CN105226321A - 电解液以及包括该电解液的锂离子电池 - Google Patents

电解液以及包括该电解液的锂离子电池 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种电解液以及包括该电解液的锂离子电池，其中电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括磷酸环酐类化合物和饱和磺酸内酯类化合物。将本申请提供的电解液，应用到锂离子电池中后，不仅能够提高锂离子电池的循环性能，而且能够提高锂离子电池循环后的热稳定性。

Description

电解液以及包括该电解液的锂离子电池
技术领域
本申请涉及锂离子电池技术领域，特别地涉及一种电解液以及包括该电解液的锂离子电池。
背景技术
锂离子电池因具有比能量高、循环寿命长、自放电小等优点，被广泛应用于消费类电子产品以及储能与动力电池中。随着锂离子电池的广泛应用，其循环寿命成为锂离子电池的一种重要指标，除此之外，由于锂离子电池在循环后表现出了不稳定的现象，例如，经过循环后的锂离子电池的热稳定性能会变差，为了保障使用安全，在提高锂离子电池循环性能的同时，还需要提高锂离子电池在循环后的热稳定性能。由此可见，锂离子电池的安全性能也尤为重要。
锂离子电池在循环后的热稳定性受到诸多因素的影响，其中，电解液作为锂离子电池的重要组成部分，对其循环后的热稳定性能有着重大地影响。
因此，现在亟需一种性能优异的电解液在提升锂离子电池的循环性能同时，也能够提高锂离子电池的热稳定性。
发明内容
为了解决上述问题，本申请人进行了锐意研究，结果发现：包含有磷酸环酐类化合物和饱和磺酸内酯类化合物的电解液，应用到锂离子电池中后，不仅能够提高锂离子电池的循环性能，而且能够提高锂离子电池循环后的热稳定性，从而完成本申请。
本申请的目的在于提供一种电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括磷酸环酐类化合物和饱和磺酸内酯类化合物。
本申请的另一目的在于提供一种锂离子电池，包括正极片、负极片、锂电池隔膜以及本申请所提供的电解液。
本申请提供的包含有磷酸环酐类化合物和饱和磺酸内酯类化合物的电解液，应用到锂离子电池中后，能够在负极表面形成致密的复合固体电解质界面(SEI)膜，有效减少电解液在负极的分解，而且磷酸环酐的还原分解产物磷酸盐颗粒嵌入在饱和磺酸内酯所成SEI膜中，增加了SEI膜的离子电导率，此外在循环过程中SEI膜的阻抗增加也较小，所述磷酸环酐类化合物和磺酸内酯类化合物在成膜的过程中相互协同作用，而并非是上述二者各自所起到的作用的简单的叠加。
本申请提供的电解液不仅能够提高锂离子电池的循环性能，而且能够提高锂离子电池循环后的热稳定性。
具体实施方式
下面通过对本申请进行详细说明，本申请的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
本申请的目的在于提供一种电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括磷酸环酐类化合物和饱和磺酸内酯类化合物。
上述所提到的磷酸环酐类化合物为一种或多种磷酸经分子间脱水缩合形成的具有环状结构的化合物，所述环状结构的化合物由磷原子和氧原子交替构成，且在磷原子上连接有磷氧双键，此外，在与磷原子相连接的单键上可根据实际需求和合理的情况连接其他基团进行修饰。
优选地，所述磷酸环酐类化合物为选自下述式I所示的化合物中的一种或多种。
在上述式I中，R1、R2、R3各自独立地为选自碳原子数为1～20的烷烃基、碳原子数为6～26的芳基中的一种。
在上述式I中，R1、R2、R3可以互不相同，也可以彼此相同，又或者是其中任意两者相同。特别的，R1、R2、R3均为相同的基团。
