一种低阻抗电解液添加剂及电解液和锂离子二次电池制造技术

本发明专利技术公开了一种低阻抗电解液添加剂及电解液和锂离子二次电池，涉及锂电池技术领域，所述低阻抗电解液添加剂为双(己烯基甘醇酸)二硼衍生物，其结构式为：本发明专利技术低阻抗电解液添加剂可以作为正负极的成膜添加剂，在高镍NCM正极及石墨负极表面形成一层稳定的界面膜，提高界面膜离子电导率，降低初始DCR及循环DCR增长率，本发明专利技术在提高NCM三元体系锂离子电池倍率性能的同时，还可以改善安全问题。还可以改善安全问题。

A low impedance electrolyte additive, electrolyte and lithium ion secondary battery

【技术实现步骤摘要】
一种低阻抗电解液添加剂及电解液和锂离子二次电池


[0001]本专利技术涉及锂电池
，尤其涉及一种低阻抗电解液添加剂及电解液和锂离子二次电池。

技术介绍

[0002]锂离子二次电池凭借工作电压高、循环寿命长及充放电速度快等优势逐步建立了广阔的市场，在小型电子产品如手机、电脑、电动工具等领域有着重要的应用。磷酸铁锂电池因其高安全性、低成本而被广泛应用于动力市场，但其能量密度相对三元电池低，续航里程有限。高镍三元电池能量密度较高、倍率较好，因此广泛应用于新能源汽车，特别是一些对倍率性能有要求的车辆(如PHEV等)。因此要求电池具有较低阻抗，且循环过程中阻抗增长过快，不仅会增加电池产热，严重时更会产生安全问题，因此降低循环过程DCR增长同样重要。

