一种新型锂离子电池电解液添加剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种新型锂离子电池电解液添加剂及其制备方法与应用，所述新型锂离子电池电解液添加剂的结构通式如式(Ⅰ)所示：

A New Electrolyte Additive for Lithium Ion Batteries and Its Preparation Method and Application

The invention relates to a novel electrolyte additive for lithium ion batteries and its preparation method and application. The general structure formula of the novel electrolyte additive for lithium ion batteries is shown in formula (I):

【技术实现步骤摘要】
一种新型锂离子电池电解液添加剂及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种新型锂离子电池电解液添加剂及其制备方法与应用，特别涉及一种用于改善锂离子电池充放电性能及循环次数性能的电解液添加剂，属于电化学领域。
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，主要为碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯等，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
本专利技术针对现有技术存在的不足，提供一种新型锂离子电池电解液添加剂及其制备方法与应用，该新型锂离子电池电解液添加剂应用到锂离子电池非水电解液中，不仅能够提高锂离子电池的循环性能，而且能够提高电池的充放电性能及循环次数，有效改善锂离子电池的形变。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：本一种锂离子非水电解液添加剂，由下述式(Ⅰ)所示。其中，R选自如下结构基团中的一个：其中*为链接位点。进一步的，所述式(Ⅰ)为下列A01～A04结构式中的任意一个：本专利技术还提供的该新型锂离子电池电解液添加剂的制备方法，其反应路线如下：其中，原料2的结构式中R选自如下结构基团中的一个：其中*为链接位点。所述的新型锂离子电池电解液添加剂的制备方法，包括以下反应步骤：(1)将原料1和原料2分别分散在有机溶剂中得到：含有原料1的有机溶液和含有原料2的有机溶液，所述原料1和所述原料2的摩尔比为1～1.2：1；(2)在惰性气体的保护下，在-10℃～120℃的温度条件下，将步骤(1)中所述含有原料1的有机溶液加入到所述含有原料2的有机溶液中，反应1～8小时，得到反应后溶液；(3)反应后溶液经过除水、除杂、脱溶剂后，得到所述的新型锂离子电池电解液添加剂。进一步的，所述有机溶剂选自二氯甲烷、二氯乙烷和氯苯中的一种或多种。本专利技术还提供该新型锂离子电池电解液添加剂的应用，该新型锂离子电池电解液添加剂应用于锂离子电池非水电解液中。进一步的，所述锂离子电池非水电解液包括锂盐、溶剂和所述的新型锂离子电池电解液添加剂，其中，所述新型锂离子电池电解液添加剂的用量为锂离子电池非水电解液的总重量的0.05％～2％。进一步的，所述的锂盐优选六氟磷酸锂；进一步的，所述的溶剂为碳酸亚乙酯、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、丙酸乙酯和丁酸乙酯中的一种或多种。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术提出了一种新型锂离子电池电解液添加剂及其制备方法，本合成方法原料廉价易得、反应条件温和、操作简单安全、环保高效。(2)通过实验结果表明，本专利技术提供的新型锂离子电池电解液添加剂作为锂离子电池非水电解液添加剂，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。(3)通过大量实验得出，本专利技术提供的新型锂离子电池电解液添加剂应用到锂离子电池非水电解液可以有效提高锂离子电池高温存储和循环性能，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，对锂离子电池性能具有明显的改善。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。实施例1化合物A01的合成：氮气保护下，向1000mL的三口烧瓶中加入三氟甲基硼酸56.9g(0.5mol)和200mL二氯乙烷，缓慢降温至-10℃。控制三口烧瓶内温度＜0℃，缓慢滴加亚甲基二磺酰氯111.8g(0.525mol)和250mL二氯乙烷的混合液，约1.0小时滴加完毕。然后，缓慢升温至80～85℃，保温反应4.0小时，此时体系无明显酸性气体放出，缓慢降温至-5～0℃，得到反应液。将上述反应液缓慢倾倒入300g冰水中，搅拌30min，分层，有机相使用饱和碳酸氢钠水溶液洗涤，无水硫酸钠干燥，过中性氧化铝柱，得到无色澄清过柱液，减压旋蒸脱溶剂(-0.08～-0.09MPa，浴温50～55℃)至无馏分，得白色固体粉末111.7g，GC纯度99.81％，收率87.95％。使用GC-MS来识别该化合物，分子式C2H2BF3O6S2，检测值[M]+＝254，计算值253.93。1HNMR(δ,400MHz,CDCl3)：4.88ppm(单峰)。13CNMR(δ,100MHz,CDCl3)：77.21ppm,128.63ppm。实施例2化合物A02的合成：氮气保护下，向1000mL的三口烧瓶中加入2,2,2-三氟乙基硼酸63.9g(0.5mol)和240mL二氯甲烷，缓慢降温至-10℃。控制三口烧瓶内温度＜0℃，缓慢滴加亚甲基二磺酰氯117.2g(0.55mol)和250mL二氯甲烷的混合液，约1.5小时滴加完毕。然后，缓慢升温至35～40℃，保温反应8.0小时，此时体系无明显酸性气体放出，缓慢降温至-5～0℃，得到反应液。将上述反应液缓慢倾倒入300g冰水中，搅拌30min，分层，有机相使用饱和碳酸氢钠水溶液洗涤，无水硫酸钠干燥，过中性氧化铝柱，得到无色澄清过柱液，减压旋蒸脱溶剂(-0.08～-0.09MPa，浴温50～55℃)至无馏分，得白色固体粉末115.1g，GC纯度99.73％，收率85.92％。使用GC-MS来识别该化合物，分子式C3H4BF3O6S2，检测值[M]+＝268，计算值267.95。1HNMR(δ,400MHz,CDCl3)：4.82ppm(单峰),1.21～1.39ppm(四重峰)。13CNMR(δ,100MHz,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型锂离子电池电解液添加剂，其特征在于：其结构通式如式(Ⅰ)所示：

【技术特征摘要】
1.一种新型锂离子电池电解液添加剂，其特征在于：其结构通式如式(Ⅰ)所示：其中，式(Ⅰ)中的R选自如下结构基团中的任意一个：其中*为链接位点。2.根据权利要求1所述的一种新型锂离子电池电解液添加剂，其特征在于：所述式(Ⅰ)为下列A01～A04结构式中的任意一个：3.一种制备权利要求1-2所述新型锂离子电池电解液添加剂的方法，其特征在于：包括以下反应步骤：(1)将原料1和原料2分别分散在有机溶剂中得到：含有原料1的有机溶液和含有原料2的有机溶液，所述原料1和所述原料2的摩尔比为1～1.2：1，所述原料1和原料2的结构式如下：所述原料2结构式中的R选自如下结构基团中的任意一个：其中*为链接位点。(2)在惰性气体的保护下，在-10℃～120℃的温度条件下，将步骤(1)中所述含有原料1的有机溶液加入到所述含有原料2的有机溶液中，反应1～8小时，得到反应后溶液；(3)反应后溶液经过除水、除杂、脱溶剂后，得到所述的新型锂离子电...

【专利技术属性】
技术研发人员：林存生，张善国，邢宗仁，李庆，石宇，周银波，
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