一种电解液、电池及用电装置的制作方法

本申请属于电池，涉及一种电解液、电池及用电装置。

背景技术：

1、随着锂离子电池在新能源汽车、高端储能、航空航天等领域的规模化应用，市场对电池的高电压适配性、阻燃安全性、长循环寿命和热稳定性提出了更高的要求。

2、现有电解液中除非水溶剂和锂盐外，还会加入电解液添加剂进行改性。而目前商用电解液添加剂普遍存在功能单一化问题，仅能实现成膜、抗氧化、阻燃等单一功能改性，无法兼顾电化学稳定、热安全、界面调控与容量保持等多重性能要求。

3、在实际应用中，为弥补单一添加剂性能缺陷，行业常采用多种功能添加剂复配使用，但复配组分间易产生拮抗作用，例如某些阻燃剂会抑制成膜添加剂在负极的优先还原，导致成膜质量下降；其次，多种添加剂的引入增加了电解液体系的复杂度，提高了制造成本和品质管控难度；再者，复杂的添加剂体系往往难以在高电压正极和敏感负极（如硅负极）之间形成稳定的界面层。例如，部分含硫或含磷添加剂虽能清除hf或阻燃，但其分解产物可能催化锂盐分解或诱导金属离子溶出，进一步加剧副反应。导致界面膜结构无序、阻抗升高、氧化还原可逆性下降，不仅无法协同提升电池性能，反而加剧副反应发生；同时，高压循环过程中，电解液易发生氧化分解，电池内部产生的大量自由基会持续破坏电极界面结构，引发电解液持续耗损、活性锂损失及容量衰减。此外，电池体系中残留或副反应产生的过渡金属离子易发生迁移、溶出与沉积，诱发副反应、破坏固体电解质界面膜（sei）稳定性，进一步加剧循环衰减与内阻上升，严重制约电池循环寿命与安全性能。

4、因此，目前急需一种可以不会产生添加剂的拮抗作用同时又可以实现自由基清除阻燃、高压抗氧化、有序界面成膜、可逆氧化还原容量补偿的多功能集成的电解液。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本申请的目的在于提供一种电解液、电池及用电装置。本申请提供的电解液中，以吩噻嗪基团为母核协同取代或未取代的哌嗪基团的烷基链以及取代或未取代的磺酰胺基团的有机物作为添加剂，具有自由基清除阻燃、高压抗氧化、有序界面成膜、可逆氧化还原容量补偿的多功能集成效果，突破了现有添加剂功能单一、复配拮抗、金属离子副反应的技术瓶颈，提升了电池的高压稳定性、阻燃安全性、循环寿命与能量密度。

2、为达到此申请目的，本申请采用以下技术方案：

3、第一方面，本申请提供了一种电解液，所述电解液包括非水溶剂、锂盐和第一添加剂；所述第一添加剂具有r1-(ch2)n-ar-r2所述结构式：

4、其中，r1选自取代或未取代的哌嗪基团，ar为吩噻嗪基团，r2选自取代或未取代的磺酰胺基团，n为1~6之间的任意整数。

5、本申请一实施方式中，所述第一添加剂中，r1选自n位取代哌嗪基团，所述哌嗪基团中的取代基团选自取代或未取代的直链或支链c1-c4烷基。

6、本申请一实施方式中，所述吩噻嗪基团中的n位连接-(ch2)n-r1。

7、本申请一实施方式中，所述吩噻嗪基团中的2位c连接-r2。

8、本申请一实施方式中，所述第一添加剂中，r2选自取代的磺酰胺基团，所述磺酰胺基团中的取代基团选自取代或未取代的直链或支链c1-c4烷基。

9、本申请一实施方式中，所述第一添加剂中，n为3~6之间的任意整数。

10、本申请一实施方式中，所述电解液具有下述式（1）至（6）中的结构式中的至少一种：

11、。

12、本申请一实施方式中，以所述非水溶剂、所述锂盐和所述第一添加剂的总质量为100wt%计，所述第一添加剂的质量占比为0.05wt%~5wt%，优选为0.2wt%~2wt%。

