一种电解液防过充添加剂及电解液与锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供一种电解液防过充添加剂及电解液与锂离子电池，其中：防过充添加剂是一种有机硅衍生物，其分子结构以硅氧键为主链，在分子的主体结构上含有四个苯甲醚类结构。本发明专利技术还提供包含上述防过充添加剂的电解液与电池。本发明专利技术提供的防过充添加剂由于其分子结构中含有多个苯甲醚基团，可以在过充时候更加迅速高效地在正极发生氧化反应，然后再迁移到负极发生还原反应，如此在正负极反复发生氧化‑还原反应，且过充保护机制可逆，从而具有更好的防过充能力；而且该防过充添加剂的加入不会降低电池的低温和循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种电解液防过充添加剂及电解液与锂离子电池
本专利技术涉及一种电解液防过充添加剂及电解液与锂离子电池，属于锂离子电池
技术背景随着经济的发展和科技的进步，锂离子电池越来越广泛地深入到人们的生产生活当中。由于目前的锂离子电池多使用容易燃烧的碳酸酯类有机电解液，电池在过充过放以及过热极有可能引发电池的燃烧甚至爆炸，因而给电池、特别是动力电池造成很大的安全隐患。通过提高电解液的稳定性，如添加防过充的化合物是加强锂离子电池安全性的一个重要方法。目前防过充电解液主要有两种类型：氧化还原型和电聚合型。电聚合型是在电池超过一定充电电压时发生聚合反应，使电极表面被覆盖来增大电池内阻，钳制充电电流来保护电池。但是这种方法只能在过充情况下使用一次，经历一次过充后，电池就损坏了。氧化还原型如苯甲醚及其衍生物，其特点是过充保护机制可逆，可以重复多次进行过充保护，但是苯甲醚类化合物沸点较低，挥发度较大，且影响电池的循环性能。国内外过电解液中添加防过充添加剂也有不少报道：CN108134138A公开的电解液中，防过充保护添加剂为联苯、环已基苯、二甲苯、2-氟联苯、2,4-二氟联苯，1,2-二甲氧基-4-硝基苯、苯乙烷和三联苯中的一种或多种。CN107935810A公开的是一种防过充添加剂联苯的改性方法，其也是以改性后的联苯作为防过充添加剂。CN107936062A、CN107946645A均公开是以环磷腈衍生物作为电解液的防过充添加剂。CN107919497A公开的电解液中，防过充添加剂包括苯单腈化合物、环状硫酸酯以及氟代碳酸乙烯酯。CN107437634A公开的电解液中，过充添加剂为苯的衍生物，包括邻苯、环己基苯、叔丁基苯中的一种或多种。有机硅类化合物具有优良的热稳定性、低可燃性、低挥发度、低粘度、温粘系数小、表面张力小、迁移性好、耐高低温、高分解电压等优点，所以对有机硅类化合物进行改性，在有机硅主链或者侧链上接上可以反复氧化还原的活性基团，比如苯甲醚类，让其能反复防过充的同时又能避免普通防过充化合物易燃、高挥发度的缺点。本专利技术拟提出一种以有机硅衍生物作为防过充添加剂的锂离子电池电解液与电池。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种电解液防过充添加剂及电解液与锂离子电池，所述防过充添加剂能够在电池过充的时候在正极发生氧化反应，在负极发生还原反应，起到过充保护的作用，过充保护机制可逆，可以重复多次进行过充保护，不冒烟、不起火、不爆炸，能明显提高电池的安全性能，且不影响电池的循环性能和低温性能。为了解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：提供一种电解液防过充添加剂，所述防过充添加剂是一种有机硅衍生物，其分子结构以硅氧键为主链，在分子的主体结构上含有四个苯甲醚类结构；其具有如下结构通式：进一步地，防过充添加剂的添加量为电解液总质量的0.5％-10％。进一步地，上述结构通式中，n为1-200。进一步地，上述R1、R2、R3、R4各自独立地为甲基、乙基、正丙基、异丙基、甲氧基、乙氧基、苯基中的一种。进一步地，上述R5、R6、R7、R8各自独立地为氟、氯、溴、氰基、羧基、三氟乙酰基、羧基、羧酸锂盐、磺酸基、磺酸锂盐中的一种。进一步地，R9、R10、R11、R12各自独立地为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基等烷基中的一种。本专利技术还提供包含上述电解液防过充添加剂的锂离子电池电解液，所述锂离子电池电解液包含锂盐、非水有机溶剂和防过充添加剂，防过充添加剂是一种有机硅衍生物，其分子结构以硅氧键为主链，在分子的主体结构上含有四个苯甲醚类结构；所述添加剂A具有如下结构通式：进一步地，所述添加剂A的含量为该锂离子电池电解液总质量的0.5％-10％。进一步地，上述结构通式中，n为1-200。进一步地，上述R1、R2、R3、R4各自独立地为甲基、乙基、正丙基、异丙基、甲氧基、乙氧基、苯基中的一种。进一步地，上述R5、R6、R7、R8各自独立地为氟、氯、溴、氰基、羧基、三氟乙酰基、羧基、羧酸锂盐、磺酸基、磺酸锂盐中的一种。