电解液及其制备方法、电化学装置、电化学储能装置、用电装置与流程

本申请属于新能源，具体涉及一种电解液及其制备方法、电化学装置、电化学储能装置、用电装置。

背景技术：

1、电池凭借工作电压高、循环寿命长、自放电率低以及环境友好等优点，已成为目前最具应用前景的电化学能量存储体系之一，被广泛应用于纯电动汽车、混合动力电动汽车、智能电网储能等领域。随着新能源汽车产业的快速发展，用户对充电便利性的要求日益提高，快速充电能力已成为制约动力电池大规模普及的关键技术瓶颈。

2、研究表明，提升电池快充性能的核心在于降低电芯的阻抗，从而有效抑制大倍率充电过程中由焦耳热引起的温升，防止热积累对电芯寿命与安全性造成不利影响。

3、然而，相关技术中，降低电芯阻抗的同时往往伴随高温，导致电池的电化学性能劣化。

技术实现思路

1、本申请旨在提供一种电解液及其制备方法、电化学装置、电化学储能装置、用电装置，用于解决降低电芯阻抗的同时往往伴随高温，导致电池的电化学性能劣化的问题。

2、为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

3、第一方面，本申请实施例提出了一种电解液，所述电解液包括含氟有机硅烷化合物和含硫有机化合物。

4、在一种实施例中，所述含氟有机硅烷化合物的化学式为式i,

5、

6、其中，r1、r2、r3独立地包括碳原子数为1~5的取代或未取代的基团，所述基团包括烷基、芳基、烯基、炔基、烷氧基中的至少一种。

7、在一种实施例中，所述含氟有机硅烷化合物包括以下化学式中的至少一种，

8、

9、在一种实施例中，所述含硫有机化合物包括1，3-丙烷磺酸内酯、丙烯基-1,3-磺酸内酯、硫酸乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯中的至少一种。

10、在一种实施例中，按照电解液的质量为计，所述含硫有机化合物的质量百分含量为a%，所述含氟有机硅烷化合物的质量百分含量为b%，

11、其中，所述a的范围值为0.1≤a≤3.5；和/或，

12、所述b的范围值为0.01≤b≤1。

13、在一种实施例中，a/b的范围值为0.13~20。

14、在一种实施例中，所述电解液还包括草酸磷酸盐，所述草酸磷酸盐包括二氟二草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂中的至少一种。

15、在一种实施例中，按照电解液的质量为计，所述草酸磷酸盐的质量百分含量范围为0.1%~1%。

16、在一种实施例中，所述电解液还包括第一成膜添加剂，所述第一成膜添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、二氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸丙烯酯、甲基碳酸亚乙烯酯中的至少一种。

17、在一种实施例中，按照电解液的质量为计，所述第一成膜添加剂的质量百分含量范围为0.2%~8%。

18、在一种实施例中，所述电解液还包括非水溶剂和/或锂盐；

19、其中，所述非水溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯中的至少一种；和/或，

20、所述锂盐包括二氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双(三氟甲磺酰)亚胺锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二(五氟乙基磺酰)亚胺锂、三(三氟甲磺酰)甲基锂、六氟锑酸锂、六氟砷酸锂、六氟磷酸锂中的至少一种。

21、第二方面，本申请提出了一种电解液的制备方法，所述制备方法适用于上述的电解液，所述制备方法包括：

22、将含氟有机硅烷化合物、含硫有机化合物混合，获得第二成膜添加剂；

23、根据所述第二成膜添加剂获得所述电解液。

24、第三方面，本申请实施例提出了一种电化学装置，所述电化学装置包括正极、负极、隔膜和上述的电解液，其中，所述隔膜设置于所述正极和所述负极之间。

25、第四方面，本申请实施例提出了一种电化学储能装置，所述电化学储能装置包括上述的电化学装置。

26、第五方面，本申请实施例提出了一种用电装置，包括上述的电化学储能装置，所述电化学储能装置作为所述用电装置的供电电源。

27、相对于现有技术，本申请具有以下优势：

28、本申请实施例中，电解液中的含硫有机化合物优先于电解液中的溶剂在正极界面发生氧化反应，可选择性在正极表面原位构筑结构致密的防护表层。该致密保护层能够有效阻隔溶剂分子与正极活性材料的直接接触，抑制高温、高倍率快充工况下电解液持续分解、电极界面腐蚀等有害副反应，减少副产物堆积与正极活性材料结构破损，从根源上缓解高温环境下电池性能快速衰减的问题，提升电芯高温储存及高温循环稳定性。同时，电解液中的含氟有机硅烷化合物具备优异的成膜特性，可在正负极界面诱导生成厚度轻薄、离子传导效率优异的正极电解质界面膜（cei膜），能够降低电荷转移阻抗与离子穿越界面的传输阻力，为电池高倍率快充提供离子快速传导基础。

29、综上，电解液通过两者形成协同增效体系，在有效降低电芯整体阻抗、满足高倍率快充需求的同时，改善电池高温工况下的界面稳定性与循环寿命，兼顾电池快充性能与高温服役性能。

30、本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

1.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括含氟有机硅烷化合物和含硫有机化合物。

2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述含氟有机硅烷化合物的化学式为式i,

3.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于，所述含氟有机硅烷化合物包括以下化学式中的至少一种，

4.根据权利要求1-3任一所述的电解液，其特征在于，所述含硫有机化合物包括1，3-丙烷磺酸内酯、丙烯基-1,3-磺酸内酯、硫酸乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯中的至少一种。

5.根据权利要求1-3任一所述的电解液，其特征在于，按照电解液的质量为计，所述含硫有机化合物的质量百分含量为a%，所述含氟有机硅烷化合物的质量百分含量为b%，

6.根据权利要求5所述的电解液，其特征在于，a/b的范围值为0.13~20。

7.根据权利要求1-6任一所述的电解液，其特征在于，所述电解液还包括草酸磷酸盐，所述草酸磷酸盐包括二氟二草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的电解液，其特征在于，按照电解液的质量为计，所述草酸磷酸盐的质量百分含量范围为0.1%~1%。

9.根据权利要求1-6任一所述的电解液，其特征在于，所述电解液还包括第一成膜添加剂，所述第一成膜添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、二氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸丙烯酯、甲基碳酸亚乙烯酯中的至少一种。

10.根据权利要求9所述的电解液，其特征在于，按照电解液的质量为计，所述第一成膜添加剂的质量百分含量范围为0.2%~8%。

11.根据权利要求1-10任一所述的电解液，其特征在于，所述电解液还包括非水溶剂和/或锂盐；

12.一种电解液的制备方法，其特征在于，所述制备方法适用于权利要求1~11任一所述的电解液，所述制备方法包括：

13.一种电化学装置，其特征在于，所述电化学装置包括正极、负极、隔膜和权利要求1~11任一所述的电解液，其中，所述隔膜设置于所述正极和所述负极之间。

14.一种电化学储能装置，其特征在于，所述电化学储能装置包括权利要求13任一所述的电化学装置。

15.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求14所述的电化学储能装置，所述电化学储能装置作为所述用电装置的供电电源。