本发明属于电池,涉及一种电解液及包括该电解液的电池。
背景技术:
1、近年来,锂离子电池行业发展非常迅速,随之也带动着电解液的发展,但目前市场上的电解液主要还是以传统的碳酸酯类溶剂为主,然而此类电解液自身是易燃可燃的,当出现外力穿刺或者析锂导致的短路问题时,电池温度会迅速的升高,导致电解液剧烈燃烧,出现严重的安全事故。
2、共晶溶剂,指的是由氢键供体和氢键受体混合后得到的溶剂,混合后得到的混合物的熔点低于其中任何一种物质的熔点,共晶溶剂具有离子液体大部分的优点,如具有良好的热稳定性、较宽的电化学窗口、低蒸气压和较高的例子电导率,同时共晶溶剂又比离子液体溶剂具有更加明显的优势,如制备简单、低成本和无毒性。因此,共晶溶剂相比于传统的电解液具有不可燃,熔点低的优势,可明显提高电池的安全性能。
3、目前,通常应用于电解液中的共晶溶剂为酰胺、羧酸、酚-萘等有机溶剂、然而这些共晶溶剂的稳定性和性质受到特定温度条件的限制,尤其是对锂盐的溶解度受温度影响比较大,此外酰胺与羧酸等偏碱或者偏酸性的共晶溶剂不利于电池内部材料的长期稳定性,增加电池内部的腐蚀和氧化风险,可能导致电池失效、漏液或甚至短路,进而引发安全问题。
4、因此,如何改善电解液在高低温下的使用性能,提升电解液的温度耐受性是本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本发明提供一种电解液,该电解液中通过加入特定质量比的丙烯酸酯类聚合物和双氟磺酰亚胺锂,两者复配后能够形成共晶溶液,使电解液的低温性能和高温性能都得到了明显改善。
2、本发明还提供一种电池,由于该电池包括上述电解液,因此该电池兼具优异的高低温性能和安全性能。
3、本发明第一方面提供一种电解液,包括丙烯酸酯类聚合物和锂盐,所述锂盐包括双氟磺酰亚胺锂,所述丙烯酸酯类聚合物和双氟磺酰亚胺锂的质量比为(1~10):1。
4、如上所述的电解液,其中,所述丙烯酸酯类聚合物具有式1所示的结构单元:
5、
6、式1中,r1、r2、r3各自独立地选自h、卤素、氰基、c1~c6的烷基、c1~c6的烷氧基、c2~c6的烯基或c6~c10的芳基;
7、优选地,所述结构单元选自下列结构的至少一种:
8、
9、如上所述的电解液,其中,所述锂盐还包括六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、六氟锑酸锂、六氟砷酸锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂、二(五氟乙基磺酰)亚胺锂、三(三氟甲基磺酰)甲基锂和二(三氟甲基磺酰)亚胺锂中的至少一种;
10、优选地,所述电解液中其他锂盐的质量含量为1%~18%。
11、如上所述的电解液,其中,基于所述电解液的总质量,所述锂盐的质量含量为h%,所述丙烯酸酯类聚合物的质量含量为c%,其中,0.025≤h/(c+20)≤0.5。
12、如上所述的电解液,其中,基于所述电解液的总质量,5≤h≤25,和/或,20≤c≤50。
13、如上所述的电解液,其中,所述电解液还包括添加剂,所述添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、硫酸乙烯酯、1,3-丙烯磺酸内酯、碳酸乙烯亚乙酯、丁二腈、己二腈、1,3,6-己烷三腈中的一种或多种;
14、优选地,所述电解液中添加剂的含量为0wt%~20wt%。
15、本发明第二方面提供一种电池,包括正极片、负极片、隔膜和电解液,其中,所述电解液选自本发明第一方面所述的电解液,所述隔膜包括基膜和设置于所述基膜至少一个表面的胶层。
16、如上所述的电池,其中,所述胶层包括聚偏氟乙烯,和/或,所述胶层的厚度为tμm,其中,0.5<t<3;
17、优选地,3.5≤c/t≤50。
18、如上所述的电池,其中,所述负极片包括负极集流体和设置于所述负极集流体至少一个表面的负极活性物质层;
19、所述负极集流体的拉伸韧性为s焦耳,其中,50≤980s+c≤125;
20、优选地,0.03≤s≤0.1。
21、如上所述的电池,其中,所述正极片包括正极集流体和设置于正极集流体至少一个表面的正极活性物质层;
22、所述正极活性物质层包括钴酸锂材料,优选地,钴酸锂材料中包括掺杂元素,所述掺杂元素包括mn、ni、mg、al、w、zn、ca、fe、ba、sr、b、cr、v、zr、ti、sn、mo、ru、si、sb、nb、te中的一种或多种。
23、本发明的实施,至少具有以下优势:
24、本发明的通过在电解液中加入特定质量比的丙烯酸酯类聚合物和双氟磺酰亚胺锂,其中,丙烯酸酯类聚合物作为氢键供体,双氟磺酰亚胺锂作为氢键受体,两者混合后能够形成共晶溶液,该类共晶溶液具有热稳定性好、不易燃、熔点低、对锂盐的溶解性好等优势,不仅有利于提高电解液的热稳定性,还能够降低电解液的凝固温度,使电解液在低温下保持较低的粘度和内部阻力,从而使电池兼具优异的高低温性能和安全性能。
1.一种电解液,其特征在于,所述电解液包括丙烯酸酯类聚合物和锂盐,所述锂盐包括双氟磺酰亚胺锂,所述丙烯酸酯类聚合物和双氟磺酰亚胺锂的质量比为(1~10):1。
2.根据权利要求1所述的电解液,其特征在于,所述丙烯酸酯类聚合物具有式1所示的结构单元:
3.根据权利要求1所述的电解液,其特征在于,所述锂盐还包括其他锂盐,所述其他锂盐包括六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、六氟锑酸锂、六氟砷酸锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂、二(五氟乙基磺酰)亚胺锂、三(三氟甲基磺酰)甲基锂和二(三氟甲基磺酰)亚胺锂中的至少一种;
4.根据权利要求1所述的电解液,其特征在于,基于所述电解液的总质量,所述锂盐的质量含量为h%,所述丙烯酸酯类聚合物的质量含量为c%,其中,0.025≤h/(c+20)≤0.5。
5.根据权利要求4所述的电解液,其特征在于,5≤h≤25,和/或,20≤c≤50。
6.根据权利要求1所述的电解液,其特征在于,所述电解液还包括添加剂,所述添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、硫酸乙烯酯、1,3-丙烯磺酸内酯、碳酸乙烯亚乙酯、丁二腈、己二腈、1,3,6-己烷三腈中的一种或多种;
7.一种电池,包括正极片、负极片、隔膜和电解液,其特征在于,所述电解液选自权利要求1-6任一项所述的电解液,所述隔膜包括基膜和设置于所述基膜至少一个表面上的胶层。
8.根据权利要求7所述的电池,其特征在于,所述胶层包括聚偏氟乙烯,和/或,所述胶层的厚度为tμm,其中,0.5<t<3;
9.根据权利要求8所述的电池,其特征在于,所述负极片包括负极集流体和设置于所述负极集流体至少一个表面的负极活性物质层;
10.根据权利要求7-9任一项所述的电池,其特征在于,所述正极片包括正极集流体和设置于正极集流体至少一个表面的正极活性物质层;
