一种含磺酸膦盐的锂离子电池电解液添加剂、其制备方法及应用技术

本发明专利技术属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种含磺酸膦盐的锂离子电池电解液添加剂、其制备方法及应用。本发明专利技术的添加剂具有良好的吸水效果，可有效防止电解液中的锂盐与微量水发生反应，能够有效抑制电解液分解，从而改善电池循环的稳定性和安全性，同时对锂离子电池的充放电循环性能及电化学性能无抑制作用，对锂离子电池的性能有重要影响。本发明专利技术的合成方法操作简单，环保高效，收率高，无需特殊精制即可满足锂离子电池需要。

【技术实现步骤摘要】
一种含磺酸膦盐的锂离子电池电解液添加剂、其制备方法及应用
本专利技术属于锂离子电池
，尤其涉及一种含磺酸膦盐的锂离子电池电解液添加剂、其制备方法及应用。
技术介绍
锂离子电池因具有比能量高、循环寿命长、自放电小等优点，被广泛应用于消费类电子产品以及储能与动力电池中。随着锂离子电池的广泛应用，其循环寿命成为社会关注的焦点，同时也是评价锂离子电池优劣的重要指标。电解液作为锂离子电池内离子运动的载体，其成分基本稳定，通常由电解质盐和非水性化合物共同组成。随着电池应用的不断推广及对锂离子电池的深入研究，提高电池循环寿命及稳定性已成为主流趋势。研究表明，电池在循环过程中，电池体系内会有微量水生成，水分的存在会导致电解质盐发生分解，最终降低电池的循环稳定性及安全性能。因此，可通过优化电解液添加剂来改善电池的循环稳定性和安全性能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种含磺酸膦盐的锂离子电池电解液添加剂、其制备方法及应用。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种含磺酸膦盐的锂离子电池电解液添加剂，所述添加剂为式(1)所示结构的膦盐化合物：其中，R1、R2、R3各自独立地为如下结构基团中的一种：R4为如下结构基团中的一种：H3C-*F3C-*；其中*为链接位点。优选地，上述添加剂为如下结构的一种：本专利技术的第二个目的在于提供上述含磺酸膦盐的锂离子电池电解液添加剂的制备方法，方法如下：>将原料1分散在有机溶剂中，原料2缓慢滴入反应体系，原料1与原料2的添加量的摩尔比为原料1：原料2＝(2～2.5):1，反应温度-25～50℃，反应时间1.0～10.0h，即得；其中，原料1的结构如下：原料2的结构如下：其中，R1、R2、R3各自独立地为如下结构基团中的一种：R4为如下结构基团中的一种：H3C-*F3C-*；其中*为链接位点。进一步，所述的有机溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷、甲苯或二甲苯。本专利技术的第三个目的在于提供上述含磺酸膦盐的锂离子电池电解液添加剂在锂离子电池电解液中的应用。一种锂离子电池电解液，包括锂盐、电解液溶剂和上述含磺酸膦盐的锂离子电池电解液添加剂；其中，所述的含磺酸膦盐的锂离子电池电解液添加剂的用量为锂离子电池电解液总重量的0.05％～1.0％。其中，所述的锂盐为LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiSiF6、LiAlCl4、LiBOB、LiODFB、LiCl、LiBr、LiI、LiCF3SO3、Li(CF3SO2)3、Li(CF3CO2)2N、Li(CF3SO2)2N、Li(SO2C2F5)2N、Li(SO3CF3)2N或LiB(C2O4)2中的一种或两种以上；所述的电解液溶剂为碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁稀酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸二乙酯、γ-丁内酯、二甲基亚砜、乙酸乙酯或乙酸甲酯中的一种或两种以上。本专利技术的有益效果是：本专利技术的添加剂具有良好的吸水效果，可有效防止电解液中的锂盐与微量水发生反应，能够有效抑制电解液分解，从而改善电池循环的稳定性和安全性，同时对锂离子电池的充放电循环性能及电化学性能无抑制作用，对锂离子电池的性能有重要影响。本专利技术的合成方法操作简单，环保高效，收率高，无需特殊精制即可满足锂离子电池需要。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的产物A05的DSC曲线图；图2为本专利技术实施例1制备的产物A05的核磁共振谱图(1HNMR(δ,400MHz,CD3CN)：7.90～7.93ppm(6H,t)，7.66～7.75ppm(24H,m))；图3为25℃条件下，电池2的电解液与电池1#的电解液放置7d后的示意图；图4为25℃条件下，电池2与电池1#的电池循环比容量图；图5为25℃条件下，电容器5环100次后的电极材料表面及表面元素含量示意图；图6为25℃条件下，电容器1#循环100次后的电极材料表面及表面元素含量示意图；图7为25℃条件下，电容器1与电容器1#的循环比容量图。