m3选自li、na、k、rb、cs、mg、ca、ba、al、fe、cu和ni中的一种或多种；x3为卤素；m3为1~3的整数；n3为0~4的整数；a3、b3、c3均为正整数。如此，上述的草酸磷酸盐能够与第二添加剂在负极表面形成有机/无机复合sei膜，阻止羧酸酯类溶剂与负极接触，提高电池的循环性能和存储性能。

38、在任意的实施方式中，所述丙二酸磷酸盐包括式vii所示化合物；

39、 式vii

40、其中，m4选自li、na、k、rb、cs、mg、ca、ba、al、fe、cu和ni中的一种或多种；x4为卤素；m4为1~3的整数；n4为0~4的整数；a4、b4、c4均为正整数。如此，上述的丙二酸磷酸盐能够与第二添加剂在负极表面形成有机/无机复合sei膜，阻止羧酸酯类溶剂与负极界面接触，提高电池的循环性能和存储性能。

41、在任意的实施方式中，所述氟磺酸盐包括式viii所示化合物；

42、(fso3)ymy+ 式viii

43、其中，y为正整数；my+为金属离子或有机阳离子；所述金属离子包括li+、na+、k+、rb+、cs+、mg2+、ca2+、ba2+、al3+、fe2+、cu2+、fe3+、ni2+和ni3+中的一种或多种。如此，该氟磺酸盐能够与第二添加剂在负极表面形成有机/无机复合sei膜，阻止羧酸酯类溶剂与负极界面接触，提高电池的循环性能和存储性能。

44、在任意的实施方式中，所述有机溶剂还包括链状碳酸酯和环状碳酸酯中的一种或多种。

45、在任意的实施方式中，所述链状碳酸酯包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯和碳酸乙丙酯中的一种或多种。

46、在任意的实施方式中，所述环状碳酸酯包括碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和碳酸亚丁酯中的一种或多种。

47、在任意的实施方式中，所述电解质盐包括六氟磷酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、三氟甲磺酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟二草酸磷酸锂和四氟草酸磷酸锂中的一种或多种。

48、本技术的第二方面提供了一种二次电池，包括本技术第一方面的锂二次电池用电解液。如此，该二次电池不仅具有良好的快充性能，而且具有良好的循环性能和存储性能，具有良好的综合性能。

49、在任意的实施方式中，所述二次电池还包括负极极片，所述负极极片中含有负极活性材料，所述负极活性材料的锂离子固相扩散系数ds为10-11cm2/s~10-12cm2/s。如此，可以进一步提升二次电池的快充能力。

50、在任意的实施方式中，所述负极活性材料的体积平均粒径dv50≥6 μm。如此，可以进一步提高二次电池的循环性能和存储性能。

51、在任意的实施方式中，所述负极活性材料的体积平均粒径dv50为15 μm~20 μm。如此，不仅可使电池具有良好的循环性能，而且可使电池具有较好的动力学性能。

52、在任意的实施方式中，所述负极活性材料的bet比表面积为0.5 m2/g~2.0 m2/g。如此，可以进一步提高二次电池的循环性能。

53、在任意的实施方式中，所述负极活性材料的bet比表面积为0.8 m2/g~1.5 m2/g。如此，不仅可使二次电池具有良好的循环性能，而且可使二次电池具有较好的动力学性能。

54、本技术的第三方面提供了一种用电装置，包括本技术第二方面的二次电池。

55、本技术的锂二次电池用电解液通过在有机溶剂中采用特定含量的羧酸酯类溶剂，并引入特定含量和种类的第一添加剂和第二添加剂，通过上述各组分在特定含量下相互配合，可以使二次电池具有较好的快充性能、循环性能和存储性能，提升二次电池的综合性能。