电解液用溶剂及其在锂离子电池高电压电解液中的应用制造技术

本发明专利技术提出一种电解液用溶剂及其在锂离子电池高电压电解液中的应用，属于锂离子电池领域。该电解液用溶剂为磺化羧酸酯，该溶剂能够应用于锂离子电池高电压电解液之中，其中，该电解液包括基础溶剂、锂盐以及电解液用溶剂。本发明专利技术提出的电解液用溶剂能够改善锂离子电池的耐高压稳定性同时具有负极保护功能，并且其较好的浸润性和低粘度，能够很好的提高锂离子电导率，提高电池的能量密度，改善电池安全性。全性。全性。

【技术实现步骤摘要】
电解液用溶剂及其在锂离子电池高电压电解液中的应用


[0001]本专利技术属于锂离子电池领域，尤其涉及一种电解液用溶剂及其在锂离子电池高电压电解液中的应用。

技术介绍

[0002]新能源汽车的续航能力取决于电池的能量密度，随着消费者对汽车续航里程要求不断提高，高能量密度成为动力电池未来的发展方向。目前，提升锂二次电池能量密度的方式主要包括开发高比容量正负极材料和高电压正极材料两个方面。
[0003]近年来，高电压正极材料，例如LiNi
0.5
Mn
1.5
O4(4.7V vs.Li
+
/Li)，LiCoPO4(4.8V vs.Li
+
/Li)，LiCoPO4F(4.9V vs.Li
+
/Li)及LiNiPO4(5.1V vs.Li
+
/Li)等的材料开发比较火热，但是，目前有机碳酸酯在4.5V(vs.Li
+
/Li)条件下即开始缓慢氧化分解，导致电池性能恶化，甚至引起电池热失控而导致安全问题，从而无法满足以上高电压材料的应用。
[0004]针对上述技术问题，研究人员一方面采用耐燃性和抗氧化性高的砜类、腈类、氟代溶剂和离子液体等物质作为电池电解液的溶剂，虽然能够提高电解液的耐燃性和电池的工作电压，但是，由于采用上述溶剂替换商用碳酸酯类溶剂，不仅降低了电解液的电导率，而且降低了对电极及隔膜的浸润性，同时上述溶剂与正负极材料的兼容性较差；另一方面采用向常规电解液中添加阻燃添加剂和耐高电压添加剂，多种功能添加剂的同时添加，虽然在一定程度上可以解决上述电解液相应的问题，但是过多功能添加剂的使用增加了电解液的粘度和电池的阻抗，进而降低了电池的低温和倍率性能。
[0005]因此，目前尚无能够解决上述问题的理想手段，对于本领域技术人员而言，研发出一种能够在提高锂离子电导率、提高电池能量密度、改善锂离子电池的耐高压稳定性的同时，具有较好的浸润性和低粘度的新型二代锂离子电池溶剂是解决上述问题的关键。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有的改善电池能量密度的方法无法在提高锂离子电导率、提高电池能量密度、改善锂离子电池的耐高压稳定性的同时，具有较好的浸润性和低粘度的技术问题，提出一种电解液用溶剂及其在锂离子电池高电压电解液中的应用，该溶剂能够改善锂离子电池的耐高压稳定性同时具有负极保护功能，并且其较好的浸润性和低粘度，能够很好的提高锂离子电导率，提高电池的能量密度，改善电池安全性。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0008]电解液用溶剂，所述电解液用溶剂为磺化羧酸酯，其结构式如式I所示：
[0009][0010]其中，X1和X2分别独立地表示具有1
‑
6个碳原子的烷基或磺酸基，且X1和X2中至少一个是磺酸基，所述磺酸基的结构式为
‑
O
‑
S(＝O)2‑
R(II)；
[0011]式(II)中，R选自氢、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、取代磷酸酯基、取代酰亚胺基或取代磺酰亚胺基中的任意一种。
[0012]作为优选，磺化羧酸酯的化学结构式如P1
‑
P15所示：
[0013][0014][0015][0016]本专利技术还提供了一种上述任一优选技术方案所述的电解液用溶剂在锂离子电池高电压电解液中的应用。
[0017]作为优选，锂离子电池高电压电解液包括基础溶剂、锂盐以及如权利要求1或2所述的电解液用溶剂。
[0018]作为优选，基础溶剂的添加量为锂离子电池高电压电解液的50
‑
98％。
[0019]作为优选，锂盐的添加量为锂离子电池高电压电解液的8
‑
18％。
[0020]作为优选，电解液用溶剂的添加量为锂离子电池高电压电解液的1
