电解液添加剂、二次电池电解液、二次电池和终端制造技术

本申请实施例提供一种电解液添加剂，包括环三磷腈六元环结构，环三磷腈六元环结构中的三个磷原子上共有六个取代基团，六个取代基团中，至少有一个为-N(Si R1'R2'R3')(Si R4'R5'R6')，R1'、R2'、R3'、R4'、R5'、R6'分别选自烷基、卤代烷基、烷氧基、卤代烷氧基、烯基、卤代烯基、烯氧基、卤代烯氧基、芳基、卤代芳基、芳氧基、卤代芳氧基中的任意一种。该电解液添加剂在高电压条件下可在正极表面形成稳定界面膜，同时可捕获电解液分解产生的HF，从而可以从物理和化学两个层面有效避免HF对正极材料的影响，提升电池性能。本申请实施例还提供一种二次电池电解液、二次电池和终端。二次电池和终端。二次电池和终端。

【技术实现步骤摘要】
电解液添加剂、二次电池电解液、二次电池和终端


[0001]本申请涉及二次电池
，尤其涉及一种电解液添加剂、二次电池电解液、二次电池和终端。

技术介绍

[0002]锂二次电池由于能量密度高、工作电压高、使用寿命长、自放电率低和环境友好等优点，已在终端产品(智能手机、数码相机、笔记本电脑和电动汽车等)中得到了广泛的应用。随着行业的快速发展，对电池能量密度的需求越来越高，其中开发高电压正极材料(>4.4V)是提高锂二次电池能量密度的有效技术手段之一。
[0003]然而，目前的常规电解液体系很难维持电池在4.40V以上条件下的长期循环和高温存储性能，在高电压下正极材料与电解液接触会发生一系列副反应，造成电池循环衰减甚至引发安全性问题。而且，目前常规电解液体系大都以六氟磷酸锂(LiPF6)为主导锂盐，由于LiPF6自身化学热稳定性较差，对水敏感，易分解产生氟化氢(HF)，而HF会与高电压正极材料发生严重的副反应，破坏正极材料结构，加速正极材料中过渡金属的溶出，因此会严重恶化电池性能。为解决上述问题，有必要开发一种高电压电解液体系，以对正极材料形成有效保护。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种电解液添加剂，该电解液添加剂在高电压条件下可在正极表面形成稳定界面膜，同时可捕获电解液分解产生的HF，从而可以从物理和化学两个层面有效降低HF对正极材料的影响，提升电池性能。
[0005]具体地，本申请实施例第一方面提供了一种电解液添加剂，所述电解液添加剂的分子结构包括环三磷腈六元环结构，所述环三磷腈六元环结构中的三个磷原子上共有六个取代基团，所述六个取代基团中，至少有一个取代基团为-N(Si R1'R2'R3')(Si R4'R5'R6')，其中，所述R1'、R2'、R3'、R4'、R5'、R6'分别选自烷基、卤代烷基、烷氧基、卤代烷氧基、烯基、卤代烯基、烯氧基、卤代烯氧基、芳基、卤代芳基、芳氧基、卤代芳氧基中的任意一种。
[0006]本申请实施方式中，所述六个取代基团中，除所述-N(Si R1'R2'R3')(Si R4'R5'R6')以外的其余取代基团分别选自氟、氯、溴、烷基、卤代烷基、烷氧基、卤代烷氧基、烯基、卤代烯基、烯氧基、卤代烯氧基、芳基、卤代芳基、芳氧基、卤代芳氧基、取代磺酸基、取代磷酸酯基、取代酰亚胺基和取代磺酰亚胺基中的任意一种。
[0007]本申请实施方式中，所述其余取代基团中有一个或多个取代基团为氟、氯、溴、卤代烷基、卤代烷氧基、卤代烯基、卤代烯氧基、卤代芳基或卤代芳氧基。
[0008]本申请实施方式中，所述其余取代基团中有一个或多个取代基团为氟、氟代烷基、氟代烷氧基、氟代烯基、氟代烯氧基、氟代芳基或氟代芳氧基。
[0009]本申请一实施方式中，所述六个取代基团中，有一个取代基团为-N(Si R1'R2'R3')(Si R4'R5'R6')，所述电解液添加剂的化学结构式如式(Ⅰ)所示：
