三（烷胺基）膦化合物的应用、锂离子电池及其电解液和电解液添加剂制造技术

本发明专利技术涉及三（烷胺基）膦化合物的应用、锂离子电池及其电解液和电解液添加剂。该三(烷胺基)膦化合物具有如通式(I)的结构：

Application of Tri (alkylamino) Phosphine Compounds, Lithium Ion Batteries and Additives for Their Electrolytes and Electrolytes

The present invention relates to the application of tri (alkylamino) phosphine compounds, lithium ion batteries, electrolytes and electrolyte additives. The tri (alkylamino) phosphine compound has a structure such as general formula (I):

【技术实现步骤摘要】
三(烷胺基)膦化合物的应用、锂离子电池及其电解液和电解液添加剂
本专利技术涉及电池
，特别是涉及一种三(烷胺基)膦化合物的应用、锂离子电池及其电解液和电解液添加剂。
技术介绍
目前锂离子电池电解液主要由六氟磷酸锂、碳酸酯溶剂及添加剂组成。由于六氟磷酸锂在55℃以上就不稳定，容易分解生成LiF和PF5这些分解产物，这些分解产物反过来又与溶剂产生高毒性物质，或引发溶剂聚合。六氟磷酸锂除了具有热不稳定性的不足，其PF6-阴离子在碳酸酯类非质子溶剂中的溶剂化也不佳，因此PF6-阴离子对痕量的水或者醇高度的敏感，容易发生反应产生HF，从而影响电池性能和安全性。因此特别是在汽车行业的大型电池，非常需要一种新型的对热稳定和水分不敏感的新型锂盐来改进电芯性能，以提高安全性和寿命。在过去的二十年里有关对热稳定和水分不敏感的新型锂盐的研究，已经提出了许多弱配位阴离子作为可能的阴离子，如含有氮、磷、碳或硼作为中心原子，大团簇阴离子、芳香杂环化合物等。在这些候选化合物中，双(三氟甲磺酸)亚胺锂(LiTFSI)、LiFAP和双草酸硼酸锂(LiBOB)已被广泛研究和应用。其中LiTFSI对Al集流体有严重腐蚀性，LiBOB在碳酸酯溶剂中溶解度差，LiFAP过于昂贵并在电池火灾的情况下会产生大量的HF，因此它们的应用均受到了限制。近年来，双(氟磺酰基)酰亚胺锂Li〔N(SO2F)2〕(LiFSI)因其热稳定性好，对水分不敏感，且其导电率和在碳酸酯溶剂中良好的溶解度均优于LiPF6的优点，故而受到广泛的研究和应用。但是LiFSI在实际应用时也存在一个严重的问题，在作为主锂盐使用时，LiFSI分解产生的微量HF及LiFSI生产工艺残留的氯离子或者溴离子会对Al正极集流体产生腐蚀，进而影响电芯的性能和安全性。因此亟需提供一种锂离子电池电解液，解决电解质锂盐分解的微量HF或电解质锂盐生产工艺残留的氯离子或者溴离子对Al正极集流体产生腐蚀的问题。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种锂离子电池用电解液，能够避免电解质锂盐分解的微量HF或电解质锂盐生产工艺残留的氯离子或者溴离子对Al正极集流体产生腐蚀的问题。相应地，还有必要提供一种锂离子电池用电解液中的添加剂。此外，还有必要提供一种化合物作为锂离子电池用电解液添加剂的新应用，即三(烷胺基)膦化合物作为锂离子电池用电解液添加剂的应用。本专利技术的一个方面，提供了一种三(烷胺基)膦化合物作为锂离子电池用电解液添加剂的应用，所述三(烷胺基)膦化合物具有如通式(I)的结构：其中，R1～R6各自独立的选自卤原子取代或未取代的环烷基、或具有1～5个C原子的卤原子取代或未取代的烷基。在其中一个实施例中，R1～R6各自独立的选自卤原子取代或未取代的5至6个C原子的环烷基、或具有1～5个C原子的卤原子取代或未取代的烷基。本专利技术的另一个方面，提供了一种锂离子电池用电解液添加剂，含有添加剂A；所述添加剂A为三(烷胺基)膦化合物，所述三(烷胺基)膦化合物具有如通式(I)的结构：其中，R1～R6各自独立的选自卤原子取代或未取代的环烷基、或具有1～5个C原子的卤原子取代或未取代的烷基。在其中一个实施例中，R1～R6各自独立的选自卤原子取代或未取代的5至6个C原子的环烷基、或具有1～5个C原子的卤原子取代或未取代的烷基。在其中一个实施例中，还包括添加剂B和添加剂C；所述添加剂B为含有硼酸根基团的锂盐；所述添加剂C为硫酸乙烯酯或其衍生物。在其中一个实施例中，所述添加剂B选自双草酸硼酸锂和二氟草酸硼酸锂中的至少一种；所述添加剂C选自硫酸乙烯酯、4-甲基-硫酸乙烯酯、4-氟-硫酸乙烯酯及4-氰基-硫酸乙烯酯中的至少一种。本专利技术的另一个方面，提供了一种锂离子电池用电解液，包括电解质锂盐、有机溶剂及上述任一项所述的锂离子电池用电解液添加剂。在其中一个实施例中，在所述锂离子电池用电解液中，所述添加剂A的质量含量为0.1％～20％；当所述锂离子电池用电解液添加剂还包括添加剂B和添加剂C时，在所述锂离子电池用电解液中，所述添加剂B的质量含量为0.1％～10％；所述添加剂C的质量含量为0.1％～10％。在其中一个实施例中，所述电解质锂盐选自六氟磷酸锂、高氯酸锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂和双氟磺酰亚胺锂盐中的至少一种。本专利技术的另一个方面，提供了一种锂离子电池，包括正极、负极及位于所述正极和所述负极之间的电解液，所述电解液为上述任一项所述的锂离子电池用电解液。一般地，锂离子电池电解液中的电解质锂盐大多数为含氟锂盐，其在使用过程中或多或少会分解产生HF，且部分电解质锂盐的生产工艺容易导致产品残留氯离子或溴离子，分解产生的HF和残留的氯离子或溴离子会对Al正极集流体产生腐蚀，进而影响电芯的性能和安全性。因此，将上述三(烷胺基)膦化合物用作锂离子电池的电解液中的添加剂，上述三(烷胺基)膦化合物中的P原子可与氯离子或溴离子等卤素离子结合，避免氯离子或溴离子等卤素离子与Al正极集流体作用形成[AlCl4]-或者[AlBr4]-，导致氧化层Al2O3的加速腐蚀的问题；此外，上述三(烷胺基)膦化合物呈弱碱性，对分解产生的微量HF起到一定的中和作用，从而抑制了电解质锂盐对正极集流体铝箔的腐蚀问题，进而提高了锂离子电池的循环性能。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行更全面的描述，并给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。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例的目的，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。本专利技术提供了一实施方式的三(烷胺基)膦化合物作为锂离子电池用电解液添加剂的应用。上述三(烷胺基)膦化合物具有如通式(I)的结构：其中，R1～R6各自独立的选自卤原子取代或未取代的环烷基、或具有1～5个C原子的卤原子取代或未取代的烷基。一般地，锂离子电池电解液中的电解质锂盐大多数为含氟锂盐，其在使用过程中或多或少会分解产生HF，且部分电解质锂盐的生产工艺容易导致产品残留氯离子或溴离子，分解产生的HF和残留的氯离子或溴离子会对Al正极集流体产生腐蚀，进而影响电芯的性能和安全性。因此，将上述三(烷胺基)膦化合物用作锂离子电池的电解液中的添加剂，上述三(烷胺基)膦化合物中的P原子可与氯离子或溴离子等卤素离子结合，避免氯离子或溴离子等卤素离子与Al正极集流体作用形成[AlCl4]-或者[AlBr4]-，导致氧化层Al2O3的加速腐蚀的问题；此外，上述三(烷胺基)膦化合物呈弱碱性，对分解产生的微量HF起到一定的中和作用，从而抑制了电解质锂盐对正极集流体铝箔的腐蚀问题，进而提高了锂离子电池的循环性能。在其中一个实施例中，R1～R6各自独立的选自卤原子取代或未取代的3至6个C原子的环烷基、或具有1～5个C原子的卤原子取代或未取代的烷基。在一具体示例中，R1～R6都为甲基，三(烷胺基)膦化合物的结构及抑制氯离子或溴离子对正极集流体铝箔的腐蚀作用的机理如下：此外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三(烷胺基)膦化合物作为锂离子电池用电解液添加剂的应用，其特征在于，所述三(烷胺基)膦化合物具有如通式(I)的结构：