13、本申请一实施方式中，所述非水溶剂包括碳酸酯类有机溶剂和/或醚类溶剂。

14、本申请一实施方式中，以所述非水溶剂、所述锂盐和所述第一添加剂的总质量为100wt%计，所述非水溶剂的质量占比为80wt%~90wt%。

15、本申请一实施方式中，所述锂盐包括含氟锂盐。

16、本申请一实施方式中，所述锂盐的浓度为0.8mol/l~1.5mol/l。

17、本申请一实施方式中，所述电解液中还包括第二添加剂，所述第二添加剂选自成膜添加剂，所述成膜添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯或1,3-丙烷磺酸内酯中的至少一种。

18、本申请一实施方式中，以所述非水溶剂、所述锂盐和所述第一添加剂的总质量为100wt%计，所述第二添加剂的加入质量为0.1wt%~8wt%。

19、本申请一实施方式中，所述电解液还包括第三添加剂，所述第三添加剂选自热稳定添加剂，所述热稳定添加剂包括二氟磷酸锂、磷酸三甲酯或亚磷酸三苯酯中的至少一种。

20、本申请一实施方式中，以所述非水溶剂、所述锂盐和所述第一添加剂的总质量为100wt%计，所述第三添加剂的加入质量为0.1wt%~5wt%。

21、本申请一实施方式中，所述电解液还包括第四添加剂，所述第四添加剂选自高压抗氧化添加剂，所述高压抗氧化添加剂包括己二腈和/或硫酸乙烯酯中的至少一种。

22、本申请一实施方式中，以所述非水溶剂、所述锂盐和所述第一添加剂的总质量为100wt%计，所述第四添加剂的加入质量为0.1wt%~2wt%。

23、第二方面，本申请提供了一种电池，所述电池包括如第一方面所述的电解液。

24、本申请一实施方式中，所述电池的工作电压≥4.4v。

25、第三方面，本申请还提供了一种用电装置，所述用电装置包括如第二方面所述的电池。

26、相对于现有技术，本申请具有以下有益效果：

27、本申请提供的电解液，针对现有的电解液添加剂体系难以满足高电压适配性、阻燃安全性、长循环寿命和热稳定性的问题，以吩噻嗪基团为母核协同取代或未取代的哌嗪基团的烷基链以及取代或未取代的磺酰胺基团的有机物作为添加剂，这一添加剂在电解液体系中，各个基团之间互相配合，协同作用，具有自由基清除阻燃、高压抗氧化、有序界面成膜、可逆氧化还原容量补偿的多功能集成效果，突破了现有添加剂功能单一、复配拮抗、金属离子副反应的技术瓶颈。

1.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括非水溶剂、锂盐和第一添加剂；所述第一添加剂具有r1-(ch2)n-ar-r2所述结构式：

2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述第一添加剂中，r1选自n位取代哌嗪基团，所述哌嗪基团中的取代基团选自取代或未取代的直链或支链c1-c4烷基；

3.根据权利要求1或2所述的电解液，其特征在于，所述电解液具有下述式（1）至（6）中的结构式中的至少一种：

4.根据权利要求1或2所述的电解液，其特征在于，以所述非水溶剂、所述锂盐和所述第一添加剂的总质量为100wt%计，所述第一添加剂的质量占比为0.05wt%~5wt%，优选为0.2wt%~2wt%；

5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液中还包括第二添加剂，所述第二添加剂选自成膜添加剂，所述成膜添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯或1,3-丙烷磺酸内酯中的至少一种；

6.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液还包括第三添加剂，所述第三添加剂选自热稳定添加剂，所述热稳定添加剂包括二氟磷酸锂、磷酸三甲酯或亚磷酸三苯酯中的至少一种；

7.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液还包括第四添加剂，所述第四添加剂选自高压抗氧化添加剂，所述高压抗氧化添加剂包括己二腈和/或硫酸乙烯酯中的至少一种；

8.一种电池，其特征在于，所述电池包括如权利要求1-7任一项所述的电解液。

9.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述电池的工作电压≥4.4v。

10.一种用电装置，其特征在于，所述用电装置包括如权利要求8或9所述的电池。