‑
50％。
[0021]作为优选，基础溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯中的一种或多种。
[0022]作为优选，锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、双氟草酸硼酸锂、双草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂盐中的一种及多种。
[0023]作为优选，锂离子电池高电压电解液还包括正极成膜添加剂、负极成膜添加剂、含磷化合物添加剂、锂盐型添加剂、含硫化合物添加剂中的一种或多种。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：
[0025]1、本专利技术提出的电解液用溶剂为磺化羧酸酯，其中，磺酸基团的引入能够提高溶剂的抗氧化能力，从而使其具有更高的氧化分解电位，抑制了电解液的分解，减少了电池的产气量，从而改善锂离子电池的高温存储性能，此外，磺酸基团的引入还提高了还原电位，有助于在锂离子电池负极形成更好的SEI；
[0026]2、本专利技术提出的电解液用溶剂为磺化羧酸酯，其中，含有吸电子基团的羧酸酯溶剂取代基一端电子密度较高，可以捕获从含锂的过渡金属氧化物正极活性材料上析出的金属原子，从而可以抑制金属阳离子在负极的沉积；
[0027]3、本专利技术提出的电解液用溶剂，当电池在高电压(＞4.4V)条件下工作时，磺酸基团能够在正极材料表面形成致密且高锂离子导电的包覆层，也有效地抑制电解液在高电压
下与正极材料直接接触引起的氧化分解，提高电池的高电压循环性能；
[0028]4、本专利技术提出的电解液用溶剂能够应用于锂离子电池高电压电解液中，制备得到的电解液具有较好的浸润性和低粘度，能够很好的提高锂离子电导率，提高电池的能量密度，改善电池安全性。
附图说明
[0029]图1为本专利技术实施例所提供的电解液用溶剂的红外光谱图。
具体实施方式
[0030]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]本专利技术实施例提供了一种电解液用溶剂，所述电解液用溶剂为磺化羧酸酯，其结构式如式I所示：
[0032][0033]其中，X1和X2分别独立地表示具有1
‑
6个碳原子的烷基或磺酸基，且X1和X2中至少一个是磺酸基，所述磺酸基的结构式为
‑
O
‑
S(＝O)2
‑
R(II)；
[0034]式(II)中，R选自氢、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、取代磷酸酯基、取代酰亚胺基或取代磺酰亚胺基中的任意一种。
[0035]在一优选实施例中，磺化羧酸酯的化学结构式如P1
‑
P15所示：
[0036][0037][0038]本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.电解液用溶剂，其特征在于，所述电解液用溶剂为磺化羧酸酯，其结构式如式I所示：其中，X1和X2分别独立地表示具有1
‑
6个碳原子的烷基或磺酸基，且X1和X2中至少一个是磺酸基，所述磺酸基的结构式为
‑
O
‑
S(＝O)2‑
R(II)；式(II)中，R选自氢、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、取代磷酸酯基、取代酰亚胺基或取代磺酰亚胺基中的任意一种。2.根据权利要求1所述的电解液用溶剂，其特征在于，所述磺化羧酸酯的化学结构式如P1
‑
P15所示：
3.根据权利要求1或2中所述的电解液用溶剂在锂离子电池高电压电解液中的应用。4.根据权利要求3所述的电解液用溶剂在锂离子电池高电压电解液中的应用，其特征
在于，所述锂离子电池高电压电解液包括基础溶剂、锂盐以及如权利要求1或2所述的电解液用溶剂。5.根据权利要求3所述的电解液用溶剂在锂离子电池高电压电解液中的应用，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：周景艳，苗力孝，鞠署元，苏凯民，
申请(专利权)人：山东海科创新研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：