高电压锂离子电池电解液添加剂、电解液及其电池制造技术

本发明专利技术公开了一种高电压锂离子电池电解液添加剂、电解液及其电池，本发明专利技术提供的高电压锂离子电池电解液添加剂为乙炔硅基化合物，通过以硅作为稳定基团，用于稳定乙炔基官能团，避免在高电压下的彻底氧化分解，导致电池恶化，乙炔硅基化合物通过电化学聚合在正负极的表面形成具有高电子电导的(RC

Electrolyte additive, electrolyte and battery of high voltage lithium ion battery

【技术实现步骤摘要】
高电压锂离子电池电解液添加剂、电解液及其电池
本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种高电压锂离子电池电解液添加剂、电解液及其电池。
技术介绍
我国将发展新能源汽车视为汽车产业转型升级的重要发展战略。为了鼓励新能源汽车的发展，相关部委和各级政府出台了一系列新能源汽车补贴政策。2017年全球新能源汽车销量约为140万辆，中国新能源汽车销量约为77.7万辆，占比超过50％。2018年全球销售新能源汽车超过180万辆，而中国市场占比55％。预计到2020年全球新能源汽车销量有望达到350万辆，中国成为全球最大的新能源汽车生产基地和销售市场。目前商用的动力电池正极材料主要为磷酸铁锂和镍钴锰酸锂三元材料，然而磷酸铁锂存在比能量低的问题，而三元材料中含有较多的钴，受限于匮乏的钴资源和高额的成本，当前的三元动力电池成本较高，且随着政府补贴的持续退坡，为新能源汽车的发展带来巨大的挑战，因此发展无钴的具有高比能量的正极材料势在必行。尖晶石结构的镍锰酸锂是一种新型的高电压正极材料，平台电压～4.7V(vs.Li/Li+)，理论比容量为146.7mAh/g，可逆比容量～133mAh/g，能量密度高达～650Wh/kg。镍锰酸锂的化学式为LiNi0.5Mn1.5O4-δ，是一种不含钴的正极材料，采用的是资源丰富和成本较低Ni和Mn元素，具有低成本的优势，可满足新能源汽车的可持续发展。同时尖晶石的高压镍锰酸锂具有三维的锂离子通道，倍率性能好，可满足动力电池快速充放电的要求。镍锰酸锂的平台电压高达4.7V，比磷酸铁锂高约40％，比三元高约25％，可在整个电池模组的基础上提高比能量。同时镍锰酸锂在充电过程中是完全脱锂态，过充时不存在析锂问题，具有较高的安全性。因此镍锰酸锂是理想的下一代低成本、高比能量的动力电池正极材料。然而在高电压下，镍锰酸锂界面会和电解液发生副反应，而电解液的分解产物会在正负极表面形成较厚的介质层，导致电池阻抗的增加，引起电池循环性能恶化。为此，需要研发一种能在高电压下可在正负极界面形成高电子电导的稳定界面膜，抑制电解液分解，降低阻抗，改善电池循环性能的高电压锂离子电池电解液添加剂、电解液及其电池为一个亟待解决的问题。
技术实现思路
针对上述的不足，本专利技术目的之一在于，提供一种在高电压下可在正负极界面形成高电子电导的稳定界面膜，抑制电解液分解，降低阻抗，改善电池循环性能的高电压锂离子电池电解液添加剂。本专利技术目的之二在于，提供一种含有上述高电压锂离子电池电解液添加剂的高电压锂离子电池电解液。本专利技术目的之三在于，提供一种含有上述高电压锂离子电池电解液的高电压锂离子电池。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案是：一种高电压锂离子电池电解液添加剂，其为具有如下结构式的乙炔硅基化合物其中R1、R2、R3、R4分别选自烷基1-10个碳原子的烷基、不饱和烷基、卤代烷基、卤代不饱和烷基、卤原子、苯基、噻吩、醛基、氰基、甲氧基和乙氧基中的一种或多种。本专利技术提供的高电压锂离子电池电解液添加剂为乙炔硅基化合物，通过硅作为稳定的基团，用于稳定乙炔基官能团，避免在高电压下的彻底氧化分解，导致电池恶化，乙炔硅基化合物通过电化学聚合在正负极的表面形成具有高电子电导的(RC2Si)n的含-C＝C-C＝C-碳单双键交替的分解产物，通过Si作为核心基团，在高电压下，该分解产物可在正负极的表面形成稳定的界面膜，抑制电解液的分解，同时可降低电池的阻抗，改善高电压电池的循环性能。所述乙炔硅基化合物选自三异丙基硅基乙炔、3-甲基苯基(三甲基硅)乙炔、三异丙基((4-((三甲基甲硅烷基)乙炔)苯基)乙炔)硅烷、三甲基((4-((4-(苯基乙炔)苯基)乙炔)苯基)乙炔)硅烷、三甲基((2-硝基苯基)乙炔)硅烷、三甲基((3-甲基氧杂环丁烷-3-基)乙炔)硅烷、三乙基硅基乙炔、三甲基乙炔基硅、(叔丁基二甲基)乙炔、三苯基硅乙炔、三甲基硅烷基乙炔锂、二(三甲基甲硅烷基)乙炔、双(三氯甲硅基)乙炔、4-乙基三甲基硅乙炔苯、1-(三甲基硅基)丙炔、3-(三甲基甲硅烷基)丙酸乙酯、((4-乙炔苯基)乙炔)三异丙基硅烷、(甲基二苯基甲硅烷基)乙炔、1-碘-2-三甲基硅基乙炔、1,3-双[(三甲基硅基)乙炔基]苯、苯基乙炔基三甲基硅烷、4-[(三甲基硅基)乙炔基]吗啉、3-(三甲基硅基炔基)噻吩、(3,5-二氟苯乙炔基)三甲基硅烷、环丙基(三甲基硅基)乙炔、(4-氟苯基乙炔)三甲基硅烷、1-三乙基硅烷-4-三乙基硅氧烷-1-丁炔、2-三甲基硅乙炔基噻吩、二甲基[二(苯基乙炔基)]硅烷、hexakis((trimethylsilyl)ethynyl)benzene、4-三甲基硅乙炔基苯甲醛、triiso-propyl((trimethylsilyl)ethynyl)silane、5-[(三甲基硅基)乙炔基])-1-甲基咪唑、4-[(三甲基硅基)乙炔基]苄腈、1-[(三甲基硅基)乙炔基]-4-(三氟甲基)苯、1-[(三甲基硅基)乙炔]-3,5-二甲氧基苯、乙炔基三乙氧基硅烷、(五甲基二甲硅烷基)乙炔、2,5-双[(三甲基硅烷基)乙炔基]噻吩、(3-呋喃基乙炔基)(三甲基)硅烷、2-[2-(三甲基硅烷基)乙炔基]-苯甲腈、对甲苯基[2-(三甲基甲硅烷基)乙炔基]砜、3-(三乙基硅烷基)-2-丙炔醛中的至少一种。一种高电压锂离子电池电解液，其由添加剂、锂盐、有机溶剂和上述的高电压锂离子电池电解液添加剂组成。所述高电压锂离子电池电解液添加剂在高电压锂离子电池电解液的添加比例为质量百分比的0.01％～3％。作为本专利技术的一种优选方案，所述有机溶剂选自碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、二氧戊烷、1,2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、γ-丁内酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、二甲基亚砜、环丁砜中的一种或几种按任意比例混合的混合溶剂。作为本专利技术的一种优选方案，所述锂盐为四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、高氯酸锂、三氟甲基磺酸锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、三(三氟甲基磺酰)甲基锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂或四氟草酸磷酸锂中的一种或多种。所述锂盐在高电压锂离子电池电解液中的摩尔浓度范围为0.5～3mol/L。一种高电压锂离子电池，其包括正极、负极、隔膜和上述的高电压锂离子电池电解液。所述高电压锂离子电池的充电截止电压为4.5～5V。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的高电压锂离子电池电解液添加剂为乙炔硅基化合物，通过以硅作为稳定基团，用于稳定乙炔基官能团，避免在高电压下的彻底氧化分解，导致电池恶化，乙炔硅基化合物通过电化学聚合在正负极的表面形成具有高电子电导的(RC2Si)n的含-C＝C-C＝C-的产物，通过Si作为核心基团，在高电压下，该分解产物可在正负极的表面形成稳定的界面膜，抑制电解液的分解，同时可降低电池的阻抗，改善高电压电池的循环性能。而且具有添加量小、成本低和合成简单等优点，易于实现，利于广泛推广应用。下面结合附图和实施例，对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高电压锂离子电池电解液添加剂，其特征在于，其为具有如下结构式的乙炔硅基化合物/n

