快充电解液、电池注液方法及电池与流程

本申请涉及电池，尤其涉及一种快充电解液、电池注液方法及电池。

背景技术：

1、在新能源领域，电池的快充能力和低温运行能力始终是决定其竞争力的关键因素，为进一步提高竞争力，还需要兼顾高温性能及循环性能。现阶段，提升电池快充性能及高、低温性能的手段主要是在电解液配方中引入特定功能添加剂。

2、一些技术中公开了一种快充电解液，添加剂为烯丙氧基三甲硅（amsl），利用amsl与溶剂之间的协同作用，改善快充，但这种链状硅氧烷不易吸附在石墨表面，结构中不含强电负性的原子或基团，因此并不能很好地削弱li+与强配位溶剂间的结合强度。一些技术中公开了一种快充电解液，所选添加剂为硝酸锂，有利于在负极表面形成含li3n的界面膜，提升快充及循环性能，但硝酸锂为无机添加剂，与有机电解液的相容性较差，制备成本较高。一些技术中公开了一种非水电解液，所选添加剂为氟代苯磺酸酯和含氮杂环二腈化合物，二者协同在正极生成抗氧化保护层，但只专注提升电池高电压下的稳定性，并未注重电极界面动力学的提升，并不涉及改善快充及低温性能。还有一些技术中公开了一种低温电解液，溶剂为乙腈和1 ,1 ,2 ,2-四氟-1-(三氟甲氧基)乙烷，添加剂为砜类和硼氧烷类物质，有较好的改善低温效果，但该电解液体系功能单一，无法兼顾快充和高温性能。

3、因此，亟需一种可以兼顾电池快充和高、低温性能的电解液。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请的目的在于提出一种快充电解液、电池注液方法及电池用以解决上述技术问题。

2、本申请的第一方面，提供了一种快充电解液，包括锂盐、碳酸酯溶剂、羧酸酯溶剂、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸酯添加剂、亚磷酸酯添加剂、含硫添加剂和氟代苯基羧酸酯添加剂。

3、进一步地，所述氟代苯基羧酸酯添加剂的化学式为：，式中，r为全卤代芳香基或含有1-6个碳原子的全卤代烷基，r1、r2、r3、r4和r5均为卤素，其中，r1、r2、r3、r4和r5中至少一个为氟。

4、进一步地，所述锂盐为六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂或双三氟甲基磺酰亚胺锂中的一种或多种；所述碳酸酯溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯或碳酸丙烯酯中的一种或多种；所述羧酸酯溶剂为乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、甲酸甲酯或甲酸乙酯中的一种或多种；所述氟代碳酸酯添加剂为氟代碳酸乙烯酯、单氟甲基碳酸乙烯酯、双氟甲基碳酸乙烯酯或三氟甲基碳酸乙烯酯中的一种或多种；所述亚磷酸酯添加剂为三（三甲基硅烷）亚磷酸酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸三甲酯或三（2,2,2-三氟乙基）亚磷酸酯中的一种或多种；所述含硫添加剂为硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯、1,3-丙磺酸内酯或丙烯基-1,3-磺酸内酯中的一种或多种；所述氟代苯基羧酸酯添加剂为三氟乙酸五氟苯酯或2,3,4,5,6-五氟-2,3,4,5,6-五氟苯基甲酸酯。

5、进一步地，所述快充电解液包括用于电池第一次注液的第一电解液和用于所述电池第二次注液的第二电解液；所述第一电解液包括第一锂盐、第一碳酸酯溶剂、第一羧酸酯溶剂、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸酯添加剂和亚磷酸酯添加剂；所述第二电解液包括第二锂盐、第二碳酸酯溶剂、第二羧酸酯溶剂、碳酸亚乙烯酯、含硫添加剂和氟代苯基羧酸酯添加剂。

6、进一步地，所述第一电解液包括11-15重量份的所述第一锂盐、45-60重量份的所述第一碳酸酯溶剂、25-35重量份的所述第一羧酸酯溶剂、1.5-2.5重量份的碳酸亚乙烯酯、0.2-1.5重量份的所述氟代碳酸酯添加剂和0.1-1重量份的所述亚磷酸酯添加剂；所述第二电解液包括11-15重量份的所述第二锂盐、40-50重量份的所述第二碳酸酯溶剂、20-25重量份的所述第二羧酸酯溶剂、3.5-9.5重量份的碳酸亚乙烯酯、2.5-10重量份的所述含硫添加剂和1-5重量份的所述氟代苯基羧酸酯添加剂。

7、进一步地，所述第二电解液包括2.5重量份的所述氟代苯基羧酸酯添加剂。

8、进一步地，所述第一锂盐为六氟磷酸锂，第一碳酸酯溶剂为碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯，所述第一羧酸酯溶剂为乙酸乙酯，所述氟代碳酸酯添加剂为氟代碳酸乙烯酯，所述亚磷酸酯添加剂为三（三甲基硅烷）亚磷酸酯；所述第二锂盐为六氟磷酸锂，所述第二碳酸酯溶剂为碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯，所述第二羧酸酯溶剂为乙酸乙酯，所述含硫添加剂为硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯和1,3-丙磺酸内酯，所述氟代苯基羧酸酯添加剂为三氟乙酸五氟苯酯。

