一种电解液添加剂、电解液和锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开了一种电解液添加剂、电解液和锂离子电池。本发明专利技术公开的电解液添加剂如式(I)所示：

An electrolyte additive, electrolyte and lithium ion battery

【技术实现步骤摘要】
一种电解液添加剂、电解液和锂离子电池
本专利技术涉及电池
，具体而言，涉及一种电解液添加剂、电解液和锂离子电池。
技术介绍
随着便携式电子设备的普及、电动工具和电动汽车的发展，锂离子电池也得到了广泛的关注。目前，商业化的锂离子电池的正极材料主要有锰酸锂、钴酸锂、三元材料、磷酸铁锂等，其充电截止电压一般不超过4.2V。但是市场的发展对锂离子电池提出了更高的要求：在保证或提高原有能量密度的基础上日益要求更轻和更薄化。因此提升锂离子电池的使用电压从而提高电池的能量密度是目前研究的重点。目前已经开发出了多种高电压的正极材料如尖晶石结构的LiMn2－xLixO4、LiMn2－xLixO4和橄榄石结构的LiMPO4等。但随着使用电压的提高，常规电解液除了自身氧化分解反应发生外，还会在正负极材料表面上氧化分解，含有过渡金属元素的正极材料更起到了催化作用促进了电解液的氧化分解，由于电解液在负极表面的氧化分解一方面，增大了SEI膜的厚度，进而增大锂电池的内阻，从而降低电池的低温性能(如充放电性能)；另一方面，还会破坏负极表面SEI膜的均一性，从而导致电池循环性能较差，且高温存储性能也不好。鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的技术方案至少解决了现有技术中存在的电池的循环性能较差、低温性能较差和高温存储性能较差的问题。根据本专利技术的一方面，提供了一种电解液添加剂，电解液添加剂如式(I)所示：其中，R1和R2各自独立的选自C1－C5的烷基、C3－C5的环烷基、C2－C5的烯基、C2－C5的炔基以及C6－C10的芳基中的任意一种；或者，R1和R2形成饱和或不饱和的环，所述环上任意的氢原子可以任选的被取代。根据本专利技术的电解液添加剂，所述式(I)所示化合物为下述式(i)所示化合物中的至少一种：其中，R1为丙基；R2选自C1－C5的烷基。根据本专利技术的电解液添加剂，式(i)所示化合物为下述化合物中的至少一种：根据本专利技术的电解液添加剂，所述化合物为式(ii)所示化合物中的一种：其中，R3、R4、R5和R6各自独立的选自H、C1－C5的烷基、C3－C5的环烷基、C2－C5的烯基、C2－C5的炔基以及C6－C10的芳基中的任意一种。根据本专利技术的电解液添加剂，式(ii)所示化合物为下述化合物：根据本专利技术的另一方面，提供了一种电解液，所述电解液中包括本专利技术的电解液添加剂以及基础电解液。根据本专利技术的电解液，电解液添加剂的质量为基础电解液质量的1～3.0％。根据本专利技术的另一方面，提供了一种锂离子电池，其包括：正极、负极、隔膜和本专利技术的电解液。有益效果根据本专利技术的电解添加剂，在电解液中添加式(I)所示化合物作为添加剂，可以在负极表面形成较薄的SEI膜，由于SEI膜较薄因此采用含该添加剂的电解液的锂电池内阻会变小，由于电池内阻减小从而会降低锂电池的动力学性能，进而可以提高在低温条件下锂电池的电化学性能，例如：具体表现在提高低温条件下的放电率。根据本专利技术的电解液添加剂，在电解液中添加式(I)所示化合物作为添加剂，由于在添加剂中含有碳碳双键，可以形成聚合物膜，增加膜的覆盖性和均匀度，从而提高了采用含该添加剂的电解液的锂电池的循环性能。根据本专利技术的电解液添加剂，在电解液中添加式(I)所示化合物作为添加剂，由于在添加剂中含有氮氮双键，在负极表面形成的SEI膜含有氮化物，而氮化物不易被氧化，使SEI膜在高温条件下也会保持稳定，因此提高了采用含该添加剂的电解液的锂电池的高温存储性能。基于上述理由，本专利技术的锂电池由于采用含有上述添加剂的电解液，同理会具有良好的循环性能、低温性能和高温存储性能。