(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111546330.7 (22)申请日 2021.12.16 (71)申请人 华中科技大 学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 (72)发明人 谢佳　曾子琪　覃明盛　刘猛闯　 (74)专利代理 机构 武汉华之喻知识产权代理有 限公司 42 267 专利代理师 王珣珏　方放 (51)Int.Cl. H01M 10/0569(2010.01) H01M 10/42(2006.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种适用 于碱金属离子电池的无碳酸乙烯 酯电解液及应用 (57)摘要 本发明属于碱金属离子电池技术领域， 具体 公开了一种适用于碱金属离子电池的无碳酸乙 烯酯电解液及应用， 该电解液包括电解质盐、 有 机溶剂和共溶剂； 所述电解质盐为锂盐或钾盐， 所述有机 溶剂包括碳酸丙烯酯， 所述共溶剂为氟 代苯； 氟代苯与碳酸丙烯酯之间的相互作用能够 削弱碳酸丙烯酯与碱金属离子的配位强度， 从而 改变碱金属离子溶剂化结构， 防止碳酸丙烯酯与 碱金属离子的共嵌入效应。 本发 明电解液在不添 加成膜添加剂的情况下， 通过引入新型共溶剂， 有效解决了由于PC共嵌入而对石墨负极不兼容 的问题； 该电解液能够同时兼容常用的石墨负 极、 三元正 极、 磷酸铁锂等电极材料， 并在较宽的 温度范围内展现出较为优异的电化学性能， 适用 范围广。 权利要求书1页 说明书6页 附图4页 CN 115275354 A 2022.11.01 CN 115275354 A 1.一种适用于碱金属离子电池的无碳酸乙烯酯电解液， 其特征在于： 包括电解质盐、 有 机溶剂和共溶剂； 所述电解质盐为锂盐或钾盐， 所述有机溶剂包括碳酸丙烯酯， 所述共溶剂 为氟代苯； 所述氟代苯与碳酸丙烯酯之间的相互作用能够削弱碳酸丙烯酯与碱金属离子的配位 强度， 从而改变碱金属离 子溶剂化结构， 防止碳 酸丙烯酯与碱金属离 子的共嵌入效应。 2.根据权利要求1所述的无碳酸乙烯酯电解液， 其特征在于： 所述锂盐为六氟磷酸锂、 高氯酸锂、 二氟磷酸锂、 双三氟甲基磺酰亚胺锂、 双氟磺酰亚胺锂、 四氟硼酸锂、 双草酸硼酸 锂和二氟草 酸硼酸锂中的至少一种。 3.根据权利要求2所述的无碳酸乙烯酯电解液， 其特征在于： 所述锂盐为双氟磺酰亚胺 锂。 4.根据权利要求1所述的无碳酸乙烯酯电解液， 其特征在于： 所述钾盐为六氟磷酸钾、 高氯酸钾和三氟甲基磺酸钾中的至少一种。 5.根据权利要求1所述的无碳酸乙烯酯电解液， 其特征在于： 所述有机溶剂还包括碳酸 二甲酯、 碳 酸二乙酯、 碳 酸甲乙酯、 乙二醇二甲醚和氟代碳 酸乙烯酯中的至少一种。 6.根据权利要求1所述的无碳酸乙烯酯电解液， 其特征在于： 所述氟代苯为氟苯、 二氟 苯、 三氟苯和六氟苯中的至少一种。 7.根据权利要求1 ‑6任一所述的无碳酸乙烯酯电解液， 其特征在于： 所述电解质盐与所 述有机溶剂的摩尔比为1:(0.1～10)， 且所述有机溶剂与所述共溶剂的摩尔比为1:(0.1～ 10)； 所述有机溶剂中碳 酸丙烯酯的摩尔百分数为5 0％～100％。 8.一种碱金属离子电池， 其特征在于： 包括正极、 负极以及权利要求1 ‑7任一所述的无 碳酸乙烯酯电解液。 9.