电解液和锂离子电池的制作方法

本申请涉及锂离子电池，尤其涉及一种电解液和锂离子电池。

背景技术：

1、锂离子电池是一种采用锂离子在正、负极之间来回移动以存储和释放能量的二次电池。它主要由正极、负极、电解质和隔膜组成。在充电时，锂离子从正极脱嵌并嵌入到负极；在放电时，锂离子则从负极脱嵌并返回正极。这种锂离子的来回移动实现了电池的充放电循环，因此锂离子电池也被称为二次电池，适合长期重复使用。

2、目前，为了适应市场需求，锂离子电池一般需要满足较高的能量密度，又要满足较宽的温度范围。其中，为了满足较高的能量密度，一般是提高电池的上限电压，或提高极片上的活性材料的涂覆面密度和压实密度。然而，采用提高上限电压的方式容易恶化电芯的耐高温性能；采用提升涂覆面密度或压实密度的方式可能恶化电池的动力学性能。这些方式所引起的问题都会使电池更容易析锂，继而降低锂离子电池的能量密度。

技术实现思路

1、为解决或部分解决相关技术中存在的问题，本申请提供一种电解液和锂离子电池，不仅能够减少锂离子电池析锂的情况，而且改善电池在高温和高压下的循环及储存性能。

2、本申请第一方面提供一种电解液，所述电解液包括第一添加剂和第二添加剂；所述第一添加剂为三氮唑类化合物，所述第二添加剂为硫酸乙烯酯；所述第一添加剂在所述电解液中的含量为w1wt%，所述第二添加剂在所述电解液中的含量为w2wt%，所述w1和w2满足如下关系：

3、0.8≤w1+w2≤1.5，1.67≤w2/w1≤3.33；

4、所述三氮唑类化合物的结构通式如下所示：

5、其中，r选自具有1-5个碳原子的亚烷基、亚烷氧基或亚烷硫基。

6、一些实施方式中，所述第一添加剂在所述电解液中的含量满足0.1＜w1＜0.5。

7、一些实施方式中，所述第一添加剂为n,n'-羰基二(1,2,4-三氮唑)，所述n,n'-羰基二(1,2,4-三氮唑)的结构式如下所示：

8、。

9、在一些实施方式中，所述电解液还包括第二添加剂，所述第二添加剂在所述电解液中的含量满足0.1＜w2＜2。

10、在一些实施方式中，所述电解液还包括第三添加剂，所述第三添加剂在所述电解液中的含量为5 wt%~25 wt%，所述第三添加剂选自1,3-丙烷磺酸内酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3,6-己烷三腈中的一种或多种。

11、在一些实施方式中，所述电解液中的锂盐选自六氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟二草酸磷酸锂、四氟硼酸锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、双(氟磺酰)亚胺锂、二氟磷酸锂的一种或多种。

12、在一些实施方式中，所述电解液还包括第四添加剂，所述第四添加剂在所述电解液中的含量为2 wt%~15 wt%，所述第四添加剂选自碳酸亚乙烯酯、丙烯磺酸内酯、甲烷二磺酸亚甲酯、硫酸乙烯酯、丁二腈、戊二腈、己二腈、乙二醇双(丙腈)醚、甘油三腈、3,3',3",3"'(乙烷1,1,2,2四烷基四(氧基))四丙腈中的一种或多种；其中，当所述第四添加剂含有碳酸亚乙烯酯时，碳酸亚乙烯酯的含量小于或等于0.3 wt%。

13、在一些实施方式中，所述电解液还包括有机溶剂，所述有机溶剂在所述电解液中的含量为20 wt%~70 wt%，所述有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、氟代乙酸乙酯、氟代碳酸甲乙酯、氟代碳酸二甲酯、氟代碳酸丙烯酯中的两种或多种。

