本發(fā)明屬于電池，具體涉及一種非水電解液及二次電池。

背景技術：

1、鋰離子電池作為新能源電動車的主角，以工作電壓范圍寬、工作電壓高、比能量大、無污染、使用壽命長等優(yōu)點，得到了廣泛的應用。隨著新能源電動車行業(yè)的迅猛發(fā)展，市場對鋰離子電池的性能提出了更高的要求。不僅需要電池具備高能量密度以支持更長的續(xù)航里程，同時還需要確保電池在不同環(huán)境下的穩(wěn)定性和安全性。為了滿足這些需求，研究人員一直在探索如何進一步優(yōu)化鋰離子電池的性能。

2、其中一種常見的性能提升方法是在非水電解液中添加特定的添加劑，這些添加劑可以改變非水電解液的化學性質(zhì)，從而影響電池內(nèi)部的電化學反應過程，進而改善電池的某些性能指標。然而，現(xiàn)有的添加劑技術存在一定的局限性。例如，在嘗試增強電池的高溫性能時，一些添加劑可能會導致電池在低溫條件下的性能下降；反之亦然。這種現(xiàn)象表明，目前的添加劑技術尚無法同時兼顧鋰離子電池在高溫和低溫環(huán)境中的優(yōu)異表現(xiàn)。因此，如何兼顧鋰離子電池的高低溫性能是電動車領域亟需解決的技術問題。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有鋰離子電池無法兼顧高溫性能和低溫性能的問題，本發(fā)明提供了一種非水電解液及二次電池。

2、本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案如下：

3、一方面，本發(fā)明提供了一種非水電解液，包括非水有機溶劑、電解質(zhì)鹽和添加劑，所述添加劑包括結(jié)構(gòu)式1所示的化合物和結(jié)構(gòu)式2所示的化合物：

4、；

5、其中，n為0或1，a選自c或o，x選自，r1、r2各自獨立選自h、或，r1和r2不同時選自h，且x、r1和r2中至少含有一個硫原子；

6、；

7、其中，r3和r4各自獨立地選自取代的或未取代的1至5個碳原子的烷基、取代的或未取代的3至6個碳原子的環(huán)狀碳酸酯、3至16個碳原子的含硅基團、2至5個碳原子的烯基、2至5個碳原子的炔基或1至5個碳原子的氰基。

8、可選的，以所述非水電解液的總質(zhì)量為100%計，所述結(jié)構(gòu)式1所示的化合物的質(zhì)量百分含量為0.01%~3%；和/或

9、以所述非水電解液的總質(zhì)量為100%計，所述結(jié)構(gòu)式2所示的化合物的質(zhì)量百分含量為0.01%~1.5%。

10、可選的，所述結(jié)構(gòu)式1所示的化合物和所述結(jié)構(gòu)式2所示的化合物在非水電解液中的添加總質(zhì)量為x，x滿足0.05≤x≤4；和/或

11、所述結(jié)構(gòu)式1所示的化合物和所述結(jié)構(gòu)式2所示的化合物的質(zhì)量比為y，y滿足1≤y≤10。

12、可選的，所述結(jié)構(gòu)式1所示的化合物中，r1、r2各自獨立選自，且x、r1和r2中至少含有一個硫原子。

13、可選的，所述結(jié)構(gòu)式1所示的化合物中，x、r1和r2中不同時含有硫原子。

14、可選的，所述結(jié)構(gòu)式1所示的化合物中，r1選自h，x選自，r2選自，或r1選自h，x選自，r2選自。

15、可選的，所述結(jié)構(gòu)式2所示的化合物中，r3選自取代的或未取代的3至6個碳原子的環(huán)狀碳酸酯、3至16個碳原子的含硅基團、2至5個碳原子的烯基、2至5個碳原子的炔基或1至5個碳原子的氰基，r4選自取代的或未取代的1至5個碳原子的烷基、取代的或未取代的3至6個碳原子的環(huán)狀碳酸酯、3至16個碳原子的含硅基團、2至5個碳原子的烯基、2至5個碳原子的炔基或1至5個碳原子的氰基。

16、可選的，所述結(jié)構(gòu)式1所示的化合物選自以下化合物中的至少一種：

17、

18、

19、

20、

21、和/或，所述結(jié)構(gòu)式?2?所示的化合物選自以下化合物中的至少一種：

22、

23、

24、。

25、可選的，所述添加劑還包括環(huán)狀硫酸酯類化合物、磺酸內(nèi)酯類化合物、環(huán)狀碳酸酯類化合物、磷酸酯類化合物、硼酸酯類化合物和腈類化合物中的至少一種；

26、所述環(huán)狀硫酸酯類化合物選自硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、甲基硫酸乙烯酯、中的至少一種；和/或

27、所述磺酸內(nèi)酯類化合物選自1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯、1,4-丁烷磺酸內(nèi)酯、1,3-丙烯磺酸內(nèi)酯中的至少一種；和/或

28、所述環(huán)狀碳酸酯類化合物選自碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯、亞甲基碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、雙氟代碳酸乙烯酯或結(jié)構(gòu)式3所示化合物中的至少一種，

29、；

30、所述結(jié)構(gòu)式3中，r21、r22、r23、r24、r25、r26各自獨立地選自氫原子、鹵素原子、c1-c5基團中的一種；和/或

31、所述磷酸酯類化合物選自三(三甲基硅烷)磷酸酯、三（三甲基硅烷）亞磷酸酯或結(jié)構(gòu)式4所示化合物中的至少一種：

32、；

33、所述結(jié)構(gòu)式4中，r31、r32、r33各自獨立的選自c1-c5的飽和烴基、不飽和烴基、鹵代烴基、-si(cmh2m+1)3，m為1～3的自然數(shù)，且r31、r32、r33中至少有一個為不飽和烴基；和/或