当R1、R2、R3各自独立地为选自碳原子数为1～20的烷烃基时，烷烃基的具体种类并不受到具体的限制，可根据实际需求进行选择，例如链状烷烃基和环状烷烃基均可，其中链状烷烃基又包括直链烷烃基和支链烷烃基，另外，环状烷烃基上可以有取代基，也可以不含有取代基。在所述烷烃基中，烷烃基中碳原子数的优选的下限值可为1、3、5，烷烃基中碳原子数的优选的上限值可为3、5、6、8、10、12、16。
优选地，选择碳原子数为1～10的烷烃基，进一步优选地，选择碳原子数为1～6的烷烃基。
作为烷烃基的实例，具体可以举出：甲基、乙基、正丙基、异丙基、环丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、环戊基、正己基、异己基、环己基、庚基、环庚基、辛基、环辛基、壬基、癸基、十一烷烃基、十二烷烃基、十三烷烃基、十四烷烃基、十五烷烃基、十六烷烃基、十七烷烃基、十八烷烃基、十九烷烃基、二十烷烃基。
当R1、R2、R3各自独立地为碳原子数为6～26的芳基时，芳基的具体种类并没有特别的限制，可根据实际需求进行选择，例如，苯基、苯烷基、至少含有一个苯基的芳基例如联苯基、稠环芳烃基均可，其中在联苯基和稠环芳烃基上还可以连接有其他基团。
芳基中碳原子数的优选的上限值可为7、8、9、10、12、14、16、18、20、22，芳基中碳原子数的优选的下限值可为6、7、8、9。
在优选的实施方式中，选择碳原子数为6～16的芳基，进一步优选地，选择碳原子数为6～9的芳基。
作为芳基的实施，具体可以举出：
在优选的实施方式中，R1、R2、R3各自独立地为选自碳原子数为1～10的烷烃基、碳原子数为6～16的芳基中的一种。
在进一步优选的实施方式中，R1、R2、R3各自独立地为选自碳原子数为1～8的烷烃基、碳原子数为6～12的芳基、碳原子数为10～14的稠环芳烃基中的一种。
在更进一步优选的实施方式中，R1、R2、R3各自独立地为选自碳原子数为1～6的链状烷烃基、碳原子数为5～8的环状烷烃基、苯基、碳原子数为7～9的苯烷基中的一种。
作为磷酸环酐类化合物的实例，具体可以举出：
在优选的实施方式中，所述磷酸环酐类化合物的含量为电解液的总重量的0.05～3％。当磷酸环酐类化合物的含量低于0.05％时，电解液不能在阳极表面形成完整的SEI膜，从而不能有效的提高锂离子电池的循环性能；当磷酸环酐类化合的含量大于3％时，电解液会在阳极表面形成较厚的SEI膜，不利于提升锂离子电池的循环后的稳定性。
所述磷酸环酐类化合在电解液中的重量分数范围的优选的上限依次为2.8％、2.5％、2.0％、1.5％、1.0％，优选的下限依次为0.08％、0.1％、0.3％、0.5％、0.6％。进一步优选地，所述磷酸环酐类化合物的含量为电解液的总重量的0.1～2％。
在上述电解液中，所述饱和磺酸内酯类化合物是指在饱和磺酸内酯类化合物的环上不存在不饱和基团例如碳碳双键、碳碳三键，但是与环相连接的基团可以为饱和基团也可为不饱和基团。
优选地，所述饱和磺酸内酯类化合物为选自下述式II所示的化合物中的一种或多种。
在上述式II中，n为1～3的整数，进一步的，n优选为1～2。
当n选取2以上的整数时，除连接有取代基R6、R7的碳原子外，位于不同位置的碳原子上的取代基可以相同，也可以完全不同，又或者是两个以上不同位置的碳原子上的取代基相同，并不受到具体的标号的限制。例如，当n为3时，除连接有取代基R6、R7的碳原子外，剩余两个碳原子上的四个取代基可以完全相同，也可以完全不同，又或者是四个取代基中的任意两者以上相同。
在上述式II中，R4、R5、R6、R7各自独立地为选自氢原子、卤原子、碳原子数为1～10的烷烃基、碳原子数为2～10的烯基、碳原子数为1～10的卤代烷烃基、碳原子数为2～10的卤代烯基中的一种。其中，所述卤原子为氟原子、氯原子、溴原子、碘原子，特别的，卤原子为氟原子、氯原子。
碳原子数为1～10的烷烃基，烷烃基可为链状烷烃基，也可为环状烷烃基，其中链状烷烃基又包括直链烷烃基和支链烷烃基，另外，环状烷烃基上可以有取代基，也可以不含有取代基。在所述烷烃基中，烷烃基中碳原子数的优选的下限值可为1、2，烷烃基中碳原子数的优选的上限值可为5、6、8、10。
优选地，选择碳原子数为1～5的烷烃基，更进一步优选地，选择碳原子数为1～3的烷烃基。
