电解液、电池及用电设备的制作方法

本申请涉及电池，具体涉及一种电解液、电池及用电设备。

背景技术：

1、随着当前新能源技术的快速发展，对电池的循环寿命要求越来越高。其中，在正极材料中添加少量的补锂剂铁酸锂能有效地弥补循环过程中活性锂的消耗从而提升电池的循环性能。但是，铁酸锂在脱锂过程中会同时发生铁和氧的氧化反应，使得容易产生氧气，导致电解液在正极极片处氧化，既消耗了电解液，又使得电解液体系变得不稳定，降低了电池的循环寿命和安全性能。

技术实现思路

1、鉴于此，本申请提供一种电解液、电池及用电设备，所述电解液具有较好的稳定性。

2、本申请提供一种电解液，所述电解液包括锂盐及第一添加剂，所述第一添加剂包括含两个磺酸根基团的环状物质，在所述电解液中，所述第一添加剂的质量分数w1的范围为：0.01%≤w1≤2%。

3、进一步地，所述第一添加剂的结构式为：，其中，所述r1选自h、c、cnh2n+2及c6h6中的一种；所述r2选自h、c、cnh2n+2及c6h6中的一种，n满足范围：1≤n≤10。

4、进一步地，所述电解液还包括第二添加剂，所述第二添加剂为成膜添加剂，所述第一添加剂的还原电位高于所述第二添加剂的还原电位，所述第一添加剂的氧化电位低于所述第二添加剂的氧化电位在所述电解液中，所述第二添加剂的质量分数为w2，则满足关系式：2≤w2/w1≤10。

5、进一步地，所述第二添加剂的质量分数w2满足范围：1%≤w2≤4%。

6、进一步地，所述第二添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、三（三甲基硅烷）磷酸酯、1,3-丙烷磺酸内酯、己二腈、丁二腈、1,3,6-己烷三腈中的至少一种。

7、本申请还提供了一种电池，所述电池包括：负极极片、隔膜、正极极片以及本申请提供的电解液，所述隔膜设置于所述负极极片的一侧；所述正极极片设置于所述隔膜背离所述负极极片的一侧，所述正极极片包括正极活性层以及正极集流体层，所述正极活性层设置于所述正极集流体层的表面，所述正极活性层包括多个补锂颗粒；所述电解液至少浸润部分所述正极极片及部分所述负极极片，所述电解液还包括锂盐。

8、进一步地，在所述正极活性层中，所述补锂颗粒的质量分数为w3；所述补锂颗粒包括基体和包覆层，所述包覆层设置于所述基体的外周，所述基体的平面收缩率为α，则满足关系式：0.4≤α×w3/w1≤1.7；其中，所述基体的化学式为li1+rm1-pnpo4-sbs，且满足0.1<r<6.1，0≤p<0.99，0≤s<0.1；m、n分别选自铁、钴、镍、钛、锌、镁、铝、锰、钒、铬、锆、铜、铌、钽、钨、钇及镧中的至少一种，b选自硫、氮、氟、氯及溴中的至少一种。

9、进一步地，在正极极片的横截面中，所述包覆层的内侧轮廓限定的面积为s1，所述补锂颗粒释放锂离子后，所述基体的外侧轮廓限定的面积为s2，则所述基体的平面收缩率α满足关系式：α=(s1-s2)/s1×100%，所述电池满足关系式：20≤α/w1≤60。

10、进一步地，所述基体的平面收缩率α的范围为：5%≤α≤40%。

11、进一步地，在所述正极活性层中，所述补锂颗粒的质量分数w3的范围为：0.5%≤w3≤5%。

12、进一步地，在5k的放大倍率下，在22μm×15μm的矩形区域内，在所述正极极片的横截面中，所述补锂颗粒的数量为多个；多个所述包覆层的内侧轮廓限定的面积的总和为s3，所述补锂颗粒释放锂离子后，多个所述基体的外侧轮廓限定的面积的总和为s4，则多个所述补锂颗粒在补锂过程中的收缩面积s满足关系式：s=s3-s4，s满足范围：1.5μm2≤s/w1≤8μm2。

13、进一步地，多个所述补锂颗粒在补锂过程中的收缩面积s的范围为：0.1μm2≤s≤6μm2。

14、本申请还提供了一种用电设备，所述用电设备包括：设备本体以及本申请提供的电池，所述电池为所述设备本体进行供电。

15、在本申请中，当所述电解液应用于电池且所述电池的正极极片包括补锂颗粒时，所述补锂颗粒可释放锂离子，以弥补所述电池在首次充放电和持续循环过程中不断消耗的锂离子，继而使得所述电池具有较高的可利用能量。然而，补锂颗粒在释放锂离子的同时会释放出氧负离子，氧负离子具有较强的氧化性，容易与电解液发生副反应，使得电解液的稳定性降低。但是，在本方案中，所述电解液包括第一添加剂且所述第一添加剂包括含两个磺酸根基团的环状物质，所述磺酸根基团中的硫原子具有较高的电子亲和力和较高的电负性，且所述硫-氧键的键能较低，环状结构相比线状结构更不稳定，具有更高的反应活性，使得所述第一添加剂具有较高的还原电位及较低的氧化电位。当对所述电池进行充电时，所述正极极片的电位不断上升，所述负极极片的电位不断下降，则在所述正极极片附近的第一添加剂相较于其它物质先达到氧化电位，所述第一添加剂发生氧化分解反应并且生成的产物附着于补锂颗粒的表面，从而抑制补锂颗粒释放的氧负离子或氧气与电解液的副反应，有利于维持所述电解液的稳定性，且在所述负极极片附近的第一添加剂相较于其它物质先达到还原电位，所述第一添加发生还原反应且生成的产物在负极极片的表面成膜，增强了负极极片与电解液的界面膜的强度，从而提升了所述电解液应用于电池时电池的容量保持率。此外，所述第一添加剂的反应产物主要为硫酸盐类物质，不会额外产生大量气体，有利于进一步提升所述电解液应用于电池时电池的安全性能。