34、所述硼酸酯類化合物選自三(三甲基硅烷)硼酸酯和三(三乙基硅烷)硼酸酯中的至少一種；和/或

35、所述腈類化合物選自丁二腈、戊二腈、乙二醇雙(丙腈)醚、己烷三腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、壬二腈、癸二腈中的至少一種。

36、再一方面，本發(fā)明提供了一種二次電池，包括正極、負極以及如上所述的非水電解液。

37、根據(jù)本發(fā)明提供的非水電解液，加入了結(jié)構(gòu)式1所示的化合物和結(jié)構(gòu)式2所示的化合物作為添加劑，其中結(jié)構(gòu)式1所示的化合物為含硫的多環(huán)結(jié)構(gòu)，其本征結(jié)構(gòu)成膜活性（lumo電位）較高，含硫結(jié)構(gòu)環(huán)狀化后，o上的孤獨電子更加裸露易與li離子配位絡合，占據(jù)鋰離子溶劑化鞘，在電場作用下遷移至正/負極界面優(yōu)先成膜，形成的穩(wěn)定界面膜抑制正極金屬離子溶出和非水電解液在正/負極界面的分解，對于非水電解液與電極兼容性有顯著的改善，同時有利于提升正/負極界面電化學和熱穩(wěn)定性，并且該添加劑對正極的改善比一般添加劑更優(yōu)化，但該類別添加劑結(jié)構(gòu)環(huán)狀化后，分子結(jié)構(gòu)較大，尤其是在具有多個環(huán)結(jié)構(gòu)時，在占據(jù)溶劑鞘層后，使得鋰離子遷移速率慢，且脫溶劑化能力也相對較差，在低溫條件下，顯著影響鋰離子在電極和非水電解液界面的傳導效率，導致整個電池低溫性能相對較差，為了解決結(jié)構(gòu)式1所示的化合物成膜對于鋰離子傳導效率的不利影響，本發(fā)明在非水電解液中還加入了結(jié)構(gòu)式2所示的化合物，通過引入結(jié)構(gòu)式2所示的化合物可以顯著改善上述情況，結(jié)構(gòu)式2化合物與結(jié)構(gòu)式1所示的化合物有著相同的活性中心原子，但其鏈狀結(jié)構(gòu)的空間位阻小，與結(jié)構(gòu)式1所示的化合物競爭占據(jù)溶劑化鞘層，在滿足硫中心原子成膜量不變的情況下，有更多的結(jié)構(gòu)式1所示的化合物作用于正極，同時提升了鋰離子遷移速率，兼顧高溫性能的改善。若結(jié)構(gòu)式2所示的化合物單獨使用，因結(jié)構(gòu)特性溶劑化后傳遞到負極后還原電位較高，不能快速在負極還原，雖會改善低溫性能和阻抗，但會不利于高溫循環(huán)和存儲性能，因此組合第一添加劑使用是其最優(yōu)選擇。

技術特征：

1.一種非水電解液，其特征在于，包括非水有機溶劑、電解質(zhì)鹽和添加劑，所述添加劑包括結(jié)構(gòu)式1所示的化合物和結(jié)構(gòu)式2所示的化合物：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其特征在于，以所述非水電解液的總質(zhì)量為100%計，所述結(jié)構(gòu)式1所示的化合物的質(zhì)量百分含量為0.01%~3%；和/或

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)式1所示的化合物和所述結(jié)構(gòu)式2所示的化合物在非水電解液中的添加總質(zhì)量為x%，x滿足0.05≤x≤4；和/或

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)式1所示的化合物中，r1、r2各自獨立選自或，且x、r1和r2中至少含有一個硫原子。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的非水電解液，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)式1所示的化合物中，x、r1和r2中不同時含有硫原子。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)式1所示的化合物中，r1選自h，x選自，r2選自，或r1選自h，x選自，r2選自或。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)式2所示的化合物中，r3選自取代的或未取代的3至6個碳原子的環(huán)狀碳酸酯、3至16個碳原子的含硅基團、2至5個碳原子的烯基、2至5個碳原子的炔基或1至5個碳原子的氰基，r4選自取代的或未取代的1至5個碳原子的烷基、取代的或未取代的3至6個碳原子的環(huán)狀碳酸酯、3至16個碳原子的含硅基團、2至5個碳原子的烯基、2至5個碳原子的炔基或1至5個碳原子的氰基。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)式1所示的化合物選自以下化合物中的至少一種：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其特征在于，所述添加劑還包括環(huán)狀硫酸酯類化合物、磺酸內(nèi)酯類化合物、環(huán)狀碳酸酯類化合物、磷酸酯類化合物、硼酸酯類化合物和腈類化合物中的至少一種；

10.一種二次電池，其特征在于，包括正極、負極以及如權(quán)利要求1~9任意一項所述的非水電解液。

技術總結(jié)
為克服現(xiàn)有鋰離子電池無法兼顧高溫性能和低溫性能的問題，本發(fā)明提供了一種非水電解液，包括非水有機溶劑、電解質(zhì)鹽和添加劑，所述添加劑包括結(jié)構(gòu)式1所示的化合物和結(jié)構(gòu)式2所示的化合物：結(jié)構(gòu)式1，結(jié)構(gòu)式2。同時，本發(fā)明還公開了包括上述非水電解液的二次電池。本發(fā)明提供的非水電解液能夠有效提高鋰離子電池的高低溫循環(huán)性能。

技術研發(fā)人員：張正生,向曉霞,林雄貴,胡時光,劉中波,武豪
受保護的技術使用者：深圳新宙邦科技股份有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/10