技术实现思路

[0003]基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种低阻抗电解液添加剂及电解液和锂离子二次电池，该电解液添加剂能够在高镍NCM正极及石墨负极表面形成一层稳定的界面膜，有效隔离电解液，降低HF对正极的腐蚀，同时增加锂离子电导率，降低初始DCR及循环DCR增长率。
[0004]本专利技术提出的一种低阻抗电解液添加剂，为双(己烯基甘醇酸)二硼衍生物，其结构式如式(Ⅰ)所示：
[0005][0006]其中，R选自氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、烷基或卤代烷基。
[0007]优选地，所述双(己烯基甘醇酸)二硼衍生物为以下化合物中的一种或一种以上的组合：
[0008][0009]本专利技术还提出了一种低阻抗电解液，包括上述所述的低阻抗电解液添加剂。
[0010]优选地，低阻抗电解液添加剂在电解液中的添加量为0.1
‑
10wt％。
[0011]优选地，包括锂盐、溶剂、低阻抗电解液添加剂；其中，电解液中锂盐的浓度为0.5
‑
1.5mol/L。
[0012]优选地，所述锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟草酸磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂盐、双三氟甲基磺酰亚胺锂中的一种或一种以上。
[0013]优选地，所述溶剂选自链状和环状碳酸酯类、羧酸酯类中的一种或一种以上；其中，环状碳酸酯类包括碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯；链状碳酸酯类包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯；羧酸酯类包括乙酸丙酯、乙酸乙酯、丙酸丙酯。
[0014]本专利技术还提出了一种锂离子二次电池，包括正极片、负极片、设置于正负级片之间的隔膜、及上述所述的低阻抗电解液；其中，锂离子电池的正极为LiNi
0.7
Co
0.1
Mn
0.2
O2，负极为石墨。
[0015]有益效果：本专利技术提出了一种低阻抗电解液添加剂，其可以作为正负极的成膜添加剂，在高镍NCM正极及石墨负极表面形成一层稳定的界面膜，有效隔离电解液，避免发生氧化反应，降低HF对正极的腐蚀作用；同时提高界面膜离子电导率，降低初始DCR及循环DCR增长率。本专利技术在提高NCM三元体系锂离子电池倍率性能的同时，还可以改善安全问题。
具体实施方式
[0016]本专利技术提出的一种低阻抗电解液添加剂，为双(己烯基甘醇酸)二硼衍生物，其结构式如式(Ⅰ)所示：
[0017][0018]其中，R选自氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、烷基或卤代烷基。
[0019]所述双(己烯基甘醇酸)二硼衍生物优选为以下化合物中的一种或一种以上的组合：
[0020]该化合物1可直接市购得到；
[0021][0022]该化合物2的合成方法如下：将36g丁酮与29g丙酮放入精馏塔中，以阴离子交换树脂作为催化剂，控制进料量182ml/h，进料温度为24.0℃，回流量为2066ml/h，转换率为92％，得到5
‑
羟基
‑5‑
甲基己
‑3‑
酮59.8g；
[0023]高压釜(浆叶搅拌器)中加入镍催化剂11.25g，化合物5
‑
羟基
‑5‑
甲基己
‑3‑
酮32.5g，在操作压力为1.5
‑
2.0MPa，加盖密封后充入氮气以置换其中的空气，通入氢气达所需压力，搅拌转速为480r/min，温度为120℃条件下进行反应，待反应完毕，取出料液，离心分离，催化剂返回高压釜，上清液经普通蒸馏和进一步分馏得到化合物2
‑
甲基己
‑
2,4
‑
二醇31.5g；
[0024]将化合物2
‑
甲基己
‑
2,4
‑
二醇26g与四次甲氨基乙硼烷40g加入到1L四氢喃呋溶液中，同时加入催化剂丁酸氮化硅20g，在80℃搅拌3h，过滤后得36g化合物2；
[0025][0026]该化合物3的合成方法如下：将32g乙酰氟与29g丙酮放入精馏塔中，以阴离子交换树脂作为催化剂，控制进料量182ml/h，进料温度为24.0℃，回流量为2066ml/h，转换率为92％，得到3
‑
羟基
‑3‑
甲基丁酰氟55.2g；
[0027]高压釜(浆叶搅拌器)中加入镍催化剂11.25g，化合物3
‑
羟基
‑3‑
甲基丁酰氟30g，在操作压力为1.5
‑
2.0MPa，加盖密封后充入氮气以置换其中的空气，通入氢气达所需压力，搅拌转速为480r/min，温度为120℃条件下进行反应，待反应完毕，取出料液，离心分离，催化剂返回高压釜，上清液经普通蒸馏和进一步分馏得到化合物1
‑
氟
‑3‑
甲基丁
‑
1,3
‑
二醇29g；
[0028]将化合物1
‑
氟
‑3‑
甲基丁
‑
1,3
‑
二醇24g与四次甲氨基乙硼烷40g加入到1L四氢喃呋溶液中，同时加入催化剂丁酸氮化硅20g，在80℃搅拌3h，过滤后得32g化合物3，收率为80％。
[0029]下面，通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。
[0030]实施例1
[0031]电解液的制备：将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲乙酯(EMC)按质量比为EC：DEC：EMC＝1：1：2进行混合，混合后加入六氟磷酸锂(LiPF6)配置成1mol/L，待锂盐完全溶解后，加入0.5％的化合物1。
[0032]实施例2
[0033]电解液的制备：将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯脂(PC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲乙酯(EMC)按质量比为EC：PC：DEC：EMC＝1：1：1：2，混合后加入0.8mol的六氟磷酸锂(LiPF6)和0.2mol双氟磺酰亚胺锂盐(LiFSI)，配制成1mol/L浓度，待锂盐完全溶解后，加入8％的化合物1。
[0034]实施例3
[0035]电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低阻抗电解液添加剂，其特征在于，为双(己烯基甘醇酸)二硼衍生物，其结构式如式(Ⅰ)所示：其中，R选自氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、烷基或卤代烷基。2.根据权利要求1所述的低阻抗电解液添加剂，其特征在于，所述双(己烯基甘醇酸)二硼衍生物为以下化合物中的一种或一种以上的组合：3.一种低阻抗电解液，其特征在于，包括权利要求1或2所述的低阻抗电解液添加剂。4.根据权利要求3所述的低阻抗电解液，其特征在于，低阻抗电解液添加剂在电解液中的添加量为0.1
‑
10wt％。5.根据权利要求4所述的低阻抗电解液，其特征在于，包括锂盐、溶剂、低阻抗电解液添加剂；其中，电解液中锂盐的浓度为0.5
‑
1.5mol/L。6.根据权利要求5所述的低阻抗电解液，其特征在于，所述锂盐选...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘欣，梁大宇，赵坤，沈剑，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：