[發明專利]一種電解液及含有該電解液的電化學裝置

在審

• 申請號: 201911144455.X
• 申請日: 2019-11-20
• 公開（公告）號: CN112825372A
• 公開（公告）日: 2021-05-21
• 發明（設計）人: 王海;李素麗;廖波;李俊義;徐延銘;母英迪
• 申請（專利權）人: 珠海冠宇電池股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞;謝怡婷

本發明提供了一種電解液及含有該電解液的電化學裝置，所述電解液中含有1,3,6?己烷三腈，所述電解液中的氯離子的含量≤100ppm。通過控制1,3,6?己烷三腈中的氯離子含量，從而控制了電化學裝置中的電解液的氯離子含量≤10ppm，避免電化學裝置中過多的氯離子與質子結合形成HCl，減少了金屬離子溶出，避免了HCl對陽極材料的破壞。含有所述電解液的電化學裝置具有高能量密度以及優異的壽命和循環性能。

技術領域

本發明屬于電解液技術領域，具體涉及一種電解液及含有該電解液的電化學裝置。

背景技術

隨著技術的發展和對移動裝置的需求的增加，人們對電化學裝置的需求顯著增加。同時具有高能量密度以及優異的壽命和循環特性的電化學裝置是研究方向之一。

經研究發現，電化學裝置中的陰極金屬離子溶出是影響電化學裝置壽命的關鍵因素。這主要是因為金屬離子的溶出不但能夠破壞陰極材料結構，還能破壞陽極材料表面的固態電解質膜(SEI膜)。現有的電解質中常含有六氟磷酸鋰(LiPF₆)，其在使用過程中會發生分解產生氟化氫(HF)，所述氟化氫會與陰極材料發生反應，這是導致陰極材料中金屬離子溶出的主要原因。

雖然現有技術中有關于抑制六氟磷酸鋰在使用過程中分解產生HF的相關報道，但仍然沒有完全解決金屬離子溶出的問題。因此，如何進一步找到抑制金屬離子溶出的方法，從而進一步提高電化學裝置的能量密度、壽命以及循環性能，是一個極具挑戰的、具有重要意義的研究方向。

發明內容

發明人在大量的實驗研究過程中發現，電解質中的某些添加劑中會含有雜質，以1,3,6-己烷三腈(HTCN)為例，其受制備方法的限制往往含有一定量的氯離子。這些雜質會隨著添加劑的加入而被帶入電解液中，而這樣的電解液被用到電化學裝置時，會與電解液中的活潑質子結合生成酸性物質(如氯離子會與活潑質子結合生成氯化氫(HCl))，而其相對于HF更容易導致陰極材料中金屬離子的溶出。基于這樣的發現，本發明提出了一種有效控制所述電解液中氯離子濃度的方法，并將該方法制備得到的電解液用于電化學裝置，實現了金屬離子溶出的有效控制，制備得到了具有高能量密度以及優異的壽命和循環特性的電化學裝置，實現了本發明的目的。

具體的，本發明目的是通過如下技術方案實現的：

一種電解液，所述電解液中含有有機溶劑、鋰鹽和添加劑，所述添加劑中至少含有1,3,6-己烷三腈；所述1,3,6-己烷三腈中的氯離子的含量≤100ppm；所述電解液中的氯離子的含量≤10ppm。

根據本發明，所述電解液中的氯離子的含量≤10ppm，具體的可以≤9ppm、≤5ppm、≤2.5ppm、≤1ppm、≤0.9ppm。

根據本發明，所述1,3,6-己烷三腈占電解液總質量的0.1-10wt％。例如為0.2-5wt％，例如為0.5-2wt％；

根據本發明，所述電解液中還含有作為添加劑的二氟磷酸鋰(LiPO₂F₂)和氟代碳酸酯中的至少一種。

根據本發明，所述二氟磷酸鋰的含量占電解液總質量的0-2wt％。

根據本發明，所述氟代碳酸酯的含量占電解液總質量的0-15wt％。

根據本發明，所述氟代碳酸酯選自氟代碳酸乙烯酯、二氟代碳酸乙烯酯、3-氟代碳酸丙烯酯、3,3-二氟代碳酸丙烯酯和3,3,3-三氟碳酸丙烯酯中的至少一種。

本發明還提供一種所述電解液的制備方法，所述方法包括以下步驟：

作為添加劑的1,3,6-己烷三腈經過純化處理后再加入所述電解液中，純化后的1,3,6-己烷三腈中的氯離子含量≤100ppm；所述電解液中氯離子含量≤10ppm。

一種電化學裝置，其中，所述電化學裝置包括上述的電解液。