电解液、电解液的制备方法、电池及电化学装置与流程

本申请涉及电池，具体涉及电解液、电解液的制备方法、电池及电化学装置。

背景技术：

1、锂离子电池制造周期较长，正负极极片、隔离膜易吸收环境中的水份，在真空烘烤过程中这些水份无法完全去除。当电解液注入后，痕量水进入电解液，引起六氟磷酸锂的分解，使得锂盐含量降低，同时六氟磷酸锂的分解过程中还会产生氢氟酸，腐蚀起钝化作用的sei界面膜，导致电池的电化学性能恶化。

技术实现思路

1、本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于，提供一种电解液，减少电解液与痕量水反应导致的锂盐含量的降低，以及减少电解液与痕量水反应产生氢氟酸导致的sei界面膜腐蚀。

2、为了达到上述目的，本申请实施例提供一种电解液、电解液的制备方法、电池及电化学装置。

3、第一方面，本申请实施例提出了一种电解液，包括含氢负离子的化合物、锂盐以及溶剂。

4、由此，本申请实施例的技术方案中，在电解液中添加含氢负离子的化合物，由于氢负离子反应活性高，极易与电解液中的痕量水和氢氟酸反应生成氢气，生成的氢气可以在负压化成过程中从电池体系内部排出，从而减少sei界面膜的腐蚀。在电解液中引入含氢负离子的化合物，可以使得电池体系的水含量和氢氟酸含量能够维持低水平，显著改善锂离子电池循环存储性能。

5、在任意实施方式中，所述含氢负离子的化合物包括硼氢化合物。在电解液中引入硼离子，可以使得电解液与痕量水反应后的反应产物为电极界面引入含硼物质，增强电极界面的离子电导率与界面稳定性，进一步提升锂离子电池的循环存储性能。

6、在任意实施方式中，所述含氢负离子的化合物包括烷基硼氢化锂、烷基硼氢化钠以及烷氧基硼氢化钠中的至少一种。烷基和烷氧基容易和硼中心原子形成sp2杂化结构的平面三角形分子结构，因而化合物结构更稳定。金属钠和锂反应活性强，可以减少其他阳离子的引入而导致的电池性能恶化。

7、在任意实施方式中，所述含氢负离子的化合物包括三仲丁基硼氢化锂、三乙基硼氢化锂、三甲氧基硼氢化钠、三仲丁基硼氢化钠中的至少一种。硼原子序数为5，第一层有两个电子，第二层有三个电子，可以使用第二层的三个电子和三个提供p轨道或s轨道的单体结合形成sp2杂化平面三角形结构，因此，采用上述含氢负离子的化合物结构更稳定，可以较好地提供氢负离子与硼原子。

8、在任意实施方式中，所述含氢负离子的化合物在电解液中的质量占比为0.1～1％；氢负离子具有很强的还原性，含氢负离子的化合物在电解液中的质量占比大于1％时，含氢负离子的化合物添加量过多，浓度过大，会使部分电解液溶剂发生聚合，伴随产生二氧化碳，使电解液粘度增大，影响离子传导。含氢负离子的化合物在电解液中的质量占比小于0.1％时，含氢负离子的化合物添加量过少，浓度过低，会不足以与痕量水和氢氟酸反应，不利于减少痕量水和氢氟酸的含量。可选地，所述含氢负离子的化合物在电解液中的质量占比为0.1～0.5％。

9、在任意实施方式中，所述锂盐包括六氟磷酸锂、双三氟甲基磺酸亚胺锂、双氟甲基磺酸亚胺锂、二氟草酸硼酸锂以及二氟磷酸锂中的至少一种。上述锂盐中的至少一种都具有溶剂化结构可以起到锂离子传导作用，进而提高离子电导率。

10、在任意实施方式中，所述锂盐在电解液中的质量占比为5～20％；可选地，所述锂盐在电解液中的质量占比为12～18％。锂盐在电解液中的质量占比大于20％时，锂盐过多，会影响溶解性，提高了出现结晶的概率，影响电池稳定性；锂盐在电解液中的质量占比小于5％时，锂盐添加量过少，电解液的电导率过低，影响电池的性能。

11、在任意实施方式中，所述溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯中的至少一种。采用上述溶剂中的至少一种可以较好地溶解锂盐与含氢负离子的化合物，提高电解液的电导率。

12、在任意实施方式中，所述溶剂在电解液中的质量占比为79～94.9％；溶剂在电解液中的质量占比大于94.9％时，锂盐含量不足，电解液的电导率过低，影响电池的性能。溶剂在电解液中的质量占比小于79％时，锂盐含量过多，影响溶解性，提高了出现结晶的概率，影响电池稳定性。可选地，所述溶剂在电解液中的质量占比为81.5～87.9％。

