本发明专利技术提供一种提高锂二次电池高倍率充电性能的电解液添加剂‑双八氟戊氧基磷酸锂及包含该添加剂的电解液和电池。所述的双八氟戊氧基磷酸锂盐，其结构为含有两个2,2,3,3,4,4,5,5‑八氟戊氧基基团的磷酸酯锂盐。含有该添加剂的电解液中包含有非水有机溶剂和溶解在非水有机溶剂中的1M LiPF6锂盐。非水有机溶剂中含有占非水有机溶剂总质量0.1%~3%的双八氟戊氧基磷酸锂；含有该添加剂的锂二次电池在高倍率快速充电条件下具有良好的循环寿命。
【技术实现步骤摘要】
一种双八氟戊氧基磷酸锂及包含其的锂离子电池非水电解液和锂离子电池
：本专利技术涉及一种锂离子电池电解液添加剂—双-(2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊氧基)磷酸锂和其生产方法，以及含有双-(2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊氧基)磷酸锂的锂离子电池电解液和锂离子电池。
技术介绍
：锂离子电池具有能量密度高、使用寿命长、工作温度范围宽、安全性好、环保、自放电率低等优点，已广泛应用于移动设备、数码产品、储能电站、动力电池等领域。随着电动汽车的发展和逐步推广，锂离子电池的充放电速度较慢、高倍率快速充电过程中存在电池容量和循环寿命快速衰减等问题。锂离子电池充电过程，是电解液中锂离子向石墨负极嵌入，形成碳化锂-LiC6的过程，石墨负极表面是疏水性界面，表面能低；而锂离子电池电解液由于溶解大量的六氟磷酸锂等电解质盐，具有很高的表面能，造成电解液在负极上浸润不良的问题。这样在快速充电过程中，由于电解液与负极表面不能很好地浸润，大量锂离子在有限的接触点进入负极，使得局部锂离子浓度过高，造成锂离子被还原成为金属锂，业界称为“死锂”，死锂的产生，会破坏负极结构，严重降低电池循环寿命，甚至使锂金属形成针状晶体，刺破隔膜，引发短路，发生起火、爆炸等电池安全事故。在低温条件下，电解液粘度升高，浸润更为困难，电池不得不设计温度保护电路，在0℃以下禁止电池充电，以防电池循环寿命剧烈衰减或发生安全事故。因此，锂离子电池普遍提倡慢速充电，充满一辆续航300公里，电池容量为80千瓦时的电动汽车，需要四个小时以上，阻碍了电动汽车的推广和使用。有鉴于此，有必要提供一种适用于高倍率快速充电锂离子电池的电解液、电解液添加剂和锂离子电池，通过在电解液中添加有良好电化学稳定性的表面活性剂，提高电解液与负极表面的浸润性，防止锂析出，提高电池在常温下快速充放电循环条件下的使用寿命。
技术实现思路
：针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种双-(2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊氧基)磷酸锂盐和包含其的锂离子电池电解液和锂离子电池，双-(2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊氧基)磷酸锂盐加入电解液中，可以显著降低锂离子电池电解液的表面能，提高锂离子电池电解液与负极材料的浸润性，解决锂离子电池在高倍率快速充电过程中的锂析出造成的不可逆容量损失问题，进而解决锂离子电池高倍率充放电循环时容量迅速衰减的问题。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种双八氟戊氧基磷酸锂盐，其结构为含有两个2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊氧基基团的磷酸酯锂盐。所述的锂离子电池非水电解液包括非水有机溶剂和溶解在非水有机溶剂中的浓度为1mol/L的六氟磷酸锂，非水有机溶剂中含有质量占非水有机溶剂总质量0.1％～3％的双-(2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊氧基)磷酸锂盐，所述双-(2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊氧基)磷酸锂盐结构如下所示：双-(2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊氧基)磷酸锂盐加入到锂离子电池电解液中，由于该锂盐具有表面活性剂的典型结构，可以有效降低锂离子电池电解液的表面能，提高锂离子电池电解液与负极表面的浸润性，防止充电过程中锂离子电池电解液和负极材料的接触不良导致的局部锂离子积累造成锂析出，有效解决电池在高倍率快速充电时容量快速衰减问题。本专利技术的优点是：提供了一种有效提升锂离子电池高倍率快速充电循环寿命的双-(2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊氧基)磷酸锂盐添加剂，并以此为基础，提供了适用于高倍率锂离子电池电解液，和在高倍率快速充放电条件下具有良好循环寿命的锂离子电池。附图说明：图1是本专利技术的双-(2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊氧基)磷酸锂1HNMR谱图(1HNMR(CDCl3,200MHz)。具体实施方式：以下结合实施例和对比例对本专利技术作进一步的阐述。一种双八氟戊氧基磷酸锂盐，其结构为含有两个2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊氧基基团的磷酸酯锂盐。