作为烷烃基的实例，具体可以举出：甲基、乙基、正丙基、异丙基、环丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、环戊基、正己基、异己基、环己基、庚基、环庚基、辛基、环辛基、壬基、癸基。
碳原子数为2～10烯基，其中，双键的个数以及双键的位置并没有特别的限制，可根据实际情况选择所需结构的烯基。例如，双键的个数可为1个、2个、3个或4个，特别地优选单烯基。优选地，双键位于烯基的末端，其中，所述末端即为远离烯基与环相连接的位置。另外，烯基的碳原子数的优选的上限为4、5、6、8，烯基的碳原子数的优选的下限为2、3。
优选地，选择碳原子数为2～6的烯基，进一步优选地，选择碳原子数为2～4的烯基。
作为烯基的实例，具体可以举出：-CH＝CH2、-CH2-CH＝CH2、-CH2CH2-CH＝CH2、-CH＝CH-CH＝CH2、-CH2CH2CH2-CH＝CH2、
碳原子数为1～10的卤代烷烃基，其中卤代烷烃基中的卤原子的取代个数及其取代位置并没有特别的限制，可根据实际需求对上述烷烃基上的部分氢原子或者全部氢原子进行取代。例如，卤原子的个数可为1个、2个、3个或4个。当卤原子取代的个数为2个以上时，卤原子的种类可以相同，也可以完全不同，又或者是所选取的卤原子的种类部分相同。另外，卤代烷烃基中的烷烃基的碳原子数的优选的下限值可为1、2，烷烃基中碳原子数的优选的上限值可为3、5、6、8、10。
作为卤代烷烃基的实例，具体可以举出：
其中，X为F、Cl、Br、I中的一种。
当碳原子数为2～10的卤代烯基，其中卤原子的取代个数及其取代位置并没有特别的限制，可根据实际需求对烯基的部分氢原子或者全部氢原子进行取代。例如，卤原子的个数可为1个、2个、3个或4个。当卤原子取代的个数为2个以上时，卤原子的种类可以相同，也可以完全不同，又或者是所选取的卤原子的种类部分相同。另外，卤代烯基中的烯基的碳原子数的优选的下限值可为1、2，烯基中碳原子数的优选的上限值可为3、5、6、8、10。
优选地，选择碳原子数为2～6的卤代烯基，进一步优选地，选择碳原子数为2～4的卤代烯基。
作为卤代烯基的实例，具体可以举出：
其中，X为F、Cl、Br、I中的一种。
作为饱和磺酸内酯类化合物的实例，具体可以举出：
优选地，所述饱和磺酸内酯类化合物的含量为电解液的总重量的0.01％～7％。当饱和磺酸内酯类化合物的含量低于0.01％时，电解液将不能有效地形成稳定的SEI膜，锂离子电池的循环性能基本得不到改善；而当饱和磺酸内酯类化合物的含量高于7％时，电解液会在电极表面形成较厚的SEI膜而导致循环过程中金属锂的析出，不利于提升锂离子电池循环后的稳定性。
所述饱和磺酸内酯类化合物在电解液中的重量分数范围的优选的上限为4.8％、4.5％、4.0％、3.5％、3.0％，优选的下限依次为0.03％、0.05％、0.10％、0.30％、0.50％。进一步优选地，所述磺酸内酯类化合物的含量为电解液的总重量的0.1％～5％。
经研究发现，将含有磷酸环类化合物和饱和磺酸内酯类化合物的电解液，应用到锂离子电池中后，不仅能够提高锂离子电池的循环性能，而且能够提高锂离子电池循环后的热稳定性。特别的，将循环多次后的锂离子电池经过150℃的热箱测试后，锂离子电池具有优异的稳定性。
在上述电解液中，所述锂盐任选自有机锂盐或无机锂盐中的至少一种。特别的，所述锂盐中含有氟元素、硼元素、磷元素中的至少一种。
作为锂盐的实例，具体可以举出：LiPF6、LiBF4、LiN(SO2F)2(简写为LiFSI)、LiN(CF3SO2)2(简写为LiTFSI)、LiClO4、LiAsF6、LiB(C2O4)2(简写为LiBOB)、LiBF2(C2O4)(简写为LiDFOB)。
优选地，锂盐的含量为使得锂盐在电解液中的摩尔浓度为0.5～2mol/L，进一步优选地，锂盐的含量为使得锂盐在电解液中的摩尔浓度为0.9～1.3mol/L。
在上述电解液中，所述有机溶剂的具体种类可根据实际需求进行选择，特别的，选用非水有机溶剂，其中非水有机溶剂可以为任意种类，根据实际需求进行选择。