[0010][0011]式(Ⅰ)中，所述R1、R2、R3、R4、R5为所述其余取代基团。
[0012]本申请另一实施方式中，所述六个取代基团中，有两个取代基团为-N(Si R1'R2'R3')(Si R4'R5'R6')，所述电解液添加剂的化学结构式如式(Ⅱ)所示：
[0013][0014]式(Ⅱ)中，所述R1、R2、R3、R5为所述其余取代基团。
[0015]本申请又一实施方式中，所述六个取代基团中，有三个取代基团为-N(Si R1'R2'R3')(Si R4'R5'R6')，所述R2、R4和R6为-N(Si R1'R2'R3')(Si R4'R5'R6')，所述电解液添加剂的化学结构式如式(Ⅲ)所示：
[0016][0017]式(Ⅲ)中，所述R1、R3、R5为所述其余取代基团。
[0018]本申请实施方式中，所述R1'、R2'、R3'、R4'、R5'、R6'中，所述烷基、卤代烷基、烷氧基、卤代烷氧基的碳原子数为1-20；所述烯基、卤代烯基、烯氧基、卤代烯氧基的碳原子数为2-20；所述芳基、卤代芳基、芳氧基、卤代芳氧基的碳原子数为6-20。
[0019]本申请实施方式中，所述R1'、R2'、R3'、R4'、R5'、R6'中，所述卤代烷基、卤代烷氧基、卤代烯基、卤代烯氧基、卤代芳基和卤代芳氧基中的卤素包括氟、氯、溴、碘，所述卤代为全卤代或部分卤代。
[0020]本申请实施方式中，所述其余取代基团中，所述烷基、卤代烷基、烷氧基、卤代烷氧基的碳原子数为1-20；所述烯基、卤代烯基、烯氧基、卤代烯氧基的碳原子数为2-20；所述芳基、卤代芳基、芳氧基、卤代芳氧基的碳原子数为6-20。
[0021]本申请实施方式中，所述其余取代基团中，所述卤代烷基、卤代烷氧基、卤代烯基、卤代烯氧基、卤代芳基和卤代芳氧基中的卤素包括氟、氯、溴、碘，所述卤代为全卤代或部分卤代。
[0022]本申请实施例第二方面提供一种二次电池电解液，包括电解质盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括本申请实施例第一方面所述的电解液添加剂。
[0023]本申请实施方式中，所述电解液添加剂在所述二次电池电解液中的质量百分含量为0.1％-10％。
[0024]本申请实施方式中，所述电解质盐包括锂盐、钠盐、钾盐、镁盐、锌盐和铝盐中的至少一种。
[0025]本申请实施方式中，电解质盐包括MClO4、MBF4、MPF6、MAsF6、MPF2O2、MCF3SO3、MTDI、MB(C2O4)2(MBOB)、MBF2C2O4(MDFOB)、M[(CF3SO2)2N]、M[(FSO2)2N]和M[(C
m
F
2m+1
SO2)(C
n
F
2n+1
SO2)N]中的一种或多种，其中，M为Li、Na或K，m和n为自然数。
[0026]本申请实施方式中，电解质盐在二次电池电解液中的摩尔浓度为0.01mol/L-8.0mol/L。
[0027]本申请实施方式中，非水有机溶剂包括碳酸酯类溶剂、醚类溶剂、羧酸酯类溶剂中的一种或多种。
[0028]本申请实施方式中，所述添加剂还包括其它添加剂，所述其它添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、联苯、氟苯、碳酸亚乙烯酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、硫酸乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、丁二腈、己二腈、1,2-二(2-氰乙氧基)乙烷和1,3,6-己烷三腈中的一种或多种。
[0029]本申请实施例第三方面提供一种二次电池，包括正极、负极、隔膜和电解液，所述电解液包括本申请实施例第二方面所述的二次电池电解液。