进一步地，上述R9、R10、R11、R12各自独立地为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基等烷基中的一种。本专利技术还提供一种锂离子电池电解液，所述锂离子电池电解液包含锂盐、非水有机溶剂、碳酸亚乙烯酯和上述的电解液防过充添加剂；碳酸亚乙烯酯的添加量为电解液总质量的0.5％-1.5％；防过充添加剂的添加量为电解液总质量的0.5％-10％。进一步地，所述锂盐为六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂中的一种或多种。进一步地，所述非水有机溶剂包括环状碳酸酯与线状碳酸酯；所述环状碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯中的一种或多种；所述链状碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、丙酸丙酯和丙酸乙酯中的一种或多种。本专利技术还提供包括采用上述电解液防过充添加剂的锂离子电池，其具体包括：正极极片、负极极片、置正极极片与负极极片之间的隔膜、和电解液，所述电解液中包含上述防过充添加剂。本专利技术的有益效果：本专利技术将普通的电解液中加入防过充添加剂，并且进一步的对现有的防过充添加剂进行改性，结合有机硅的一些特性，提供一种可以多次防过充电解液。电解液中的防过充添加剂是一种有机硅衍生物，其分子结构以硅氧键为主链(n为1-200内的自然数)，在分子的主体结构上含有四个苯甲醚类结构，以便过充时更迅速的发生氧化反应，然后再迁移到负极发生还原反应，如此在正负极反复发生氧化-还原反应，达到防护电池的目的。本专利技术提供的防过充添加剂具有有机硅类化合物具有的优良的热稳定性、低可燃性、低挥发度、低粘度、温粘系数小、表面张力小、迁移性好、耐高低温、高分解电压等优点。所以在过充时较一般的防过充电解液更加不易燃烧，更能耐高电压而不易分解，让其能防过充的同时又能避免普通防过充化合物易燃、高挥发度的缺点，而且不影响电池的循环性能和低温性能。同时由于添加剂A的主结构中有四个苯甲醚类结构以便过充时更迅速地发生氧化反应，然后再迁移到负极发生还原反应，如此在正负极反复发生氧化-还原反应，过充保护机制可逆，可以重复多次进行过充保护。本专利技术的电解液适用于普通锂离子电池及动力锂离子电池。具体实施方式为了使本专利技术的专利技术目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本专利技术，并非为了限定本专利技术，实施例中防过充添加剂的结构，电解液的配方、比例等可因地制宜做出选择而对结果并无实质性影响。制备实施例1本实施例中防过充添加剂A的分子式中：R1、R2、R3、R4＝CH3，R5、R6、R7、R8＝Cl，R9、R10、R11、R12＝CH3，具体合成方法如下：(1)合成二甲基四(3-甲氧基-5-氯)苯基二硅氧烷将500g甲基二(3-甲氧基-5-氯)苯基乙氧基硅烷和465mLLiOH水溶液(5％质量分数)先后加入反应釜中，缓慢升温至100℃，保温反应12-15h，当馏出物折射率接近1.333时，停止反应；降至室温，抽滤反应混合物，并多次水洗至中性(pH＝7)，再抽滤，最后将产物于90℃真空干燥5h，得到目标产物：二甲基四(3-甲氧基-5-氯)苯基二硅氧烷。其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解液防过充添加剂，其特征在于，所述防过充添加剂是一种有机硅衍生物，其分子结构以硅氧键为主链，在分子的主体结构上含有四个苯甲醚类结构；其具有如下结构通式：

【技术特征摘要】
1.一种电解液防过充添加剂，其特征在于，所述防过充添加剂是一种有机硅衍生物，其分子结构以硅氧键为主链，在分子的主体结构上含有四个苯甲醚类结构；其具有如下结构通式：2.根据权利要求1所述的一种电解液防过充添加剂，其特征在于，防过充添加剂的添加量为电解液总质量的0.5％-10％。3.根据权利要求1或2所述的一种电解液防过充添加剂，其特征在于，上述结构通式中，n为1-200。4.根据权利要求1或2所述的一种电解液防过充添加剂，其特征在于，上述R1、R2、R3、R4各自独立地为甲基、乙基、正丙基、异丙基、甲氧基、乙氧基、苯基中的一种。5.根据权利要求1或2所述的一种电解液防过充添加剂，其特征在于，上述R5、R6、R7、R8各自独立地为氟、氯、溴、氰基、羧基、三氟乙酰基、羧基、羧酸锂盐、磺酸基、磺酸锂盐中的一种。6.根据权利要求1或2所述的一种电解液防过充添加剂，其特征在于，R9、R10、R11、R12各自独立地为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐伟，娄忠良，李瑞法，陈建鹏，
申请(专利权)人：桑顿新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43