优选地，所述有机溶剂为选自下述式1、式2、式3所示的化合物中的一种或多种。
在上述式1中，R8为选自碳原子数为1～20的烷烃基中的一种，R9为选自碳原子数为1～20的烷烃基、碳原子数为1～20的烷氧基中的一种。
在上述式2中，R10、R11各自独立地为选自F、Cl、Br、I、碳原子数为1～20的烷烃基中的一种。特别的，卤原子为F、Cl。
在上述式3中，R12、R13、R14各自独立地为选自H、碳原子数为1～20的烷烃基中的一种。
在上述式1、式2以及式3中，所涉及的碳原子数为1～20的烷烃基，其中烷烃基的具体种类并不受到具体的限制，可根据实际需求进行选择，例如链状烷烃基和环状烷烃基均可，其中链状烷烃基又包括直链烷烃基和支链烷烃基，另外，环状烷烃基上可以有取代基，也可以不含有取代基。在所述烷烃基中，烷烃基中碳原子数的优选的下限值可为1、3、4，烷烃基中碳原子数的优选的上限值可为6、8、10、12、16。
优选地，选择碳原子数为1～10的烷烃基，进一步优选地，选择碳原子数为1～6的烷烃基。
作为烷烃基的实例，具体可以举出：甲基、乙基、正丙基、异丙基、环丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、环戊基、正己基、异己基、环己基、庚基、环庚基、辛基、环辛基、壬基、癸基、十一烷烃基、十二烷烃基、十三烷烃基、十四烷烃基、十五烷烃基、十六烷烃基、十七烷烃基、十八烷烃基、十九烷烃基、二十烷烃基。
在上述式1中，所涉及的碳原子数为1～20的烷氧基，其中烷氧基中烷烃基部分可任意地为链状烷烃基、环状烷烃基。另外，在所述烷氧基的烷烃基中的碳原子数的优选的下限值可为1、3、4，烷烃基中碳原子数的优选的上限值可为6、8、10、12、16。
优选地，烷氧基的碳原子数为1～10，进一步地，烷氧基的碳原子数优选为1～6。
作为烷氧基的实例，具体可以举出：
-OCH3、-OCH2CH3、-OCH2CH2CH3、-OCH2CH2CH2CH3、-OCH2CH2CH2CH2CH3、 -OCH2CH2CH2CH2CH2CH3、
优选地，所述有机溶剂选自碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、氟代碳酸亚乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、1，4-丁内酯、丙酸甲酯、丁酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯以及丁酸乙酯中一种或多种。
在本申请中，电解液的制备方法并没有特别的限制，可按照常规方法制备，只要将电解液中的物料混合均匀即可。例如，将锂盐、添加剂加入到有溶剂中进行混合，获得电解液。
本申请的另一目的在于提供了一种锂离子电池，包括电解液、正极片、负极片、隔离膜和包装箔；其中，所述电解液为本申请提供的电解液，所述正极片包括正极活性材料，所述负极片包括负极活性材料。
优选地，所述正极活性材料任选自钴酸锂、锂镍锰钴三元材料、磷酸亚铁锂以及锰酸锂中的一种或多种。
优选地，所述负极活性材料为石墨和/或硅，其中，硅可选自硅纳米颗粒、硅纳米线、硅纳米管、硅薄膜、3D多孔结构硅以及中空多孔硅中的一种或多种，但并不局限于上述所举出的硅。
由于在上述锂离子电池中应用了本申请提供的电解液，锂离子电池的循环性能得到了大幅度的提升，另外通过热箱测试，得知锂离子电池在多次循环之后热稳定性也得到了大幅度的提高。
实施例
以下通过具体实例进一步描述本申请。不过这些实例仅仅是范例性的，并不对本申请的保护范围构成任何限制。
在下述实施例、对比例以及试验例中，所使用到的试剂、材料以及仪器如没有特殊的说明，均可商购获得。
在下述实验例、对比例以及试验例中，所用到的物料如下所示：
有机溶剂：碳酸亚乙酯(简写为EC)，碳酸二乙酯(简写为DEC)，氟代碳酸亚乙酯酯(简写为FEC)，碳酸亚丙酯(简写为PC)。
磷酸环酐类化合物：