【技术特征摘要】
1.一种高电压锂离子电池电解液添加剂，其特征在于，其为具有如下结构式的乙炔硅基化合物



其中R1、R2、R3、R4分别选自烷基1-10个碳原子的烷基、不饱和烷基、卤代烷基、卤代不饱和烷基、卤原子、苯基、噻吩、醛基、氰基、甲氧基和乙氧基中的一种或多种。


2.根据权利要求1所述的高电压锂离子电池电解液添加剂，其特征在于，所述乙炔硅基化合物选自三异丙基硅基乙炔、3-甲基苯基(三甲基硅)乙炔、三异丙基((4-((三甲基甲硅烷基)乙炔)苯基)乙炔)硅烷、三甲基((4-((4-(苯基乙炔)苯基)乙炔)苯基)乙炔)硅烷、三甲基((2-硝基苯基)乙炔)硅烷、三甲基((3-甲基氧杂环丁烷-3-基)乙炔)硅烷、三乙基硅基乙炔、三甲基乙炔基硅、(叔丁基二甲基)乙炔、三苯基硅乙炔、三甲基硅烷基乙炔锂、二(三甲基甲硅烷基)乙炔、双(三氯甲硅基)乙炔、4-乙基三甲基硅乙炔苯、1-(三甲基硅基)丙炔、3-(三甲基甲硅烷基)丙酸乙酯、((4-乙炔苯基)乙炔)三异丙基硅烷、(甲基二苯基甲硅烷基)乙炔、1-碘-2-三甲基硅基乙炔、1,3-双[(三甲基硅基)乙炔基]苯、苯基乙炔基三甲基硅烷、4-[(三甲基硅基)乙炔基]吗啉、3-(三甲基硅基炔基)噻吩、(3,5-二氟苯乙炔基)三甲基硅烷、环丙基(三甲基硅基)乙炔、(4-氟苯基乙炔)三甲基硅烷、1-三乙基硅烷-4-三乙基硅氧烷-1-丁炔、2-三甲基硅乙炔基噻吩、二甲基[二(苯基乙炔基)]硅烷、hexakis((trimethylsilyl)ethynyl)benzene、4-三甲基硅乙炔基苯甲醛、triiso-propyl((trimethylsilyl)ethynyl)silane、5-[(三甲基硅基)乙炔基])-1-甲基咪唑、4-[(三甲基硅基)乙炔基]苄腈、1-[(三甲基硅基)乙炔基]...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹元杰，黄学杰，武怿达，马晓威，闫勇，
申请(专利权)人：松山湖材料实验室，
类型：发明
国别省市：广东;44