本专利技术的所述的双-(2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊氧基)磷酸锂盐通过以下路线合成：使用的原料为：五氧化二磷、八氟戊醇、氢氧化锂或碳酸锂、溶剂为乙腈；合成步骤：向200mL烧瓶中加入0.1mol五氧化二磷(14.2g)，加入75mL乙腈作为溶剂，室温下缓慢滴加0.4mol八氟戊醇(92.8g)至烧瓶中，2小时滴加完毕，加完后继续搅拌0.5～3.0h；随后再加入0.1mol碳酸锂(7.39g)，继续反应3小时，然后减压蒸馏除去溶剂，结晶，过滤，干燥后，得产品46.36g，产率87.5％。结构式表征数据：1HNMR(CDCl3,200MHz)，δ：6.46(m,1H),4.33(m,2H)。本专利技术所述的高倍率锂离子电池电解液的具体制备方法是：本专利技术所述的高倍率锂离子电池电解液包括非水有机溶剂和溶解在非水有机溶剂中的电解质锂盐,非水有机溶剂中含有质量占非水有机溶剂总质量0.1％～3％的双-(2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊氧基)磷酸锂；电解质盐为LiPF6；电解质盐的浓度为1mol/L。将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、添加剂碳酸亚乙烯酯和双-(2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊氧基)磷酸锂盐，按照表1的质量比混合得到电解液非水有机溶剂，在该电解液非水有机溶剂中溶入1mol/L的六氟磷酸锂，即得到非水电解液。本专利技术所述的高倍率锂离子电池制备方法为：本专利技术中所述锂离子电池，包括正极极片、负极极片、正负极极片之间的隔膜和电解液。分别制备正极极片、负极极片，将隔膜间隔于正负极片之间卷绕制成电芯，用铝塑膜包裹电芯封边，向其中注入如前所述的高倍率锂离子电池电解液，最后封口即制成高倍率锂离子电池。所述正极极片的制备方法如下：将三元材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、superP导电剂、PVDF粘接剂按96％:2.0％:2.0％均匀混合制成一定粘度的锂离子电池正极浆料，涂布在集流体铝箔上，涂布量为0.02g/cm2，在90℃下烘干后进行冷压；然后进行切边、裁片、分条；随后在真空条件下90℃烘干5小时，焊接极耳，制成满足要求的锂离子电池正极。所述负极的制备方法是：将石墨与导电剂superP、增稠剂CMC、粘结剂SBR按质量比96:1.0:1.0:2.0制成浆料，涂布在集流体铜箔上，90℃下真空烘干，涂布量为0.01g/cm2；随后进行切边、裁片、分条后，在真空条件下110℃烘干4小时，焊接极耳，制成要求的锂离子电池负极。所述隔膜采用Celgard2400。将正极、负极、隔膜卷绕，封边制成软包电池电芯；向电芯中加入含有双-(2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊氧基)磷酸锂的电解液，通过封口、化成、排气、二次封口步骤，制得电池。实施例1合成双-(2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊氧基)磷酸锂：向200mL烧瓶中加入0.1mol五氧化二磷(14.2g)，加入75mL乙腈作为溶剂，室温下缓慢滴加0.4mol八氟戊醇(92.8g)至烧瓶中，加完后升高反应溶液温度至乙腈回流温度，搅拌0.5小时；随后加入0.1mol碳酸锂(7.39g)，继续反应0.5小时，随后减压蒸馏除去溶剂，结晶，过滤，干燥后，得产品85.0g，产率79.8％。结构式表征数据：1HNMR(CDCl3本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种双八氟戊氧基磷酸锂盐，其特征在于：其结构为含有两个2,2,3,3,4,4,5,5‑八氟戊氧基基团的磷酸酯锂盐，其结构式为：
【技术特征摘要】
1.一种双八氟戊氧基磷酸锂盐，其特征在于：其结构为含有两个2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊氧基基团的磷酸酯锂盐，其结构式为：。2.根据权利要求1所述的双八氟戊氧基磷酸锂盐，其特征在于：其合成方法为：将五氧化二磷与八氟戊醇，在乙腈溶液中回流反应0.5~3.0小时，制得双-（2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊氧基）磷酸的乙腈溶液，随后将碳酸锂或氢氧化锂加入到双-（2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊氧基）磷酸的乙腈溶液中，回流0.5~5小时，然后，经过减压蒸馏除去溶剂-结晶-过滤-干燥等步骤，制得双八氟戊氧基磷酸锂。3.根据权利要求2所述的双八氟戊氧基磷酸锂盐，其特征是：所述的合成方法中，五氧化二磷与八氟戊醇摩尔比为1:4；五氧化二磷与氢氧化锂的摩尔比为1:2；五氧化二磷与碳酸锂的...
【专利技术属性】
技术研发人员：周阳，
申请(专利权)人：周阳，
类型：发明
国别省市：辽宁,21
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