一种电解液及包含该电解液的锂离子电池的制作方法

本发明涉及锂离子电池，尤其涉及一种电解液及包含该电解液的锂离子电池。

背景技术：

1、当前，锂离子电池的能量密度远不能满足电动汽车、消费类电子产品的市场需求，限制了多场景的应用。提高工作电压是提升锂离子电池能量密度的有效方式。目前，4.35v以上的高电压体系已经成为锂离子电池研究的行业热点。然而，高电压下电解液将在正负极发生剧烈的氧化还原反应，造成容量衰减；同时，产生大量的气体，使电池内部压力增加，引发安全问题。此外，高电压会破坏正极材料的晶体结构，加剧晶格中氧析出和过渡金属元素溶出，影响锂离子电池的综合性能。因此，亟需开发一种适应高电压电解液，稳定锂离子电池电极/电解液界面，提升电池的工作电压，并且抑制气体的产生，对于锂离子电池的广泛应用具有重要意义。

技术实现思路

1、基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种电解液及包含该电解液的锂离子电池。

2、本发明提出的一种电解液包括溶剂、溶质、添加剂。所述的添加剂包括式ι所示的双(乙烯砜甲基)醚基化合物：

3、

4、        

5、其中，r为-(ch2)n-烷烃碳链，n为1～10中的任意一个整数。

6、添加双(乙烯砜甲基)醚基化合物作为添加剂，其在锂离子电池中成膜阻抗比较低，有利于电池的循环性能；其分子结构中由于同时含不饱和的c＝c双键和s＝o双键，能够在电极表面发生聚合，稳定电极/电解液界面，降低界面阻抗；同时抑制晶格氧的析出和过渡金属的溶解。

7、优选地，所述的式ι中r为-(ch2)-时，所述的双(乙烯砜甲基)醚基化合物具有如式i-a所示结构：

8、

9、优选地，所述的双(乙烯砜甲基)醚基化合物的质量占电解液总质量的0.5％～5％。

10、双(乙烯砜甲基)醚基化合物的质量在一定范围内有助于稳定电极/电解液界面，降低界面阻抗；同时抑制晶格氧的析出和过渡金属的溶解。

11、更优选地，所述的双(乙烯砜甲基)醚基化合物的质量占电解液总质量的1％～3％。

12、优选地，所述的溶剂选自酯类溶剂、醚类溶剂中的一种或多种。

13、更优选地，所述的酯类溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丁酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、γ-丁内酯中的一种或多种。

14、更优选地，所述的醚类溶剂选自乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊烷、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、四氢呋喃中的一种或多种。

15、溶剂选自酯类溶剂、醚类溶剂有助于溶解电解液中的溶质，提升电池的循环性能。

16、优选地，所述的溶质选自六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、四氟硼酸锂、硝酸锂、草酸锂、甲酸锂、氯化锂、溴化锂、碘化锂中的一种或多种。

17、溶质的作用在于提供锂源，与溶剂协同作用，提升循环性能。

18、更优选地，所述的溶质的浓度为0.5～5.0mol/l。

19、优选地，所述的电解液还包括其他功能添加剂，所述的其他功能添加剂选自碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯、1,3-丙烷磺内酯、甲烷二磺酸亚甲酯、1,3,6-己烷三腈、三(五氟苯基)硼烷、二氟磷酸锂、3-己基噻吩、六氟环三磷腈、三(六氟异丙基)磷酸酯中的一种或多种。

20、其他功能添加剂的添加有助于在电极表面构筑低阻抗界面sei膜，降低离子传输阻抗，提升电池的循环性能。

21、更优选地，所述的其他功能添加剂的质量占电解液总质量的0.01％～6％。

22、其他功能添加剂的质量在一定范围内有助于提升电池的循环性能。

23、本发明还提供了一种锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜，还包含上述提及的电解液。

24、优选地，所述的正极片包括以下质量百分比组分：97.5％lini0.8co0.1mn0.1o2、0.5％导电剂superp、1.0％粘接剂pvdf和1.0％碳纳米管。

25、优选地，所述的负极片包括以下质量百分比组分：95％人造石墨、1.5％导电剂super p、1.0％增稠剂cmc、2.5％粘接剂sbr。

26、本发明的有益效果在于：

27、本发明电解液中添加双(乙烯砜甲基)醚基化合物作为添加剂，配合溶剂、溶质、其他功能添加剂得到的电解液能够显著改善4.35～4.5v工作电压下电池的高温存储和产气问题。

技术特征：

1.一种电解液，其特征在于，所述的电解液包括溶剂、溶质、添加剂；所述的添加剂包括式ι所示的双(乙烯砜甲基)醚基化合物：

2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述的双(乙烯砜甲基)醚基化合物的质量占电解液总质量的0.5％～5％。

3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述的溶剂选自酯类溶剂、醚类溶剂中的一种或多种；所述的酯类溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丁酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、γ-丁内酯中的一种或多种；所述的醚类溶剂选自乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊烷、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、四氢呋喃中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述的溶质选自六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、四氟硼酸锂、硝酸锂、草酸锂、甲酸锂、氯化锂、溴化锂、碘化锂中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的电解液，其特征在于，所述的溶质的浓度为0.5～5.0mol/l。

6.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述的电解液还包括其他功能添加剂，所述的其他功能添加剂选自碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯、1,3-丙烷磺内酯、甲烷二磺酸亚甲酯、1,3,6-己烷三腈、三(五氟苯基)硼烷、二氟磷酸锂、3-己基噻吩、六氟环三磷腈、三(六氟异丙基)磷酸酯中的一种或多种。

7.根据权利要求6所述的电解液，其特征在于，所述的其他功能添加剂的质量占电解液总质量的0.01％～6％。

8.一种锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜，其特征在于，还包含如权利要求1～7任一项所述的电解液。

技术总结
本发明提供一种电解液及包含该电解液的锂离子电池，涉及锂离子电池技术领域。一种电解液包括溶剂、溶质、添加剂。所述的添加剂包括式Ι所示的双(乙烯砜甲基)醚基化合物：R为‑(CH2)n‑烷烃碳链，n为1～10中的任意一个整数。所述的溶剂选自酯类溶剂、醚类溶剂中的一种或多种。本发明提供的电解液能够显著改善4.35～4.5V工作电压下电池的高温存储和产气问题。

技术研发人员：石鹏程
受保护的技术使用者：合肥国轩高科动力能源有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/10