具体实施方式以下对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。本专利技术实施例、对比例中所使用到的试剂、材料以及仪器，如没有特殊的说明，均为常规试剂、常规材料以及常规仪器，均可商购获得，其中所涉及的试剂也可通过常规合成方法合成获得。实施例1化合物A05的合成氮气保护下，向1L三口烧瓶中依次加入33.4g(0.12mol)三苯基氧膦和200g二氯甲烷，在0℃条件下，向反应体系内滴加14.1g(0.05mol)三氟甲磺酸酐，在0～5℃下搅拌半小时后，反应体系中有白色晶体析出，继续0～5℃保温搅拌5小时，反应结束，将反应液抽滤，滤饼为白色晶体，少量二氯甲烷淋洗，滤饼减压干燥得到38.8g白色晶体(A05)，收率：94.3％。图2中，上半部分为下半部分的出峰放大图，峰值分别为6.00和24.04。注：本专利技术的其他添加剂均可参照此实施例制备而得。应用一制备锂离子电池本专利技术应用例中涉及的物质如下：电解液：JN-906(金牛)；正极：LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(北京当升科技有限公司)；负极：MCMB(阿法埃莎化学有限公司)；锂离子电池隔膜：聚丙烯微孔膜(PP)；针对电池性能，作以下应用例和对比例实验，对比分析锂离子电池电解液添加剂对电池常温循环性能的影响。应用例1电池1的制备如下：(1)正极片制备将LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、导电剂和PVDF按质量比为90:5:5的比例称取，置于磁力搅拌器中搅拌2h后得到均匀的浆料，然后切成直径为16mm的圆形正极片；极片在120℃下真空(200Pa)干燥12h后，放置于手套箱中，备用；(2)负极片制备将MCMB、乙炔黑、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)、粘结剂丁苯橡胶按照重量比为MCMB∶乙炔黑∶粘结剂丁苯橡胶∶增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)＝95:2:2:1进行混合，加入到去离子水后，在真空搅拌机的搅拌作用下获得负极浆料；将负极浆料均匀涂覆在铜箔上；将铜箔在室温晾干后转移至120℃烘箱干燥1h，然后经过冷压、分切得到负极片；(3)电解液制备在含水量＜1ppm的氮气气氛手套箱中，取JN-90610.0g于西林瓶中，向电解液中加入电解液总重量0.1％的水，然后在电解液中加入实施例1制备的添加剂A05作为添加剂，搅拌至完全溶解，获得电解液；其中，添加剂A05的含量为电解液总重量的0.05％；(4)锂离子电池的制备以三元LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2材料和MCMB为工作电极，Celgard2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含磺酸膦盐的锂离子电池电解液添加剂，其特征在于，所述添加剂为式(1)所示结构的膦盐化合物：/n

【技术特征摘要】
1.一种含磺酸膦盐的锂离子电池电解液添加剂，其特征在于，所述添加剂为式(1)所示结构的膦盐化合物：



其中，R1、R2、R3各自独立地为如下结构基团中的一种：



R4为如下结构基团中的一种：
H3C-*F3C-*；
其中*为链接位点。


2.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液添加剂，其特征在于，所述添加剂为如下结构的一种：





3.一种权利要求1-2任一项所述的含磺酸膦盐的锂离子电池电解液添加剂的制备方法，其特征在于，方法如下：
将原料1分散在有机溶剂中，原料2缓慢滴入反应体系，原料1与原料2的添加量的摩尔比为原料1：原料2＝(2～2.5):1，反应温度-25～50℃，反应时间1.0～10.0h，即得；
其中，原料1的结构如下：



原料2的结构如下：



其中，R1、R2、R3各自独立地为如下结构基团中的一种：



R4为如下结构基团中的一种：
H3C-*F3C-*；
其中*为链接位点。


4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张梅，刘斌，林存生，刘兆林，石宇，
申请(专利权)人：中节能万润股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37