一种二次电池用非水电解液、二次电池和电子装置的制作方法

allin2025-06-09  76


本技术涉及电化学,特别是涉及一种二次电池用非水电解液、二次电池和电子装置。


背景技术:

1、随着二次电池在各类电子产品中的广泛应用,用户对于二次电池的性能也提出了越来越高的要求,特别是高温存储性能和循环性能。在相关技术中,多采用电解液添加剂来改善二次电池的高温存储性能和循环性能。然而,大多数添加剂通过在正极成膜来改善高温存储,但往往因为粘度太大或所成膜阻抗太大,使得二次电池的低温放电性能和循环性能受到较大影响。而部分成膜阻抗较低的添加剂,易大幅降低二次电池的高温存储性能。因此,亟待开发能够有效改善二次电池高温存储性能和循环性能的电解液。


技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种二次电池用非水电解液、二次电池和电子装置,以改善二次电池的循环性能和高温存储性能。具体技术方案如下:

2、需要说明的是,本技术的
技术实现要素:
中,以锂离子电池作为二次电池的例子来解释本技术,但是本技术的二次电池并不仅限于锂离子电池。

3、本技术的第一方面提供了一种二次电池用非水电解液,其包括式i化合物:

4、

5、其中,式i化合物至少含有两个吡啶基;a11、a12、a13、a14独立地选自氢原子、经取代或未经取代的c1至c5的烷基或r11选自经取代或未取代的c1至c6的亚烷基或经取代或未取代的c3至c10的亚环烷基;r12、r13、r14、r15独立地选自共价单键、经取代或未取代的c1至c6的亚烷基;r16选自氟原子、经取代或未经取代的c1至c6的烷基;表示与相邻原子的结合位点,n选自0至4的整数,当经取代时,取代基包括氟原子或c1至c3的烷基。其中,取代可以是是全部取代或者部分取代;基于二次电池用非水电解液的质量,式i化合物的质量百分含量为0.08%至1%。式i化合物能够稳定正负极界面和负极界面,减少电解液的持续分解,从而提升了二次电池的循环性能和高温存储性能。

6、在本技术的一种实施方案中,式i化合物包括以下化合物中的至少一种:

7、

8、当式i化合物选自上述范围内的化合物时,式i化合物能够在负极还原形成界面保护层,稳定正极界面和负极界面,减少电解液的持续分解,从而提升了二次电池的循环性能和高温存储性能。

9、在本技术的一种实施方案中,二次电池用非水电解液还包括式ii化合物:

10、

11、其中,n选自0到4的整数,当n=0时,该片段视为共价单键,r23和r24相连,a2选自r21、r22、r23、r24独立地选自共价单键、c1至c5的亚烷基、c2至c4的亚烯基或r25选自氢原子、氰基、c1至c3的烷基或经氰基取代的c1至c3烷基;r26、r27独立地选自共价单键或c1至c3的亚烷基,取代可以是全部取代或者部分取代;基于二次电池用非水电解液的总质量,式ii化合物的质量百分含量为0.1%至5%。式ii化合物能够与电解液中的式i化合物形成协同作用,可以对正极界面和负极界面起到更强的保护作用,进一步减少电解液分解,从而提升了二次电池的循环性能和高温存储性能。

12、在本技术的一种实施方案中,式ii化合物包括以下化合物中的至少一种:

13、

14、当式ii化合物选自上述范围内的化合物时,式ii化合物能够与电解液中的式i化合物形成协同作用,对正极界面和负极界面起到更强的保护作用,进一步减少电解液分解,从而在进一步提升了二次电池的循环性能和高温存储性能。

15、在本技术的一种实施方案中,式i化合物的质量百分含量与式ii化合物的质量百分含量的比值x为0.016至5,优选为0.016至0.5。当x的取值在本技术范围内时,式ii化合物能够与电解液中的式i化合物形成协同作用,可以对正极界面和负极界面起到更强的保护作用,进一步减少电解液分解,从而进一步提升了二次电池的循环性能和高温存储性能。在本技术的一种实施方案中,二次电池用非水电解液包括式iii化合物:

16、

17、其中,a31和a32各自独立选自表示与相邻原子的结合位点,m选自0或1,当m=0时,该片段视为共价单键,r31和r32相连;r31、r32各自独立地选自共价单键取代或未取代的c1至c5的亚烷基、取代或未取代的c2至c5的亚烯基,当经取代时,取代基为氟原子,其中,取代可以是全部取代或者部分取代;基于二次电池用非水电解液的总质量,式iii化合物的质量百分含量为0.08%至5%。式iii化合物可以提高正极界面的稳定性,并且在负极表面还原,形成一层保护膜,减少电解液的分解,从而进一步提升了二次电池的循环性能和高温存储性能。