饱和磺酸内酯化合物：
锂电池隔膜：16微米厚的聚丙烯隔离膜(型号为A273，由Celgard公司提供)。
实施例1～25锂离子电池1～25的制备
锂离子电池1～25均按照下述方法进行制备：
(1)正极片制备
将钴酸锂(LiCoO2)、粘结剂(聚偏氟乙烯)、导电剂(乙炔黑)按照重量比96∶2∶2进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)，在真空搅拌机作用下搅拌至体系成均一透明状，获得正极浆料；将正极浆料均匀涂覆于厚度为12μm的铝箔上；将铝箔在室温晾干后转移至120℃烘箱干燥1h，然后经过冷压、分切得到正极片。
(2)负极片制备
将石墨、乙炔黑、粘结剂丁苯橡胶、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)按照重量比95∶2∶2∶1进行混合，加入到去离子水后，在真空搅拌机搅拌的搅拌作用下获得负极浆料；将负极浆料均匀涂覆在铜箔上；将铜箔在室温晾干后转移至120℃烘箱干燥1h，然后经过冷压、分切得到负极片。
(3)电解液制备
电解液1～25均按照下述方法进行制备：
在含水量＜10ppm的氩气气氛手套箱中，将EC、DEC、PC、FEC按照EC∶DEC∶PC∶FEC＝30∶50∶15∶5的重量比混合均匀形成混合液后，再将充分干燥的锂盐LiPF6溶解于上述混合液中，然后在混合液中加入磷酸环酐类化合物和饱和磺酸内酯类化合物，混合均匀，获得电解液。其中，LiPF6浓度为1mol/L。
(4)锂离子电池的制备
将正极片、锂电池隔离膜、负极片按顺序叠好，使锂电池隔离膜处于正、负极片之间起到隔离的作用，然后卷绕得到裸电芯；将裸电芯置于外包装箔中，将上述制备好的电解液注入到干燥后的电池中，经过真空封装、静置、化成、整形等工序，获得锂离子电池(简称电池)。
在上述电池的制备过程中，各个电池中所选用的电解液、各个电解液中所用到的磷酸环酐类化合物和饱和磺酸内酯类化合物的具体种类以及含量，如下表1中所示。
在表1中，所述磷酸环酐类化合的含量为基于电解液的总重量计算得到的重量百分数，所述饱和磺酸内酯类化合的含量为基于电解液的总重量计算得到的重量百分数。
表1
对比例1～6锂离子电池1#～6#的制备
锂离子电池1～6均按照下述方法进行制备：
重复实施例1，其中，调整磷酸环酐类化合物和饱和磺酸内酯类化合物的含量，其余条件不变。
在上述电池的制备过程中，各个电池中所选用的电解液、各个电解液中所用到的磷酸环酐类化合物和饱和磺酸内酯类化合物的具体种类以及含量，如下表2中所示。
在表2中，所述磷酸环酐类化合的含量为基于电解液的总重量计算得到的重量百分数，所述饱和磺酸内酯类化合的含量为基于电解液的总重量计算得到的重量百分数。
表2
注：在上述表2中“-”表示不选取任何种类的物质。
试验例
测试一、电池的循环性能测试
将制备得到的锂离子电池均分别进行下述测试：
在25℃下，将锂离子电池，以1C恒流充电至4.35V，然后恒压充电至电流为0.05C，再用1C恒流放电至3.0V，此时为首次循环，按照上述条件进行次如此多次循环充电/放电，分别计算得出锂离子电池循环50次、100次、200次、300次和500次后的容量保持率(每组各5只电池，计算出容量保持的平均值)，其中，循环后的容量保持率按照下式进行计算。各个电池中所得到的相关测试数据参见表3。
循环后的容量保持率＝(对应循环次数后的放电容量/首次循环的放电容量)×100％
表3
从上数表3中的相关数据可以得知，相比起电池1#～6#，电池1～25经过多次循环后，均具有较高的容量保持率。
由此可以得知，本申请提供的包含有磷酸环酐类化合物和饱和磺酸内酯类化合物的电解液，应用到锂离子电池中后，能够提高锂离子电池的循环性能。
测试二、电池循环后的热稳性测试
将在上述测试一条件下经过500次循环后的电池均进行下述测试：
在25℃下以0.5C电流恒流充电至4.35V，再以4.35V恒压充电至电流为0.025C，使其处于4.35V满充状态，然后将电池放在150℃的高温炉中保持1小时，同时测试电池在高温炉中电压变化以及电芯表面温度，并观察测试后电池的状态(每组各5支电池)，结果示于表4中。