根据权利要求8所述的碱金属离子电池， 其特征在于： 所述正极为磷酸铁锂正极、 钴 酸锂正极、 锰酸锂正极、 镍锰酸锂正极、 富锂锰基正极或层状三元正极LiNi1‑x‑yCoxMnyO2， 其 中0<x<1且0<y<1。 10.根据权利要求8所述的碱金属离子电池， 其特征在于： 所述负极为硬碳负极、 石墨负 极或合金负极。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115275354 A 2一种适用于碱金属离 子电池的无碳酸乙烯酯电解液及应用 技术领域 [0001]本发明属于碱金属离子电池技术领域， 更具体地， 涉及一种适用于碱金属离子电 池的无碳 酸乙烯酯电解液及应用。 背景技术 [0002]在电动汽车产业链的推动下， 高能量密度的锂离子电池技术层出不穷， 这些技术 又反过来促进了长续航电动汽车 的快速发展。 电解液作为电池体系中关键的组分， 对实现 锂/钾离子电池高能量密度起着至关重要的作用。 目前的商业化电解液体系由锂盐/钾盐、 有机溶剂和功能性添加剂组成， 有机溶剂主要包括碳酸乙烯酯(EC)、 碳酸丙烯酯(P C)、 碳酸 二乙酯(DEC)、 碳酸二甲酯(DMC)等。 往往单一的溶剂难以使电池正常工作， 需要不同的溶剂 之间相互配合， 才能使电解液体系展现出较为理想的综合性能。 其中， 碳酸乙烯酯凭借其较 高的介电常数， 成为商业 化电解液体系中重要的组成部分。 [0003]然而， 碳酸乙烯酯的熔点为36.5℃， 在低温下容易凝固甚至结晶析出， 导致电解液 体系粘度上升， 电导率下降， 低温性能变差。 同时， 碳酸乙烯酯在高压4.4V时较易与正极材 料发生氧化分解， 副产物增大电池体系阻抗， 分解产气也会导致安全性下降。 相比之下， 碳 酸丙烯酯由于具有优异的介电常数、 良好的锂盐溶解能力、 更广的液态范围以及突出 的耐 高压能力， 是一种较为理想的电解液 溶剂。 [0004]中国专利文献CN112635830A公开了一种无EC的锂离子电池电解液， 其 组成包括锂 盐、 有机溶剂以及新型添加剂， 利用无EC溶剂和1 ‑丙烯‑1,3‑磺酸内酯相互协同作用， 有效 提升了电池在高压和高温下的循环稳定性。 虽然 该电解液引入了功能性的添加剂来稳定正 极界面， 但是却忽略了碳酸丙烯酯与石墨负极相容性差的问题， 碳酸丙烯酯容易与锂离子 一起嵌入石墨层间， 造成石墨材 料的结构层离 。 [0005]中国专利文献CN111200163A也报道了一种适用于高镍 ‑硅碳体系无EC锂离子电池 电解液， 通过硫氮类添加剂和常规成膜添加剂的协同作用， 使电解液在电极表面形成性能 优良的膜， 缓解了碳酸丙烯酯(P C)与硅碳负极中石墨组分的不兼容问题； 但是， 添加剂的过 量引入会导致电池体系首圈库伦效率的下降， 过量成膜剂的引入也会引起电池体系内阻的 上升。 发明内容 [0006]针对现有技术的缺陷， 本发明的目的在于提供一种适用于碱金属离子电池的无碳 酸乙烯酯电解液及应用， 旨在解决现有的无EC电解液中碳酸丙烯酯与石墨负极不兼容 或添 加剂、 成膜剂引入过多导 致电池性能下降的问题。 [0007]为实现上述目的， 本发明提供了一种适用于碱金属离子电池的无碳酸乙烯酯电解 液， 包括电解质盐、 有机溶剂和共溶剂； 所述电解质盐为锂盐或钾盐， 所述有机溶剂包括碳 酸丙烯酯， 所述共溶剂为氟代苯； [0008]所述氟代苯与碳酸丙烯酯之间的相互作用能够削弱碳酸丙烯酯与碱金属离子的说　明　书 1/6 页 3 CN 115275354 A 3