本发明专利技术涉及一种含噻吩连体化合物的锂离子电池电解液，以及使用了该电解液的锂离子电池。所述电池电解液包含碳酸酯类溶液、锂盐和噻吩连体化合物构成，所述碳酸酯类溶液选自环状碳酸酯、链状碳酸酯中的至少一种。所述锂离子电池包括正极、负极、隔膜和上述锂离子电池电解液；所述正极和所述负极分别设置在所述锂离子电池电解液的两侧，所述隔膜设置在所述正极和所述负极之间。本发明专利技术所述的噻吩连体化合物具有较低的氧化电位，所述含噻吩连体化合物为制药中间体，目前在医药领域得到广泛应用，获取途径简便，易产业化，并且在电化学性能测试时表现出优异的性能。
【技术实现步骤摘要】
一种含噻吩连体化合物的锂离子电池电解液
本专利技术涉及锂离子电池领域，具体涉及一种含噻吩连体化合物的锂离子电池电解液。
技术介绍
锂离子电池中高电压正极材料是通过提高正极活性材料的充电电压来实现电池的高能量密度，上限电压提高会导致电池电解液的持续分解，正极活性材料的晶格塌陷，电解液中的HF对正极材料的腐蚀，过渡金属元素的溶解等问题。针对高电压材料的问题，人们研究发现可以使用成膜添加剂来解决。研究发现，碳酸酯电解液氧化电位在4.5V左右，添加剂的氧化电位需要小于4.5V，才能当做正极成膜添加剂使用。环状烷的氧化电位一般大于5V，而在环烷中引入O、S、N原子取代和不饱和键，例如噻吩基团，苯基团等，能降低氧化电位。并且多连体能降低环烷、杂环烷的氧化电位，例如单体噻吩氧化电位为4.55V，两连体噻吩氧化电位为3.95V，三连体噻吩氧化电位为3.80V。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种含噻吩连体化合物的锂离子电池电解液，以克服现有技术中含噻吩基电解液存在的氧化电位高的问题。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种含噻吩连体化合物的锂离子电池电解液，所述电池电解液包含碳酸酯类溶液、锂盐和噻吩连体化合物构成，所述噻吩连体化合物的结构如式(I)所示。其中，R1、R2中至少有一个是噻吩或苯的连体。所述碳酸酯类溶液在电解液中的质量分数为60-90wt％，噻吩连体化合物在电解液中的含量为0.1-2wt％。锂盐在电解液中的摩尔浓度为0.8-5mol·L-1。所述电解液的溶剂为碳酸酯类溶液和噻吩连体化合物的混合溶剂。进一步地，碳酸酯类溶液选自环状碳酸酯、链状碳酸酯中的至少一种。作为优选，所述链状碳酸酯类溶液选自碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸二丁酯(DBC)、碳酸甲丁酯(BMC)、碳酸二丁酯(DPC)；所述环状碳酸酯类溶液选自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸亚乙烯酯(VC)。所述锂盐优选LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiCF3SO2、LiBOB、LiODFB、LiN(CF3SO2)2、LiC(SO2CF3)3。制备所述含噻吩连体化合物的锂离子电池电解液，具体步骤为：常温下，在水分小于0.1ppm、氧分小于0.1ppm、充满氩气的气氛中，将碳酸酯溶液按照质量比混合均匀，加入所述锂盐，然后加入如式(I)所述噻吩连体化合物。本专利技术的另一目的是提供一种包含所述电解液的锂离子电池。所述锂离子电池包括正极、负极、隔膜和上述锂离子电池电解液。所述正极和所述负极分别设置在所述锂离子电池电解液的两侧，所述隔膜设置在所述正极和所述负极之间。所述锂离子电池的正极活性材料选自LiCoO2、Li2MnO3、LiNi0.5Mn1.5O4、Li3V2(PO4)3、LiCoPO4、LiNiPO4、以及LiNixCoyMnzO2和LiNixCoyAlzO2，其中0﹤x﹤1,0﹤y﹤1,0﹤z﹤1，且x+y+z＝1，和mLi2MnO3·(1-m)LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2，其中，0≤m≤1。所述锂离子电池的负极活性材料锂金属、石墨、硅基负极材料、硅碳负极材料、锡基负极材料、合金型负极材料。所述合金型负极材料包括Si、Sn、Sb、Ge、SnO2、Sb2O3、ZnO的合金。所述锂离子电池的隔膜采用聚烯烃隔膜，选自聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯-聚丙烯-聚乙烯复合隔膜(PE-PP-PE)、Al2O3涂覆的聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)中的一种。相对于现有技术，本专利技术创造所述的含噻吩连体化合物的锂离子电池电解液和包含所述电解液的锂离子电池具有以下优势：1、本专利技术所述的噻吩连体化合物具有较低的氧化电位，可以优于电解液溶剂在正极表面形成CEI膜，连体结构中多个噻吩基之间互相连接，可以形成稳定的空间结构，形成的CEI膜更加致密稳定。2、本专利技术所述的锂离子电池电解液中的含噻吩连体化合物为制药中间体，目前在医药领域得到广泛应用，获取途径简便，易产业化。附图说明：图1为实施例1和对比例的线性扫描曲线。