一种锂电池电解液用高电压添加剂、电解液和锂电池制造技术

本发明专利技术涉及一种锂电池电解液用高电压添加剂、电解液和锂电池。所述所述高电压添加剂为2,5

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池电解液用高电压添加剂、电解液和锂电池


[0001]本专利技术涉及锂电池
，尤其涉及一种锂电池电解液用高电压添加剂、电解液和锂电池。

技术介绍

[0002]自20世纪90年代商业化以来，锂电池因为其能量密度高、充放电效率高、自放电小、使用寿命长和对环境友好等优点，被人们广泛应用。目前已经应用到消费电子、航天航空、军事、电动工具及电动汽车等领域。
[0003]随着技术的发展，不论是消费领域还是动力电池领域，人们对锂离子电池的能量密度要求越来越高，提高锂电池的工作电压成为提高锂电池能量密度的技术之一。
[0004]发展高能量密度锂电池目前是从两个方面入手，一是发展新的高克容量的正负极材料，二是提高锂电池的充放电电压。其中提高锂电池的充放电电压，既可以提高锂电池的质量能量密度和体积能量密度，还可以降低锂电池的成本，成为人们研究的热点。
[0005]但是在研究高电压锂电池时，业内研究人员发现，随着锂电池电压的升高，在高电压锂电池的应用场景下，传统的锂电池电解液不仅会自身发生氧化分解，还会和正极材料发生化学反应，导致电池性能劣化，严重地缩短了电池的使用寿命。因此针对高电压锂电池进行相匹配的电解液的技术开发就成为关键。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例提供了一种锂电池电解液用高电压添加剂、电解液和锂电池，该添加剂作用于电解液，不仅可以稳定正极过渡金属，抑制正极材料的氧析出，降低正极材料表面的阻抗，改善正极材料的性能；而且还可以通过噻吩在正极高电压下进行聚合，形成网状结构的电解质界面相(CEI) 膜，增强稳定性,对正极材料进行全方位保护。使用含有该添加剂的电解液制得的锂离子电池在高电压条件下的循环寿命和高温存储寿命得到明显提升。
[0007]第一方面，本专利技术实施例提供了一种锂电池电解液用高电压添加剂，所述高电压添加剂为2,5
‑
二磺酰腈基噻吩类化合物或者为2,5
‑
二磺酰氰酸酯基噻吩类化合物，结构式为：
[0008][0009]其中,R为碳原子数为1
‑
6的烷基和/或卤代烷基，M为腈基或氰酸酯中的一种。
[0010]优选的，所述卤代烷基中的卤代为卤素的部分取代或全部取代。
[0011]优选的，所述卤素具体包括氟、氯、溴中的一种或多种。
[0012]第二方面，本专利技术实施例提供了一种电解液，包括上述第一方面所述的高电压添
加剂。
[0013]优选的，所述电解液还包括：锂盐电解质、有机溶剂和辅助添加剂；所述高电压添加剂的加入量占所述电解液的总质量的0.1wt％～5wt％。
[0014]进一步优选的，所述锂盐电解质包括：高氯酸锂、六氟砷酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟双草酸磷酸锂、二氟磷酸锂、三氟甲基磺酸锂、双(五氟乙基磺酰亚胺)锂、双(三氟甲基磺酰亚胺)锂和双(氟磺酰亚胺)锂中的一种或多种；
[0015]所述有机溶剂包括：碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲脂、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、γ
‑
丁内酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸乙酯、四氢呋喃、2
‑
甲基四氢呋喃、1,2
‑ꢀ
二甲氧基乙烷，及其卤代衍生物中的一种或多种的混合物；
[0016]所述辅助添加剂包括：碳酸亚乙烯基酯、乙烯基碳酸亚乙酯、乙烯基乙酸乙烯脂、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、硫酸乙烯酯、1，3
‑
丙磺酸内酯、丙烯基
‑
1,3
‑
丙磺酸内酯、1,4
‑
丁磺酸内酯、甲基二磺酸亚甲酯、六甲基二硅氮烷、三氟甲基磺酸亚胺镁、三(五氟化苯基)硼、三(三甲基硅烷) 磷酸酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯、甲基九氟正丁醚、八氟戊基
‑
四氟乙基醚、丁二腈、己二腈、1,3,6
‑
己烷三腈，乙二醇双(丙腈)醚、砜类、酸酐中的一种或多种。
[0017]优选的，所述锂盐电解质的加入量占所述电解液的总质量的0.01wt％～ 20wt％；
[0018]所述有机溶剂的加入量占所述电解液的总质量的70wt％～90wt％；
[0019]所述辅助添加剂的加入量为电解液总质量的0.1wt％～10wt％。