18、在本技术的一种实施方案中,式iii化合物包括以下化合物中的至少一种:

19、

20、当式iii化合物选自上述范围内的化合物时,可以提高正极界面的稳定性,并且在负极表面还原,形成一层保护膜,减少电解液的分解,进一步改善了二次电池的循环性能和高温存储性能。

21、在本技术的一种实施方案中,二次电池用非水电解液还包括式iv化合物:

22、

23、其中,r41选自经取代的c1至c6亚烷基、经取代或未经取代的c2至c6亚烯基;经取代时,取代基包括氟原子或c2至c6的烯基,其中,取代可以是全部取代或者部分取代;基于二次电池用非水电解液的总质量,式iv化合物的质量百分含量为0.1%至15%。式iv化合物可以辅助增强固态电解质界面膜(sei膜)的成膜稳定性,增强对正极界面和负极界面的保护作用,在提升了二次电池的循环性能的同时兼顾了二次电池的高温存储性能。

24、在本技术的一种实施方案中,式iv化合物包括以下化合物中的至少一种:

25、

26、当式iv化合物选自上述范围内的化合物时,可以辅助增强sei膜的成膜稳定性,进一步增强对正极界面和负极界面的保护作用,在提升了二次电池的循环性能的同时兼顾了二次电池的高温存储性能。

27、在本技术的一种实施方案中,二次电池用非水电解液还包括硼锂盐,硼锂盐包括四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂或二氟草酸硼酸锂中的至少一种;基于二次电池用非水电解液的总质量,硼锂盐的质量百分含量为0.01%至1%。硼锂盐可以在正极界面成膜,保护正极界面,与式i化合物产生协同作用,在进一步改善二次电池的循环性能的同时兼顾了二次电池的高温存储性能。

28、本技术的第二方面提供了一种二次电池,其包括正极极片、隔离膜、负极极片和本技术第一方面提供的二次电池用非水电解液。

29、本技术的第三方面提供了一种电子装置,其中,电子装置包括本技术第二方面提供的二次电池。

30、本技术的有益效果:

31、本技术提供了一种二次电池用非水电解液、二次电池和电子装置。二次电池包括正极极片、负极极片和二次电池用非水电解液,其中,二次电池用非水电解液含式i化合物,式i化合物能够在负极界面还原形成界面保护层,另外,式i化合物中的含胺基官能团能够吸收氟化氢,式i化合物中的氮原子能够稳定高价态的过渡金属,这些性质共同稳定正负极界面和负极界面,减少电解液的持续分解,从而提升了二次电池的循环性能和高温存储性能。


技术特征:

1.一种二次电池用非水电解液,其包括式i化合物:

2.根据权利要求1所述的二次电池用非水电解液,其中,所述式i化合物包括以下化合物中的至少一种:

3.根据权利要求1所述的二次电池用非水电解液,其中,所述二次电池用非水电解液还包括式ii化合物:

4.根据权利要求3所述的二次电池用非水电解液,所述式ii化合物包括以下化合物中的至少一种:

5.根据权利要求3所述的二次电池用非水电解液,其中,所述式i化合物的质量百分含量与所述式ii化合物的质量百分含量的比值x为0.016至5。

6.根据权利要求5所述的二次电池用非水电解液,其中,所述式i化合物的质量百分含量与所述式ii化合物的质量百分含量的比值x为0.016至0.5。

7.根据权利要求1所述的二次电池用非水电解液,其中,所述二次电池用非水电解液包括式iii化合物:

8.根据权利要求7所述的二次电池用非水电解液,其中,所述式iii化合物包括以下化合物中的至少一种:

9.根据权利要求3所述的二次电池用非水电解液,所述二次电池用非水电解液还包括式iv化合物:

10.根据权利要求9所述的二次电池用非水电解液,其中,所述式iv化合物包括以下化合物中的至少一种:

11.根据权利要求3所述的二次电池用非水电解液,其中,所述二次电池用非水电解液还包括硼锂盐,所述硼锂盐包括四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂或二氟草酸硼酸锂中的至少一种;基于所述二次电池用非水电解液的总质量,所述硼锂盐的质量百分含量为0.01%至1%。

12.一种二次电池,其包括正极极片、隔离膜、负极极片和权利要求1至11中任一项所述的二次电池用非水电解液。

13.一种电子装置,其中,所述电子装置包括权利要求12所述的二次电池。


技术总结
本申请提供了一种二次电池用非水电解液、二次电池和电子装置,二次电池用非水电解液包括式I化合物,基于二次电池用非水电解液的质量,式I化合物的质量百分含量为0.08%至1%。具有本申请的二次电池用非水电解液的二次电池具有良好循环性能和高温存储性能。

技术研发人员:彭谢学,张丽兰,岳平德,唐超
受保护的技术使用者:宁德新能源科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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