一种电解液、电池及用电装置的制作方法

本发明涉及电池及电化学，具体涉及一种电解液、电池及用电装置。

背景技术：

1、电池的金属锂负极具有最高的比容量和最低的氧化还原电位，被认为是高能量密度电池的最终选择，然而，现有的电解液中往往含有碳酸酯，金属锂会与电解液反应，消耗了电池的可逆容量，且其循环过程中产生的锂枝晶会加速锂和电解液的消耗，且目前电池商用电解液在高截止电压下存在着不稳定的氧化分解问题，最终导致电池失效和安全问题；因此，如何克服上述存在的技术问题和缺陷成为重点需要解决的问题。

技术实现思路

1、针对传统碳酸酯电解液高压易失效的问题，本发明提供了一种电解液、电池及用电装置。

2、本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

3、本发明第一方面提供了一种电解液，包括有机溶剂和锂盐，所述有机溶剂包括离子液体、共溶剂和稀释剂，所述共溶剂包括醚类溶剂，所述稀释剂包括环氟醚稀释剂。

4、可选的，所述环氟醚稀释剂包括以下结构式所示化合物中的一种或多种：

5、

6、其中，结构式ⅰ-结构式ⅲ中，r1-r18各自独立地选自h、f、c6-c26的氟取代的苯氧基或c1-c20的氟取代的烷基；且r1～r8不同时为h，r9～r14不同时为h，r15～r18不同时为h。

7、可选的，所述环氟醚稀释剂包括3,3,4,4-四氟四氢呋喃、全氟丁基四氢呋喃、全氟四氢呋喃、二全氟丁基四氢呋喃、2-(三氟甲基)二氧戊环、2,2-双(三氟甲基)-1,3-二氧戊环、4,4-双(三氟甲基)-1,2-环氧基-5,5,5-三氟戊烷、六氟环氧丙烷中的一种或多种。

8、可选的，所述离子液体包括阳离子和阴离子，所述阳离子包括具有结构式ⅰ'-结构式ⅴ'所示基团的吡咯烷类阳离子、咪唑阳离子、哌啶类阳离子、吡啶类阳离子中的一种或多种：

9、

10、其中，结构式ⅰ’—结构式ⅴ’中r1’-r10’为各自独立地包括c1-c8烷基、c1-c8烷基异构体中的一种或多种；和/或

11、所述阴离子包括具有结构式ⅵ'-结构式ⅹ'所示基团的双三氟甲烷磺酰亚胺根、双氟甲烷磺酰亚胺根、六氟磷酸根、四氟硼酸根和三氟甲磺酸根的阴离子中的一种或多种：

12、

13、可选的，所述锂盐包括六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、三氟甲基磺酸锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酰-正全氟丁基磺酰亚胺锂、氟磺酰-正全氟丁基磺酰亚胺锂、双草酸硼酸锂、二氟磷酸锂中的一种或多种。

14、可选的，以所述电解液的总质量计为100％，所述有机溶剂占所述电解液总质量的百分含量为50wt％～85wt％。

15、可选的，所述稀释剂、所述离子液体、所述共溶剂和所述锂盐的摩尔比＝(0.5-8)：(0.65-3)：(0.6-4)：(0.8-2.5)。

16、可选的，所述共溶剂包括线性醚类化合物或环状醚类化合物中的一种或多种。

17、可选的，所述共溶剂包括乙二醇二甲醚、四氢呋喃、乙二醇二丁醚、二氧戊环、三甘醇二甲醚中的一种或多种。

18、可选的，以所述电解液的总质量计为100％，所述共溶剂占所述电解液总质量的百分含量为5％～30％。

19、可选的，所述电解液还包括有添加剂，所述添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺内酯、碳酸亚乙烯酯、硫酸乙烯酯、硝酸锂、硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、磷酸三苯酯、磷酸三乙酯、磷酸三甲酯中的一种或多种。

20、可选的，以所述电解液的总质量计为100％，所述添加剂占所述电解液总质量的百分含量为0.05％～5％。

21、本发明第二方面提供了一种电池，包括如上述所述的电解液、隔膜、正极片和负极片。

22、本发明第三方面提供了一种用电装置，包括上述所述的电池。

23、根据本发明提供的电解液，本发明采用配位能力弱的环氟醚生成稳定负极sei，相比线性氟醚，环氟醚与锂离子之间的配位能力更弱，有助于减少对无机sei形成过程的影响，且溶剂化结构精准调控了阴离子在锂离子周围的距离，易形成均匀稳定的sei层，离子液体的搭配使用不但驱使大量的阴离子进入li+溶剂化鞘层，还可以通过一系列弱相互作用参与调控溶剂化结构，在氟化阴离子主导溶剂化结构的情况下，完成界面的多重调控，在拓宽电池的使用温度、长循环寿命、高能量、高功率密度的同时还提高电池的高压循环稳定性和安全性。

1.一种电解液，其特征在于：包括有机溶剂和锂盐，所述有机溶剂包括离子液体、共溶剂和稀释剂，所述共溶剂包括醚类溶剂，所述稀释剂包括环氟醚稀释剂。

2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于：所述环氟醚稀释剂包括以下结构式所示化合物中的一种或多种：

3.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于：所述环氟醚稀释剂包括3,3,4,4-四氟四氢呋喃、全氟丁基四氢呋喃、全氟四氢呋喃、二全氟丁基四氢呋喃、2-(三氟甲基)二氧戊环、2,2-双(三氟甲基)-1,3-二氧戊环、4,4-双(三氟甲基)-1,2-环氧基-5,5,5-三氟戊烷、六氟环氧丙烷中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于：所述离子液体包括阳离子和阴离子，所述阳离子包括具有结构式ⅰ'-结构式ⅴ'所示基团的吡咯烷类阳离子、咪唑阳离子、哌啶类阳离子、吡啶类阳离子中的一种或多种：

5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于：所述锂盐包括六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、三氟甲基磺酸锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酰-正全氟丁基磺酰亚胺锂、氟磺酰-正全氟丁基磺酰亚胺锂、双草酸硼酸锂、二氟磷酸锂中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于：以所述电解液的总质量计为100％，所述有机溶剂占所述电解液总质量的百分含量为50wt％～85wt％。

7.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于：所述稀释剂、所述离子液体、所述共溶剂和所述锂盐的摩尔比＝(0.5-8)：(0.65-3)：(0.6-4)：(0.8-2.5)。

8.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于：所述共溶剂包括线性醚类化合物或环状醚类化合物中的一种或多种。

9.根据权利要求8所述的电解液，其特征在于：所述共溶剂包括乙二醇二甲醚、四氢呋喃、乙二醇二丁醚、二氧戊环、三甘醇二甲醚中的一种或多种。

10.根据权利要求8所述的电解液，其特征在于：以所述电解液的总质量计为100％，所述共溶剂占所述电解液总质量的百分含量为5％～30％。

11.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于：所述电解液还包括有添加剂，所述添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺内酯、碳酸亚乙烯酯、硫酸乙烯酯、硝酸锂、硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、磷酸三苯酯、磷酸三乙酯、磷酸三甲酯中的一种或多种。

12.根据权利要求11所述的电解液，其特征在于：以所述电解液的总质量计为100％，所述添加剂占所述电解液总质量的百分含量为0.05％～5％。

13.一种电池，其特征在于：包括如权利要求1-12任意一项所述的电解液、隔膜、正极片和负极片。

14.一种用电装置，其特征在于：包括根据权利要求13所述的电池。