【技术特征摘要】
1.一种三(烷胺基)膦化合物作为锂离子电池用电解液添加剂的应用，其特征在于，所述三(烷胺基)膦化合物具有如通式(I)的结构：其中，R1～R6各自独立的选自卤原子取代或未取代的环烷基、或具有1～5个C原子的卤原子取代或未取代的烷基。2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，R1～R6各自独立的选自卤原子取代或未取代的5至6个C原子的环烷基、或具有1～5个C原子的卤原子取代或未取代的烷基。3.一种锂离子电池用电解液添加剂，其特征在于，含有添加剂A；所述添加剂A为三(烷胺基)膦化合物，所述三(烷胺基)膦化合物具有如通式(I)的结构：其中，R1～R6各自独立的选自卤原子取代或未取代的环烷基，或具有1～5个C原子的卤原子取代或未取代的烷基。4.如权利要求3所述的锂离子电池用电解液添加剂，其特征在于，R1～R6各自独立的选自卤原子取代或未取代的5至6个C原子的环烷基、或具有1～5个C原子的卤原子取代或未取代的烷基。5.如权利要求3或4所述的锂离子电池用电解液添加剂，其特征在于，还包括添加剂B和添加剂C；所述添加剂B为含有硼酸根基团...

【专利技术属性】
技术研发人员：李金辉，熊俊俏，齐士博，陈小平，
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