一种锂离子电池非水电解液的添加剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提出了一种锂离子电池非水电解液的添加剂及其制备方法和应用，所述添加剂具有如式(1)所示的分子结构：

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池非水电解液的添加剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种锂离子非水电解液的添加剂及其制备方法和应用，特别涉及一种用于改善锂离子电池高温下的充放电性能以及循环次数性能的非水电解液添加剂。
技术介绍
锂离子电池因具有比能量高、循环寿命长、自放电小等优点，被广泛应用于消费类电子产品以及储能与动力电池中。随着锂离子电池的广泛应用，其循环寿命成为锂离子电池的一种重要指标，除此之外，由于锂离子电池在循环后表现出了不稳定的现象，例如，经过循环后的锂离子电池的热稳定性能会变差，为了保障使用安全，在提高锂离子电池循环性能的同时，还需要提高锂离子电池在循环后的热稳定性能。非水电解液作为锂离子电池内离子运动的载体，其成分基本稳定，主要为EC、PC、碳酸甲乙酯、DEC等，随着电池应用的不断推广，为满足不同性能要求的添加剂的研究越来越多，其中尤其是用来改善电池安全特性方面的添加剂居多，如防止电池过充的添加剂、防止电池热箱失效的添加剂等等，为提高锂电池的安全性能做出了巨大的贡献。近年来，随着人们对电池使用条件的了解不断深入，发现很多情况下电池的使用都在高于常温的条件下，使得电池消费者和制造商都对改善电池在高温条件下的电性能引起了重视，很多电池制造商对电池都进行了高温存储性能和高温循环性能等方面的测试，并在一定程度上进行了改进。然而，许多电解液改进配方往往都从电解液的基本组分入手，提高了高温性能，但仍不能很好地满足对电池使用的需求。因此，从添加剂着手，改善电池循环性能和高温特性，成为目前改善电池稳定性的重要课题。
技术实现思路
为了解决目前锂电池在高温条件下电性能存在不足的现状，本申请人进行了锐意研究，提供一种能够改善高温下锂电池的电性能且适用于锂电池非水电解液的添加剂及该添加剂的制备方法和应用。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种锂离子电池非水电解液的添加剂，具有如式(1)所示的分子结构：其中，R1，R2各自独立的表示氟基或三氟甲基，n和m各自独立的为0、1或2，A选自下列结构中的一种：*表示连接位点。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述添加剂选自下列结构之一：本专利技术提供的添加剂的有益效果是：本专利技术的添加剂应用到锂离子电池的电解液中后，可以抑制电池初始容量的下降，增大初始放电容量减少高温放置后的电池膨胀，提高电池的充放电性能及循环次数。上述添加剂的制备方法如下：(1)在惰性氛围以及-10～40℃的温度条件下，将氯化亚砜加入到含有原料1的有机溶液中进行反应，反应1～4小时，获得含有中间体1的反应液，其中，原料1如下式2所示，中间体1如下式3所示；(2)在惰性氛围以及-10～10℃的温度条件下，将步骤(1)中获得的含有中间体1的反应液加入至含有催化剂和碱性物质的水溶液中，后向其中滴加氧化试剂，滴加完毕后，恒温反应1～4小时，获得含有添加剂的反应体系，该反应体系经后处理得添加剂，其中，所述催化剂选自水合三氯化钌、水合醋酸锰和甲基三氧化铼中的一种或多种的混合物；其反应路线如下：进一步，所述氧化试剂选自次氯酸钠、亚氯酸钠、双氧水和过氧化脲中的一种或多种的混合物。进一步，所述碱性物质为碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾以及磷酸氢二钾中的一种或多种的混合物。进一步，步骤(1)中溶解原料1的有机溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷以及氯苯中的一种或多种的混合物。进一步，所述步骤(1)中，氯化亚砜与原料1的摩尔比为氯化亚砜：原料1＝(1～1.2)：1；所述步骤(2)中，催化剂与中间体1的摩尔量之比为催化剂：中间体1＝(0.1‰～1‰)：1；碱性物质与中间体1的摩尔量之比为碱性物质：中间体1＝(0.2～2.0)：1；氧化试剂与中间体1的摩尔量之比为氧化性试剂：中间体1＝(1.0～1.3)：1。上述制备方法的有益效果是：原料廉价易得、反应条件温和、操作简单安全、环保高效。本专利技术还要求保护一种锂离子电池非水电解液，其特征在于，包含至少一种前述的锂离子电池非水电解液的添加剂。进一步，所述锂离子电池非水电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂，其中，所述添加剂的用量为锂离子电池非水电解液总重量的0.05～2％。