表4
电池编号 热稳定性测试后的状态
电池1 5支电池均完好无损，没有起火现象
电池2 5支电池均完好无损，没有起火现象
电池3 5支电池均完好无损，没有起火现象
电池4 5支电池均完好无损，没有起火现象
电池5 2支电池均完好无损，剩余的3支电池均有起火现象
电池6 2支电池均完好无损，剩余的3支电池有起火现象
电池7 5支电池均完好无损，没有起火现象
电池8 3支电池均完好无损，剩余的2支电池均有起火现象
电池9 3支电池均完好无损，剩余的2支电池均有起火现象
电池10 2支电池均完好无损，剩余的3支电池均有起火现象
电池11 2支电池均完好无损，剩余的3支电池均有起火现象
电池12 2支电池均完好无损，剩余的3支电池均有起火现象
电池13 2支电池均完好无损，剩余的3支电池均有起火现象
电池14 5支电池均完好无损，没有起火现象
电池15 4支电池均完好无损，剩余的1支电池有起火现象
电池16 3支电池均完好无损，剩余的2支电池均有起火现象
电池17 5支电池均完好无损，没有起火现象
电池18 5支电池均完好无损，没有起火现象
电池19 2支电池均完好无损，剩余的3支电池均有起火现象
电池20 2支电池均完好无损，剩余的3支电池均有起火现象
电池21 3支电池均完好无损，剩余的2支电池均有起火现象
电池22 3支电池均完好无损，剩余的2支电池均有起火现象
电池23 3支电池均完好无损，剩余的2支电池均有起火现象
电池24 4支电池均完好无损，剩余的1支电池均有起火现象
电池25 4支电池均完好无损，剩余的1支电池均有起火现象
电池1# 5支电池均有起火现象
电池2# 1支电池完好无损，剩余的4支电池均有起火现象
电池3# 1支电池完好无损，剩余的4支电池均有起火现象
电池4# 1支电池完好无损，剩余的4支电池均有起火现象
电池5# 1支电池完好无损，剩余的4支电池均有起火现象
电池6# 1支电池完好无损，剩余的4支电池均有起火现象
从上述表4中的相关结果可以得知，相比起电池1#～6#进行500次循环后经过热箱测试所呈现的状态相比，电池1～25进行500次循环后再经过热稳定性测试后，整体而言电池均不易发生起火的现象。
由此可以得知，本申请提供的包含有磷酸环酐类化合物和饱和磺酸内酯类化合物的电解液，应用到锂离子电池中后，能够提高多次循环后的锂离子电池的热稳性性。
根据上述说明书的揭示，本申请所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本申请并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本申请的一些修改和变更也应当落入本申请的权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电解液，其特征在于，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括磷酸环酐类化合物和饱和磺酸内酯类化合物。
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述磷酸环酐类化合物为选自下述式I所示的化合物中的一种或多种：
式I，其中，
R1、R2、R3各自独立地为选自碳原子数为1～20的烷烃基、碳原子数为6～26的芳基中的一种。
3.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于，R1、R2、R3各自独立地为选自碳原子数为1～10的烷烃基、碳原子数为6～16的芳基中的一种。
4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述饱和磺酸内酯类化合物为选自下述式II所示的化合物中的一种或多种：
式II，其中，