9、进一步地，所述第一电解液占所述快充电解液的质量百分比为70%-90%。

10、本申请的第二方面，提供了一种电池注液方法，使用如上第一方面所述的快充电解液，所述电池注液方法包括：使用所述第一电解液对电池进行第一次注液；对第一次注液后的所述电池进行预化成；使用所述第二电解液对所述电池进行第二次注液；对第二次注液后的所述电池进行主化成。

11、本申请的第三方面，提供了一种电池，包括正极、负极、隔膜和如上第一方面所述的快充电解液。

12、从上面所述可以看出，本申请提供了一种快充电解液、电池注液方法及电池，快充电解液包括锂盐、碳酸酯溶剂、羧酸酯溶剂、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸酯添加剂、亚磷酸酯添加剂、含硫添加剂和氟代苯基羧酸酯添加剂；引入碳酸酯溶剂与羧酸酯溶剂组合，降低整体溶剂的凝固点，提升低温下的流动性，改善电池低温性能；引入氟代碳酸酯添加剂与亚磷酸酯添加剂，通过二者的原位路易斯酸碱反应，生成homo（highest occupied molecularorbital，最高占据分子轨道）高而lumo（lowest unoccupied molecular orbital，最低未占有分子轨道）低的络合物，起到很好地保护正、负极作用，有利于提升电池的高温稳定性；引入含硫添加剂形成低阻抗高电导率的界面膜，进而提高li+迁移率；引入氟代苯基羧酸酯添加剂，可以大大促进脱溶剂化过程，实现极速、稳定快充，经实验测试，相对于未添加氟代苯基羧酸酯添加剂的电解液，本申请的快充电解液制作的电池可以提升恒流充入比和60℃存储性能，显著提高45℃循环性能、-10℃循环性能以及低温充电性能；该快充电解液、电池注液方法及电池，配方简单，制作方便，可以有效提高电池快充性能，同时提高电池高、低温性能，循环效果好，使用寿命长。

技术特征：

1.一种快充电解液，其特征在于，包括锂盐、碳酸酯溶剂、羧酸酯溶剂、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸酯添加剂、亚磷酸酯添加剂、含硫添加剂和氟代苯基羧酸酯添加剂。

2.根据权利要求1所述的快充电解液，其特征在于，所述氟代苯基羧酸酯添加剂的化学式为：

3.根据权利要求2所述的快充电解液，其特征在于，所述锂盐为六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂或双三氟甲基磺酰亚胺锂中的一种或多种；

4.根据权利要求1所述的快充电解液，其特征在于，所述快充电解液包括用于电池第一次注液的第一电解液和用于所述电池第二次注液的第二电解液；

5.根据权利要求4所述的快充电解液，其特征在于，所述第一电解液包括11-15重量份的所述锂盐、45-60重量份的所述碳酸酯溶剂、25-35重量份的所述羧酸酯溶剂、1.5-2.5重量份的所述碳酸亚乙烯酯、0.2-1.5重量份的所述氟代碳酸酯添加剂和0.1-1重量份的所述亚磷酸酯添加剂；

6.根据权利要求5所述的快充电解液，其特征在于，所述第二电解液包括2.5重量份的所述氟代苯基羧酸酯添加剂。

7.根据权利要求4所述的快充电解液，其特征在于，所述锂盐为六氟磷酸锂，所述碳酸酯溶剂为碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯，所述羧酸酯溶剂为乙酸乙酯，所述氟代碳酸酯添加剂为氟代碳酸乙烯酯，所述亚磷酸酯添加剂为三（三甲基硅烷）亚磷酸酯，所述含硫添加剂为硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯和1,3-丙磺酸内酯，所述氟代苯基羧酸酯添加剂为三氟乙酸五氟苯酯。

8.根据权利要求4所述的快充电解液，其特征在于，所述第一电解液占所述快充电解液的质量百分比为70%-90%。

9.一种电池注液方法，其特征在于，使用如权利要求4-8中任意一项所述的快充电解液，所述电池注液方法包括：

10.一种电池，其特征在于，包括正极、负极、隔膜和如权利要求1-8中任意一项所述的快充电解液。

技术总结
本申请提供一种快充电解液、电池注液方法及电池，所述快充电解液包括锂盐、碳酸酯溶剂、羧酸酯溶剂、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸酯添加剂、亚磷酸酯添加剂、含硫添加剂和氟代苯基羧酸酯添加剂。本申请提供的快充电解液、电池注液方法及电池，配方简单，制作方便，可以有效提高电池快充性能，同时提高电池高、低温性能，循环效果好，使用寿命长。

技术研发人员：王姣姣,赵彬涛,张悦,曾涛
受保护的技术使用者：天津力神电池股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22