进一步，所述的锂盐为六氟磷酸锂；所述的溶剂选自碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、氟代碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、1,4-丁内酯、丙酸甲酯、丁酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯以及丁酸乙酯中的一种或多种的混合物。本专利技术提供的锂离子电池非水电解液的有益效果是：该电解液体系可以有效提高电池的高温存储和循环性能，既有效保证了电池的高温性能，又有效保证了电池的低温性能，使锂离子的移动变得顺畅，因此也减小了循环过程中膜阻抗的增加，很好的满足消费者对电池性能的需求。具体实施方式以下通过具体实例进一步描述本申请。不过这些实例仅仅是范例性的，并不对本申请的保护范围构成任何限制。在下述实施例、对比例中，所使用到的试剂、材料以及仪器如没有特殊的说明，均为常规试剂、常规材料以及常规仪器，均可商购获得，其中所涉及的试剂也可通过常规合成方法合成获得。一、添加剂的合成实施例实施例1：化合物LT01的合成：称取2，3-二羟基环丁砜76.0g(0.5mol)、二氯乙烷250mL加入1L三口瓶中。通氮气保护，20～25℃下向反应体系缓慢滴加71.5g(0.6mol)二氯亚砜，约1.0hr滴毕。25～30℃保温2.5hrs。25～30℃条件下，将上述反应液滴入到含有0.1035g(0.0005mol)三水合三氯化钌，150g质量分数为8％的碳酸氢钠(0.12mol)水溶液的混合液中。0～5℃条件下滴加323.3g次氯酸钠(0.50mol)水溶液。约3.0hrs滴毕，0～5℃保温1.0hr。向反应体系中滴加饱和亚硫酸氢钠水溶液，淬灭反应。分液，有机相使用无水硫酸钠干燥。过柱，减压脱溶剂，得42.8g白色固体粉末，收率40.0％。MS分析该化合物，分子式C4H6O6S2，理论值：213.961，检测值：213.960。元素分析(C4H6O6S2)，理论值C：22.44％，H：2.81％，O：29.95％。检测值C：22.33％，H：2.85％，O：29.93％。实施例2：化合物LT02的合成称取3，4-二羟基环丁砜76.0g(0.5mol)、二氯甲烷250mL加入1L三口瓶中。通入氮气保护，15～20℃向反应体系缓慢滴加64.5g(0.525mol)二氯亚砜，约1.0hr滴毕。20～25℃保温2.0hrs。25～30℃条件下，将上述反应液滴入到含有0.1035g(0.0005mol)三水合三氯化钌，150g质量分数为9.3％的碳酸钾(0.10mol)水溶液的混合液中。0～5℃条件下滴加388g次氯酸钠(0.6mol)水溶液。约3.0hrs滴毕，0～5℃保温0.5hr。向反应体系中滴加饱和亚硫酸氢钠水溶液，淬灭反应。分液，有机相使用无水硫酸钠干燥。过柱，减压脱溶剂，得53.6g白色固体粉末，收率50.0％。MS分析该化合物，分子式C4H6O6S2，理论值：213.961，检测值：213.958。元素分析(C4H6O6S2)，理论值C：22.44％，H：2.81％，O：29.95％，C：22.41％，H：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池非水电解液的添加剂，其特征在于，具有如式(1)所示的分子结构：

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池非水电解液的添加剂，其特征在于，具有如式(1)所示的分子结构：其中，R1，R2各自独立的表示氟基或三氟甲基，n和m各自独立的为0、1或2，A选自下列结构中的一种：*表示连接位点。2.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，具有如LT01～LT09所示的分子结构：3.一种权利要求1或2所述的添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下反应步骤：(1)在惰性氛围以及-10～40℃的温度条件下，将氯化亚砜加入到含有原料1的有机溶液中进行反应，反应1～4小时，获得含有中间体1的反应液，其中，原料1如下式2所示，中间体1如下式3所示；(2)在惰性氛围以及-10～10℃的温度条件下，将步骤(1)中获得的含有中间体1的反应液加入至含有催化剂和碱性物质的水溶液中，后向其中滴加氧化试剂，滴加完毕后，恒温反应1～4小时，获得含有添加剂的反应体系，该反应体系经后处理得添加剂，其中，所述催化剂选自水合三氯化钌、水合醋酸锰和甲基三氧化铼中的一种或多种的混合物，反应路线如下：4.根据权利要求3所述的添加剂的制备方法，其特征在于，所述氧化试剂选自次氯酸钠、亚氯酸钠、双氧水和过氧化脲中的一种或多种的混合物。5.根据权利要求3所述的添加剂的制备方法，其特征在于，所述碱性物质为碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：许彬，林存生，邢宗仁，石宇，周银波，胡葆华，
申请(专利权)人：中节能万润股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37