14、本申请第二方面提供一种锂离子电池，包括正极极片、负极极片、隔膜以及如上任一所述的电解液。

15、在一些实施方式中，所述正极极片的正极活性材料选自含锂元素的过渡金属氧化物；所述负极极片的负极活性材料选自石墨、硅碳复合材料中的一种或多种。

16、本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：

17、本申请的技术方案中，第一添加剂三氮唑类化合物具有弱碱性，通过第一添加剂在电解液中的应用，能够降低高电压下hf含量，从而提高电池的高温储存和高电压循环性能，第二添加剂硫酸乙烯酯能够降低电极与电解液之间界面膜电荷迁移阻抗，当第一添加剂和第二添加剂在电解液中的含量同时满足0.8≤w1+w2≤1.5，1.67≤w2/w1≤3.33时，能够使得适量的第一添加剂和第二添加剂在电解液中发挥协同作用，有利于形成具有良好稳定性的sei膜，减小阻抗，并且在减少锂离子电池析锂的情况下，能够改善高温和高压下的循环性能及储存性能，继而延长电池的使用寿命，提高电池的能量密度。

18、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

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和第二添加剂；所述第一添加剂为三氮唑类化合物，所述第二添加剂为硫酸乙烯酯；所述第一添加剂在所述电解液中的含量为w1 wt%，所述第二添加剂在所述电解液中的含量为w2 wt%，所述w1和w2满足如下关系：

2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述第一添加剂在所述电解液中的含量满足0.1＜w1＜0.5。

3.根据权利要求1或2所述的电解液，其特征在于，所述第一添加剂为n,n'-羰基二(1,2,4-三氮唑)，所述n,n'-羰基二(1,2,4-三氮唑)的结构式如下所示：

4.根据权利要求1或2所述的电解液，其特征在于，所述第二添加剂在所述电解液中的含量满足0.1＜w2＜2。

5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，还包括第三添加剂，所述第三添加剂在所述电解液中的含量为5 wt%~25 wt%，所述第三添加剂选自1,3-丙烷磺酸内酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3,6-己烷三腈中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液中的锂盐选自六氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟二草酸磷酸锂、四氟硼酸锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、双(氟磺酰)亚胺锂、二氟磷酸锂的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，还包括第四添加剂，所述第四添加剂在所述电解液中的含量为2 wt%~15 wt%，所述第四添加剂选自碳酸亚乙烯酯、丙烯磺酸内酯、甲烷二磺酸亚甲酯、丁二腈、戊二腈、己二腈、乙二醇双(丙腈)醚、甘油三腈、3,3',3",3"'(乙烷1,1,2,2四烷基四(氧基))四丙腈中的一种或多种；

8.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，还包括有机溶剂，所述有机溶剂在所述电解液中的含量为40 wt%~70 wt%，所述有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、氟代乙酸乙酯、氟代碳酸甲乙酯、氟代碳酸二甲酯、氟代碳酸丙烯酯中的两种或多种。

9.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极极片、负极极片、隔膜以及如权利要求1-8任一项所述的电解液。

10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极极片的正极活性材料选自含锂元素的过渡金属氧化物；所述负极极片的负极活性材料选自石墨、硅碳复合材料中的一种或多种。

技术总结
本申请涉及一种电解液和锂离子电池。该电解液包括第一添加剂和第二添加剂；第一添加剂为三氮唑类化合物，第二添加剂为硫酸乙烯酯；第一添加剂在电解液中的含量为W1 wt%，第二添加剂在电解液中的含量为W2 wt%，W1和W2满足如下关系：0.8≤W1+W2≤1.5，1.67≤W2/W1≤3.33；在三氮唑类化合物的结构通式中，R选自具有1~5个碳原子的亚烷基、亚烷氧基或亚烷硫基。本申请提供的方案，能够形成具有良好稳定性的SEI膜，并且在减少锂离子电池析锂的情况下，能够改善锂离子电池的高温和高压循环及储存性能，增加电池的使用寿命，提高电池的能量密度。

技术研发人员：邓卫龙,李枫,于立娟,胡大林,廖兴群
受保护的技术使用者：深圳市豪鹏科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23