在上述式II中，n为1～3的整数，R4、R5、R6、R7各自独立地为选自氢原子、卤原子、碳原子数为1～10的烷烃基、碳原子数为2～10的烯基、碳原子数为1～10的卤代烷烃基、碳原子数为2～10的卤代烯基中的一种，其中所述卤原子为氟原子、氯原子、溴原子、碘原子。
5.根据权利要求4所述的电解液，其特征在于，R4、R5、R6、R7各自独立地为选自氢原子、氟原子、氯原子、碳原子数为1～5的烷烃基、碳原子数为2～6的烯基、碳原子数为1～5的卤代烷烃基、碳原子数为2～6的卤代烯基中的一种。
6.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述磷酸环酐类化合物的含量为电解液的总重量的0.05～3％；所述饱和磺酸内酯类化合物的含量为电解液的总重量的0.01％～7％。
7.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述有机溶剂为选自下述式1、式2、式3所示的化合物中的一种或多种：
式1、式2、式3，
其中，
R8为选自碳原子数为1～20的烷烃基中的一种，R9为选自碳原子数为1～20的烷烃基、碳原子数为1～20的烷氧基中的一种，R10、R11各自独立地为选自H、F、Cl、Br、I、碳原子数为1～20的烷烃基中的一种，R12、R13、R14各自独立地为选自H、碳原子数为1～20的烷烃基中的一种。
8.根据权利要求7所述的电解液，其特征在于，
R8为选自碳原子数为1～10的烷烃基中的一种，R9为选自碳原子数为1～10的烷烃基、碳原子数为1～10的烷氧基中的一种；R10、R11各自独立地为选自F、Cl、碳原子数为1～10的烷烃基；R12、R13、R14各自独立地为选自碳原子数为1～10的烷烃基中的一种。
9.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，
所述锂盐为选自LiPF6、LiBF4、LiN(SO2F)2、LiN(CF3SO2)2、LiClO4、LiAsF6、LiB(C2O4)2、LiBF2(C2O4)；
所述有机溶剂为选自碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、氟代碳酸亚乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、1，4-丁内酯、丙酸甲酯、丁酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯以及丁酸乙酯中一种或多种。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极片、负极片、锂电池隔膜以及权利要求1～9中任一项所述的电解液。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107017432A (zh) * 2016-01-28 2017-08-04 宁德新能源科技有限公司 非水电解液及锂离子电池
CN107331893A (zh) * 2016-04-29 2017-11-07 华为技术有限公司 一种高温锂离子电池电解液及其制备方法和高温锂离子电池
JP2017208322A (ja) * 2016-05-16 2017-11-24 宇部興産株式会社 非水電解液及びそれを用いた蓄電デバイス
CN107516745A (zh) * 2017-08-16 2017-12-26 中节能万润股份有限公司 一种锂离子电池非水电解液
CN111712961A (zh) * 2018-02-16 2020-09-25 大金工业株式会社 电解液、电化学器件、锂离子二次电池和组件
CN113424353A (zh) * 2020-11-12 2021-09-21 宁德新能源科技有限公司 一种电解液、电化学装置以及电子装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008021624A (ja) * 2006-06-16 2008-01-31 Sony Corp 非水電解質組成物及び非水電解質二次電池