16、当所述第一添加剂的质量分数w1满足范围0.01%≤w1≤2%时，所述第一添加剂的质量分数在合理的范围内，所述第一添加剂既能优于电解液中的其它物质发生氧化还原反应，且所述第一添加剂生成的产物在补锂颗粒的表面形成膜，从而有效阻止补锂颗粒释放的氧气与电解液发生副反应，且在负极极片的表面成膜以增强负极极片与电解液的界面膜的强度，还能避免所述第一添加剂产生过多的酸而影响正极极片和/或负极极片与电解液的界面膜，使得所述电解液应用于电池时电池兼具较高的能量效率、安全性能和容量保持率。当所述第一添加剂的质量分数w1过大时，所述第一添加剂发生氧化还原反应的产物包括酸，则所述第一添加剂产生的酸过多，将攻击所述正极极片和/或负极极片与电解液的界面膜，从而降低了所述正极极片和/或负极极片与电解液的界面膜的稳定性，使得增大了电池的内阻，继而降低了所述电解液应用于电池时电池的充放电效率、能量效率和安全性能。当所述第一添加剂的质量分数w1过小时，所述第一添加剂发生氧化还原分解产生的产物形成的膜较小，使得所述第一添加剂难以阻止补锂颗粒释放出的氧气与电解液发生副反应，继而降低了所述电解液的稳定性，从而减低了所述电解液应用于电池时电池的容量保持率。

技术特征：

1.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括第一添加剂，所述第一添加剂包括含两个磺酸根基团的环状物质，在所述电解液中，所述第一添加剂的质量分数w1的范围为：0.01%≤w1≤2%。

2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述第一添加剂的结构式为：，其中，所述r1选自h、c、cnh2n+2及c6h6中的一种；所述r2选自h、c、cnh2n+2及c6h6中的一种，n满足范围：1≤n≤10。

3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液还包括第二添加剂，所述第二添加剂为成膜添加剂，所述第一添加剂的还原电位高于所述第二添加剂的还原电位，所述第一添加剂的氧化电位低于所述第二添加剂的氧化电位，在所述电解液中，所述第二添加剂的质量分数为w2，则满足关系式：2≤w2/w1≤10。

4.根据权利要求3所述的电解液，其特征在于，所述第二添加剂的质量分数w2满足范围：1%≤w2≤4%。

5.根据权利要求3所述的电解液，其特征在于，所述第二添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、三（三甲基硅烷）磷酸酯、1,3-丙烷磺酸内酯、己二腈、丁二腈、1,3,6-己烷三腈中的至少一种。

6.一种电池，其特征在于，所述电池包括：

7.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，在所述正极活性层中，所述补锂颗粒的质量分数为w3；所述补锂颗粒包括基体和包覆层，所述包覆层设置于所述基体的外周，所述基体的平面收缩率为α，则满足关系式：0.4≤α×w3/w1≤1.7；其中，所述基体的化学式为li1+rm1-pnpo4-sbs，且满足0.1<r<6.1，0≤p<0.99，0≤s<0.1；m、n分别选自铁、钴、镍、钛、锌、镁、铝、锰、钒、铬、锆、铜、铌、钽、钨、钇及镧中的至少一种，b选自硫、氮、氟、氯及溴中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，在正极极片的横截面中，所述包覆层的内侧轮廓限定的面积为s1，所述补锂颗粒释放锂离子后，所述基体的外侧轮廓限定的面积为s2，则所述基体的平面收缩率α满足关系式：α=(s1-s2)/s1×100%，所述电池满足关系式：20≤α/w1≤60。

9.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，所述基体的平面收缩率α的范围为：5%≤α≤40%。

10.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，在所述正极活性层中，所述补锂颗粒的质量分数w3的范围为：0.5%≤w3≤5%。

11.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，在5k的放大倍率下，在22μm×15μm的矩形区域内，在所述正极极片的横截面中，所述补锂颗粒的数量为多个；多个所述包覆层的内侧轮廓限定的面积的总和为s3，所述补锂颗粒释放锂离子后，多个所述基体的外侧轮廓限定的面积的总和为s4，则多个所述补锂颗粒在补锂过程中的收缩面积s满足关系式：s=s3-s4，s满足范围：1.5μm2≤s/w1≤8μm2。

12.根据权利要求11所述的电池，其特征在于，多个所述补锂颗粒在补锂过程中的收缩面积s的范围为：0.1μm2≤s≤6μm2。

13.一种用电设备，其特征在于，所述用电设备包括：

技术总结
本申请涉及一种电解液、电池及用电设备。所述电解液包括锂盐及第一添加剂，所述第一添加剂包括含两个磺酸根基团的环状物质，在所述电解液中，所述第一添加剂的质量分数w1的范围为：0.01%≤w1≤2%。

技术研发人员：郑建明,陈育余,于桐
受保护的技术使用者：深圳海辰储能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12