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。根据本专利技术的一方面，提供了一种电解液添加剂，电解液添加剂如式(I)所示：其中，R1和R2各自独立的选自C1－C5的烷基、C3－C5的环烷基、C2－C5的烯基、C2－C5的炔基以及C6－C10的芳基中的任意一种；或者，R1和R2形成饱和或不饱和的环，所述环上任意的氢原子可以任选的被取代。根据本专利技术的电解添加剂，在电解液中添加式(I)所示化合物作为添加剂，可以在负极表面形成较薄的SEI膜，由于SEI膜较薄因此采用含该添加剂的电解液的锂电池内阻会变小，由于电池内阻减小从而会降低锂电池的动力学性能，从而可以提高在低温条件下锂电池的电化学性能，具体表现例如：可以提高低温条件下的放电率。根据本专利技术的电解液添加剂，在电解液中添加式(I)所示化合物作为添加剂，由于在添加剂中含有碳碳双键，可以形成聚合物膜，增加膜的覆盖性和均匀度，从而提高了采用含该添加剂的电解液的锂电池的循环性能。根据本专利技术的电解液添加剂，在电解液中添加式(I)所示化合物作为添加剂，由于在添加剂中含有氮氮双键，在负极表面形成的SEI膜含有氮化物，而氮化物的不易被氧化，使SEI膜在高温条件下也会保持稳定，因此提高了采用含该添加剂的电解液的锂电池的高温存储性能。其中，R1和R2各自独立的选自C1－C5的烷基(如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基等)、C3－C5的环烷基(如环丙基、环丁基、环戊基等)、C2－C5的烯基(如乙烯基、烯丙基、异丙烯基、戊烯基、环己烯基、环庚烯基，或者环辛烯基等)、C2－C5的炔基(如乙炔基、丙炔基、炔丙基、丁炔基、炔丁基等)以及C6－C10的芳基(苯基、甲苯基、乙苯基、苄基、联苯基、萘基等)中的任意一种。具体的，R1、R2可以形成五元或者六元饱和/或不饱和环状结构；在所形成的该环状结构中，任意的氢原子任选的可以为C1～C50的烷基、C3～C50的环烷基、C2～C50的烯基，或者C6～C50的芳基所取代。根据本专利技术电解液添加剂的一种实施方式，式(I)所示化合物为下述式(i)所示化合物中的至少一种：其中，R1为丙基；R2选自C1－C5的烷基(如：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基等)。根据本专利技术的电解液添加剂的一种实施方式，式(i)所示化合物为下述化合物中的至少一种：上述添加剂化学名称分别为3－丙基－4甲基悉尼酮、3－丙基－4丙基悉尼酮，合成方法参考文献(K.Izutsu，ElectrochemistryinNonaqueousSolutioins，Second，RevisedandEnlargedEdition，WILEY－VCH，Weinheim，p.16(2009).)具有氮氮键、碳碳键，可以形成稳定均一且厚度较薄的SEI膜，从而可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解液添加剂，其特征在于，所述电解液添加剂如式(I)所/n

【技术特征摘要】
1.一种电解液添加剂，其特征在于，所述电解液添加剂如式(I)所



其中，R1和R2各自独立的选自C1－C5的烷基、C3－C5的环烷基、C2－C5的烯基、C2－C5的炔基以及C6－C10的芳基中的任意一种；
或者，R1和R2形成饱和或不饱和的环，所述环上任意的氢原子可以任选的被取代。


2.根据权利要求1所述的电解液添加剂，其特征在于，所述式(I)所示化合物为下述式(i)所示化合物中的至少一种：



其中，R1为丙基；R2选自C1－C5的烷基。


3.根据权利要求2所述的电解液添加剂，其特征在于，式(i)所示化合物为下述化合物中的至少一种：





4.根据权利要求1所述的电解液添加剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪志华，娄忠良，石朝辉，
申请(专利权)人：桑德新能源技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11