13、第二方面，本申请实施例提出了一种电解液的制备方法，用以制备本申请第一方面的电解液，包括以下步骤：

14、将溶剂与锂盐混合，得混合液；

15、将混合液与含氢负离子的化合物混合，得电解液。

16、通过将溶剂与锂盐混合后再加入含氢负离子的化合物得到电解液，可以使得锂盐充分与溶剂接触，溶解在溶剂中，便于锂盐的溶解。

17、在任意实施方式中，将溶剂与锂盐混合，得混合液的步骤包括：

18、将溶剂冷却，与锂盐混合，得混合液。

19、锂盐溶于溶剂的过程是一个放热过程，混合液温度升高，通过冷却溶剂，从而吸收锂盐溶于溶剂所放出的热量，减少锂盐分解变质，减少氢氟酸的生成。

20、在任意实施方式中，将溶剂冷却，与锂盐混合，得混合液的步骤中，

21、冷却的温度为10～20℃；可选地，冷却的温度为13～18℃。

22、合适的温度可以使得锂盐溶解且不分解，锂盐溶于电解液的过程是一个放热过程，温度高于20℃时，放热后温度过高会使锂盐分解变质，产生大量氢氟酸，使得电导率降低，从而降低电解液的导电性能。温度低于10℃时，温度过低，锂盐溶解度下降，产生结晶，不利于电解液的稳定性。

23、第三方面，本申请实施例提出了一种电池，包括本申请第一方面的电解液。可以理解的是，所述电池包括一次电池和二次电池。

24、第四方面，本申请实施例提出了一种用电装置，包括本申请第四方面的电池。

技术特征：

1.一种电解液，其特征在于，包括含氢负离子的化合物、锂盐以及溶剂。

2.如权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述含氢负离子的化合物包括硼氢化合物。

3.如权利要求2所述的电解液，其特征在于，所述含氢负离子的化合物包括烷基硼氢化锂、烷基硼氢化钠以及烷氧基硼氢化钠中的至少一种。

4.如权利要求3所述的电解液，其特征在于，所述含氢负离子的化合物包括三仲丁基硼氢化锂、三乙基硼氢化锂、三甲氧基硼氢化钠、三仲丁基硼氢化钠中的至少一种。

5.如权利要求1至4任意一项所述的电解液，其特征在于，所述含氢负离子的化合物在电解液中的质量占比为0.1～1％；可选地，所述含氢负离子的化合物在电解液中的质量占比为0.1～0.5％。

6.如权利要求1至5任意一项所述的电解液，其特征在于，所述锂盐包括六氟磷酸锂、双三氟甲基磺酸亚胺锂、双氟甲基磺酸亚胺锂、二氟草酸硼酸锂以及二氟磷酸锂中的至少一种。

7.如权利要求1至6任意一项所述的电解液，其特征在于，所述锂盐在电解液中的质量占比为5～20％；可选地，所述锂盐在电解液中的质量占比为12～18％。

8.如权利要求1至7任意一项所述的电解液，其特征在于，所述溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯中的至少一种。

9.如权利要求1至8任意一项所述的电解液，其特征在于，所述溶剂在电解液中的质量占比为79～94.9％；可选地，所述溶剂在电解液中的质量占比为81.5～87.9％。

10.一种如权利要求1至9任意一项所述的电解液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

11.如权利要求10所述的电解液的制备方法，其特征在于，将溶剂与锂盐混合，得混合液的步骤包括：

12.如权利要求11所述的电解液的制备方法，其特征在于，将溶剂冷却，与锂盐混合，得混合液的步骤中，

13.一种电池，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的电解液。

14.一种用电装置，其特征在于，包括如权利要求13所述的电池。

技术总结
本申请公开了一种电解液、电解液的制备方法、电池及电化学装置。所述电解液包括含氢负离子的化合物、锂盐以及溶剂。在电解液中添加含氢负离子的化合物，由于氢负离子反应活性高，极易与电解液中的痕量水和氢氟酸反应生成氢气，生成的氢气可以在负压化成过程中从电池体系内部排出，从而减少SEI界面膜的腐蚀。在电解液中引入含氢负离子的化合物，可以使得电池体系的水含量和氢氟酸含量能够维持低水平，显著改善锂离子电池循环存储性能。

技术研发人员：底胜寒,张玉玺,唐盛月,郑义,孙成栋
受保护的技术使用者：宁德时代新能源科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5