CN103443993A (zh) * 2011-03-24 2013-12-11 日本电气株式会社 二次电池
CN104332653A (zh) * 2014-09-01 2015-02-04 东莞新能源科技有限公司 一种非水电解液及使用该电解液的锂离子电池
CN104638293A (zh) * 2015-01-23 2015-05-20 深圳新宙邦科技股份有限公司 一种高压实密度负极锂离子电池和电解液

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008021624A (ja) * 2006-06-16 2008-01-31 Sony Corp 非水電解質組成物及び非水電解質二次電池
CN103443993A (zh) * 2011-03-24 2013-12-11 日本电气株式会社 二次电池
CN104332653A (zh) * 2014-09-01 2015-02-04 东莞新能源科技有限公司 一种非水电解液及使用该电解液的锂离子电池
CN104638293A (zh) * 2015-01-23 2015-05-20 深圳新宙邦科技股份有限公司 一种高压实密度负极锂离子电池和电解液

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107017432A (zh) * 2016-01-28 2017-08-04 宁德新能源科技有限公司 非水电解液及锂离子电池
CN107331893A (zh) * 2016-04-29 2017-11-07 华为技术有限公司 一种高温锂离子电池电解液及其制备方法和高温锂离子电池
CN107331893B (zh) * 2016-04-29 2020-03-10 华为技术有限公司 一种高温锂离子电池电解液及其制备方法和高温锂离子电池
US10862167B2 (en) 2016-04-29 2020-12-08 Huawei Technologies Co., Ltd. High-temperature lithium-ion battery electrolyte and production method thereof, and high-temperature lithium-ion battery
JP2017208322A (ja) * 2016-05-16 2017-11-24 宇部興産株式会社 非水電解液及びそれを用いた蓄電デバイス
CN107516745A (zh) * 2017-08-16 2017-12-26 中节能万润股份有限公司 一种锂离子电池非水电解液
CN107516745B (zh) * 2017-08-16 2019-09-03 中节能万润股份有限公司 一种锂离子电池非水电解液
CN111712961A (zh) * 2018-02-16 2020-09-25 大金工业株式会社 电解液、电化学器件、锂离子二次电池和组件
EP3754775A4 (en) * 2018-02-16 2022-03-16 Daikin Industries, Ltd. ELECTROLYTIC SOLUTION, ELECTROCHEMICAL DEVICE, LITHIUM-ION SECONDARY BATTERY AND MODULE
CN111712961B (zh) * 2018-02-16 2023-09-22 大金工业株式会社 电解液、电化学器件、锂离子二次电池和组件
CN113424353A (zh) * 2020-11-12 2021-09-21 宁德新能源科技有限公司 一种电解液、电化学装置以及电子装置
WO2022099542A1 (zh) * 2020-11-12 2022-05-19 宁德新能源科技有限公司 一种电解液、电化学装置以及电子装置

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