[0020]第三方面，本专利技术实施例提供了一种锂电池，包括上述第二方面所述的电解液。
[0021]优选的，所述锂电池的正极材料具体包括：钴酸锂、锰酸锂、镍锰酸锂、富锂材料、镍钴锰三元材料及镍钴铝三元材料中的任一种。
[0022]本专利技术实施例提供的高电压添加剂，不仅可以稳定正极过渡金属，抑制正极材料的氧析出，降低正极材料表面的阻抗，改善正极材料的性能；而且还可以通过噻吩在正极高电压下进行聚合，形成网状结构的电解质界面相(CEI)膜，增强稳定性,对正极材料进行全方位保护。使用含有该添加剂的电解液制得的锂离子电池在高电压条件下的循环寿命和高温存储寿命得到明显提升。
具体实施方式
[0023]本专利技术的高电压添加剂为2,5
‑
二磺酰腈基噻吩类化合物或者为2,5
‑
二磺酰氰酸酯基噻吩类化合物，结构式为：
[0025][0026]其中,R为碳原子数为1
‑
6的烷基和/或卤代烷基，卤代烷基中的卤代为卤素的部分取代或全部取代。卤素具体包括氟、氯、溴中的一种或多种。
[0027]M为腈基或氰酸酯中的一种。
[0028]本专利技术提出的高电压添加剂可以用于锂电池电解液中，优选的，高电压添加剂的加入量占电解液的总质量的0.1wt％～5wt％。
[0029]电解液中还包括：锂盐电解质、有机溶剂和辅助添加剂；其中，锂盐电解质可以包括：高氯酸锂、六氟砷酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟双草酸磷酸锂、二氟磷酸锂、三氟甲基磺酸锂、双(五氟乙基磺酰亚胺)锂、双(三氟甲基磺酰亚胺)锂和双(氟磺酰亚胺)锂中的一种或多种；有机溶剂可以包括：碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲脂、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、γ
‑
丁内酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸乙酯、四氢呋喃、 2
‑
甲基四氢呋喃、1,2
‑
二甲氧基乙烷，及其卤代衍生物中的一种或多种的混合物；辅助添加剂可以包括：碳酸亚乙烯基酯、乙烯基碳酸亚乙酯、乙烯基乙酸乙烯脂、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、硫酸乙烯酯、1，3
‑
丙磺酸内酯、丙烯基
‑
1,3
‑
丙磺酸内酯、1,4
‑
丁磺酸内酯、甲基二磺酸亚甲酯、六甲基二硅氮烷、三氟甲基磺酸亚胺镁、三(五氟化苯基)硼、三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯、甲基九氟正丁醚、八氟戊基
‑ꢀ
四氟乙基醚、丁二腈、己二腈、1,3,6
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池电解液用高电压添加剂，其特征在于，所述高电压添加剂为2,5
‑
二磺酰腈基噻吩类化合物或者为2,5
‑
二磺酰氰酸酯基噻吩类化合物，结构式为：其中,R为碳原子数为1
‑
6的烷基和/或卤代烷基，M为腈基或氰酸酯中的一种。2.根据权利要求1所述的高电压添加剂，其特征在于，所述卤代烷基中的卤代为卤素的部分取代或全部取代。3.根据权利要求1所述的高电压添加剂，其特征在于，所述卤素具体包括氟、氯、溴中的一种或多种。4.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括上述权利要求1
‑
3任一所述的高电压添加剂。5.根据权利要求4所述的电解液，其特征在于，所述电解液还包括：锂盐电解质、有机溶剂和辅助添加剂；所述高电压添加剂的加入量占所述电解液的总质量的0.1wt％～5wt％。6.根据权利要求5所述的电解液，其特征在于，所述锂盐电解质包括：高氯酸锂、六氟砷酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟双草酸磷酸锂、二氟磷酸锂、三氟甲基磺酸锂、双(五氟乙基磺酰亚胺)锂、双(三氟甲基磺酰亚胺)锂和双(氟磺酰亚胺)锂中的一种或多种；所述有机溶剂包括：碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲脂、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、γ
‑
丁内酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁...

【专利技术属性】
技术研发人员：高田慧，李立飞，
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：