[發(fā)明專利]一種非水電解液及二次電池有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710480265.X | 申請日： | 2017-06-22 |
| 公開（公告）號： | CN109119598B | 公開（公告）日： | 2021-09-21 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 臧旭峰;申大衛(wèi);李中凱;鄭卓群 | 申請（專利權(quán)）人： | 微宏動力系統(tǒng)（湖州）有限公司 |
| 主分類號： | H01M4/36 | 分類號： | H01M4/36;H01M4/38;H01M4/485;H01M4/52;H01M4/58;H01M4/587;H01M10/0525;H01M10/0567;H01M10/0569 |
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| 地址： | 313000 浙江省湖*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 水電 二次 電池 | ||
本發(fā)明涉及一種非水電解液及二次電池。一種非水電解液，該電解液中含有一元醇R?OH，其中，所述R選自碳原子數(shù)為3～18的有機(jī)基團(tuán)，所述非水電解液中不含有醚類化合物。本發(fā)明可以獲得一種電化學(xué)窗口較寬、性能優(yōu)良的非水電解液；且該非水電解液可以含有在嵌/脫鋰電位電勢較高的負(fù)活性極材料的電池中得到應(yīng)用。本發(fā)明提供的非電解液還有利于提升電解液的倍率性能。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種非水電解液及二次電池。
背景技術(shù)
鋰二次電池發(fā)展至今，負(fù)極材料仍以碳基材料為主。碳酸酯溶劑與化學(xué)惰性的碳基材料兼容性優(yōu)良，因此其在非水二次電池用電解液工業(yè)中具有不可替代的地位。碳酸酯分為環(huán)狀碳酸酯和線性碳酸酯兩類，碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯是最常用的兩種環(huán)狀碳酸酯，由環(huán)氧丙烷/環(huán)氧乙烷與二氧化碳加成反應(yīng)合成；碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯是常用的線性碳酸酯，目前普遍采用酯交換法合成，例如，碳酸二甲酯由碳酸乙烯酯與甲醇在固體催化劑作用下反應(yīng)制得。由于碳酸酯通過“醇解”工藝制備，以及其在存儲過程中可能發(fā)生水解反應(yīng)(溶劑中含有微量水)，使碳酸酯中不可避免地殘留醇類化合物。通常，碳酸二甲酯溶劑中含有甲醇，碳酸二乙酯溶劑中含有乙醇，碳酸甲乙酯溶劑中含有甲醇、乙醇，碳酸乙烯酯中含有乙二醇，碳酸丙烯酯中含有1,2-丙二醇，一般含量在200ppm以下。在鋰二次電池體系中，通常認(rèn)為碳原子數(shù)較少的醇類化合物和水一樣是有害物質(zhì)，如甲醇、乙醇、乙二醇、1,2-丙二醇等，由于其電化學(xué)窗口窄且易與鋰鹽(LiPF6)發(fā)生反應(yīng)。
本發(fā)明的研究人員一直在探索醇類化合物在鋰二次電池中的應(yīng)用，以其獲得一種電化學(xué)窗口較寬、性能優(yōu)良的醇系電解液。近來，堿金屬過渡金屬復(fù)合氧化物或者過渡金屬氧化物作為負(fù)極材料引起人們的興趣，包括Li4Ti5O12、TiO2、NiO、MoO2、MoO3、V2O5、Co3O4、CoO、Fe3O4、Fe2O3、FeO、Cu2O、CuO等。此類材料嵌/脫鋰電位電勢較高，醇系電解液有望在以此類材料作為活性負(fù)極材料的電池中得到應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為提供一種非水電解液，該電解液中含有一元醇R-OH，其中，所述R選自碳原子數(shù)為3～18的有機(jī)基團(tuán)，所述非水電解液中不含有醚類化合物。
本發(fā)明人經(jīng)過長期研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一元醇分子中的碳原子數(shù)大于3時(shí)，添加微量一元醇于非水電解液中(或者一元醇以雜質(zhì)形式隨溶劑進(jìn)入非水電解液中)，不但不會使電解液的性能劣化，反而有利于提升電解液的倍率性能。但當(dāng)電解液中含有醚類化合物時(shí)，加入長碳鏈一元醇溶劑，電解液的倍率性能提升不明顯，因此本發(fā)明所述非水電解液中不含有醚類化合物。長碳鏈一元醇的介電常數(shù)比較高，例如正己醇的介電常數(shù)為13.3，解離鋰鹽能力較強(qiáng)。本發(fā)明通過長鏈一元醇的使用可以獲得一種電化學(xué)窗口較寬、性能優(yōu)良的非水電解液；且該非水電解液可以在含有嵌/脫鋰電位電勢較高的負(fù)活性極材料的電池中得到應(yīng)用。上述嵌/脫鋰電位電勢較高負(fù)極活性材料包括但不限于堿金屬過渡金屬復(fù)合氧化物和/或過渡金屬氧化物，包括Li4Ti5O12、TiO2、NiO、MoO2、MoO3、V2O5、Co3O4、CoO、Fe3O4、Fe2O3、FeO、Cu2O、CuO等。
當(dāng)一元醇分子中的碳原子數(shù)小于2時(shí)，如甲醇、乙醇、乙二醇等，屬于短碳鏈醇溶劑，極性大，碳鏈位阻小，羥基-OH進(jìn)攻鋰鹽LiPF6中磷原子發(fā)生親核取代反應(yīng)，釋放出HF，造成電解液性能劣化：
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