[0030]本申请实施方式中，所述负极包括碳基负极、硅基负极、锡基负极、锂负极、钠负极、钾负极、镁负极、锌负极和铝负极中的一种或多种。
[0031]本申请实施方式中，所述碳基负极包括石墨、硬碳、软碳、石墨烯中的一种或多种，所述硅基负极包括硅、硅碳、硅氧、硅金属化合物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解液添加剂，其特征在于，所述电解液添加剂的分子结构包括环三磷腈六元环结构，所述环三磷腈六元环结构中的三个磷原子上共有六个取代基团，所述六个取代基团中，至少有一个取代基团为-N(SiR1'R2'R3')(SiR4'R5'R6')，其中，所述R1'、R2'、R3'、R4'、R5'、R6'分别选自烷基、卤代烷基、烷氧基、卤代烷氧基、烯基、卤代烯基、烯氧基、卤代烯氧基、芳基、卤代芳基、芳氧基、卤代芳氧基中的任意一种。2.如权利要求1所述的电解液添加剂，其特征在于，所述六个取代基团中，除所述-N(SiR1'R2'R3')(SiR4'R5'R6')以外的其余取代基团分别选自氟、氯、溴、烷基、卤代烷基、烷氧基、卤代烷氧基、烯基、卤代烯基、烯氧基、卤代烯氧基、芳基、卤代芳基、芳氧基、卤代芳氧基、取代磺酸基、取代磷酸酯基、取代酰亚胺基和取代磺酰亚胺基中的任意一种。3.如权利要求2所述的电解液添加剂，其特征在于，所述其余取代基团中有一个或多个取代基团为氟、氯、溴、卤代烷基、卤代烷氧基、卤代烯基、卤代烯氧基、卤代芳基或卤代芳氧基。4.如权利要求3所述的电解液添加剂，其特征在于，所述其余取代基团中有一个或多个取代基团为氟、氟代烷基、氟代烷氧基、氟代烯基、氟代烯氧基、氟代芳基或氟代芳氧基。5.如权利要求2-4任一项所述的电解液添加剂，其特征在于，所述六个取代基团中，有一个取代基团为-N(SiR1'R2'R3')(SiR4'R5'R6')，所述电解液添加剂的化学结构式如式(Ⅰ)所示：式(Ⅰ)中，所述R1、R2、R3、R4、R5为所述其余取代基团。6.如权利要求2-4任一项所述的电解液添加剂，其特征在于，所述六个取代基团中，有两个取代基团为-N(SiR1'R2'R3')(SiR4'R5'R6')，所述电解液添加剂的化学结构式如式(Ⅱ)所示：式(Ⅱ)中，所述R1、R2、R3、R5为所述其余取代基团。7.如权利要求2-4任一项所述的电解液添加剂，其特征在于，所述六个取代基团中，有三个取代基团为-N(SiR1'R2'R3')(SiR4'R5'R6')，所述R2、R4和R6为-N(SiR1'R2'R3')(SiR4'R5'
R6')，所述电解液添加剂的化学结构式如式(Ⅲ)所示：式(Ⅲ)中，所述R1、R3、R5为所述其余取代基团。8.如权利要求1-7任一项所述的电解液添加剂，其特征在于，所述R1'、R2'、R3'、R4'、R5'、R6'中，所述烷基、卤代烷基、烷氧基、卤代烷氧基的碳原子数为1-20；所述烯基、卤代烯基、烯氧基、卤代烯氧基的碳原子数为2-20；所述芳基、卤代芳基、芳氧基、卤代芳氧基的碳原子数为6-20。9.如权利要求1-8任一项所述的电解液添加剂，其特征在于，所述R1'、R2'、R3'、R4'、R5'、R6'中，所述卤代烷基、卤代烷氧基、卤代烯基、卤代烯氧基、卤代芳基和卤代芳氧基中的卤素包括氟、氯、溴、碘，所述卤代为全卤代或部分卤代。10.如权利要求2-9任一项所述的电解液添加剂，其特征在于，所述其余取代基团中，所述烷基、卤代烷基、烷氧基、卤代烷氧基的碳原子数为1-20；所述烯基、卤代烯基、烯氧基、卤代烯氧基的碳原子数为2-20；所述芳基、卤代芳基、芳氧基、...

【专利技术属性】
技术研发人员：马强，秦德君，李阳兴，邓耀明，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：