图2为实施例1和对比例在LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/Graphite全电池中0.1C的首次充放电曲线。图3为实施例2和对比例在LiCoO2/石墨全电池中0.5C的循环充放电曲线。图4为实施例3在LiNi0.5Mn1.5O4/Li正极半电池中0.1C的首次充放电曲线。具体实施方式除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本专利技术创造所属领域技术人员普遍理解的相同含义。下面结合实施例及附图来详细说明本专利技术。在以下实施例中，采用以下方法制备含噻吩连体化合物的锂离子电池电解液：常温下，在水分小于0.1ppm、氧分小于0.1ppm、充满氩气的手套箱中，将环状碳酸酯、链状碳酸酯按照质量比1：1的比例混合均匀，加入六氟磷酸锂(LiPF6)，锂盐浓度为1mol·L-1，然后加入0.5wt％的如式(I)所述噻吩连体化合物，即为本专利技术所述的含噻吩连体化合物的锂离子电池电解液。采用以下方法制备基准电解液，作为对比例：在水分小于0.1ppm、氧分小于0.1ppm、充满氩气的手套箱中，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)按照质量比1：1的比例混合均匀，加入六氟磷酸锂(LiPF6)，锂盐浓度为1mol·L-1，得基准电解液。实施例1：利用噻吩连体化合物A制备电解液A’所述噻吩连体化合物A的结构式如式(II)所示：在水分小于0.1ppm、氧分小于0.1ppm、充满氩气的手套箱中，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)按照质量比1：1的比例混合均匀，加入六氟磷酸锂(LiPF6)，锂盐浓度为1mol·L-1，然后加入0.5wt％的噻吩连体化合物A即为锂离子电池用电解液A’。(1)线性扫描在水分小于0.1ppm、氧分小于0.1ppm、充满氩气的手套箱中，分别使用实施例1中的电解液A’和对比例中的基准电解液组装三电极电解池。其中三电极电解池的工作电极采用玻碳电极，对电极采用金属锂片，参比电极采用金属锂片，扫描速率为0.2mV·s-1，扫描电压范围2V到6V。如图1所示，为实施例1和对比例的线性扫描曲线。两条曲线均有明显的氧化峰，不同的是基准电解液在4.4V氧化强度明显增强；而加入噻吩连体化合物的电解液在3.4V左右氧化强度就明显增强。从两条线性伏安曲线的倾斜度也可以看出，加入了噻吩连体化合物的电解液氧化电位明显比基准电解液的氧化电位低，是因为噻吩连体化合物添加剂会比基准电解液优先被氧化，噻吩连体化合物添加剂会在正极表面优先氧化生成形成固体电质界面膜。(2)电化学性能测试在充满氩气的手套箱中制作扣式全电池。其中全电池正极以LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2为活性物质，SP为导电剂，PVDF为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含噻吩连体化合物的锂离子电池电解液，其特征在于：所述电池电解液包含碳酸酯类溶液、锂盐和噻吩连体化合物构成，，所述噻吩连体化合物的结构如式(I)所示；其中，R
【技术特征摘要】
1.一种含噻吩连体化合物的锂离子电池电解液，其特征在于：所述电池电解液包含碳酸酯类溶液、锂盐和噻吩连体化合物构成，，所述噻吩连体化合物的结构如式(I)所示；其中，R1、R2中至少有一个是噻吩或苯的连体；
所述碳酸酯类溶液在电解液中的质量分数为60-90wt％，噻吩连体化合物在电解液中的含量为0.1-2wt％；锂盐在电解液中的摩尔浓度为0.8-5mol·L-1。
2.如权利要求1所述的一种含噻吩连体化合物的锂离子电池电解液，其特征在于：所述碳酸酯类溶液选自环状碳酸酯、链状碳酸酯中的至少一种。
3.如权利要求2所述的一种含噻吩连体化合物的锂离子电池电解液，其特征在于：所述链状碳酸酯类溶液选自碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸二丁酯(DBC)、碳酸甲丁酯(BMC)、碳酸二丁酯(DPC)中的一种。
4.如权利要求2所述的一种含噻吩连体化合物的锂离子电池电解液，其特征在于：所述环状碳酸酯类溶液选自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸亚乙烯酯(VC)中的一种。
5.如权利要求1所述的一种含噻吩连体化合物的锂离子电池电解液，其特征在于：所述锂盐选自LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiCF3SO2、LiBOB、LiODFB、LiN(CF3SO2)2、LiC(SO2CF3)3中的一种。
6.制备如权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄建，李立飞，高田慧，张振宇，
申请(专利权)人：天目湖先进储能技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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