一种负极添加剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种负极添加剂及其制备方法和应用，所述负极添加剂为聚醚类多元环化合物，所述负极添加剂的结构式为R1‑

【技术实现步骤摘要】
一种负极添加剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于新能源领域，涉及一种负极添加剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，作为高能量密度的蓄电系统，锂电池除了被应用到诸如手机、相机、笔记本电脑等小型设备以外，还被应用到了电动汽车作为主要动力来源。但是，随着锂电池的应用范围变广，安全问题也变得越来越重要。
[0003]通常锂电池的使用温度范围为0～45℃，但当温度升至60℃或以上时，电解液以及活性物质的反应活性增大，电池内部的副反应增多以及电解液会产生分解，一方面造成电池容量的下降，更有可能因为副反应和电解液的分解所产生的气体导致电池膨胀，导致安全问题的产生。
[0004]CN103779572A公开了一种锂离子电池负极添加剂，为由单质锂粉末以及包覆在所述单质锂粉末表面的聚合物形成的核壳包覆结构，该聚合物能够溶解于碳酸酯溶剂中，并且聚合物不能与N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺、N
‑2‑
甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、丙酮或甲醇反应，以及聚合物在0～150℃温度下稳定存在。
[0005]CN114230715A公开了一种电池负极添加剂、电池负极片、二次电池和电子设备，电池负极添加剂包括衍生自第一单体的结构单元和衍生自第二单体的结构单元，第一单体包括羧酸类单体、酸酐类单体和磺酸类单体中的一种或多种，第二单体包括酯类单体、醚类单体和腈类单体中的一种或多种；衍生自第一单体的结构单元与衍生自第二单体的结构单元的摩尔比为1:(1～9)。
[0006]上述方案所述负极添加剂存在有高温性能差，安全性能差的问题，因此，开发一种适用于高温条件且安全性能好的负极添加剂是十分必要的。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种负极添加剂及其制备方法和应用，本专利技术所述负极添加剂能够保护电解液，减轻高温下电解液的分解情况，减少电极活性物质的损伤，减少电池内部的副反应，增强了高温稳定性和电池循环性能，有利于保护电极活性物质，减少高温副反应。
[0008]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种负极添加剂，所述负极添加剂为聚醚类多元环化合物，所述负极添加剂的结构式为R1‑
[O
‑
R2]n
‑
O
‑
R3，其中，R1和R3分别为相同或不同的多元环结构基团，R2选自碳原子数为1～6(例如：1、2、3、4、5或6等)的亚烷基、碳原子数为1～6(例如：1、2、3、4、5或6等)的醚基亚烷基、碳原子数为1～6(例如：1、2、3、4、5或6等)的羟基亚烷基或碳原子数为1～6(例如：1、2、3、4、5或6等)的羟基醚基亚烷基中的任意一种或两种以上，n为1～50中的任一整数(例如：1、5、10、20、40或50等)，优选为2～25中的任一整数(例如：2、5、10、15、20或25等)，更优选为5～20中的任一整数(例如：5、6、10、15或20等)。
[0010]本专利技术所述负极添加剂具有独特的两部分结构，即包含聚醚链段以及接枝在聚醚链段的端部的碳酸乙烯酯环状结构。该聚醚链上的碳酸乙烯酯环，在开环后更加更加容易形成SEI膜，同时将聚醚链也带进入SEI膜，该水溶型聚醚链段形成一种特殊SEI成分，有利于高温稳定性和电池循环性能，进一步保护电极活性物质，减少高温副反应。
[0011]本专利技术所述聚醚类多元环化合物能够在电池初期化成的过程在电极表面形成质量好的聚合物SEI膜，能够减缓高温下溶剂分子的共嵌入问题，避免或减轻高温环境对电极活性材料造成的损伤破坏，从而大大提高电极的循环性能和使用寿命。
[0012]优选地，所述n为2～25，例如：2、5、10、20或25等。
[0013]优选地，所述多元环结构基团选自优选地，所述多元环结构基团选自优选地，所述多元环结构基团选自中的任意一种或至少两种的组合。
[0014]优选地，所述多元环结构基团选自优选地，所述多元环结构基团选自中的任意一种或至少两种的组合。
[0015]第二方面，本专利技术提供了一种如第一方面所述负极添加剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0016](1)将主链用多元醇和脱水缩聚催化剂混合进行一步脱水缩聚反应，加入端部用多元醇进行二步脱水缩聚反应得到聚醚多元醇；
[0017](2)将步骤(1)制得聚醚多元醇和碱性催化剂与碳酸酯混合反应，和分离提纯，得到所述负极添加剂。
[0018]优选地，步骤(1)所述主链用多元醇包括乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、丙三醇、二丙三醇、三丙三醇、丁二醇、二丁二醇、三丁二醇、丁三醇、二丁三醇、三丁三醇、丁四醇、二丁四醇、三丁四醇、戊二醇、二戊二醇、三戊二醇、戊三醇、二戊三醇、三戊三醇、戊四醇、二戊四醇、三戊四醇、戊五醇、二戊五醇、三戊五醇、己二醇、己三醇、己四醇、己五醇、己六醇、庚四醇、辛四醇、壬四醇或癸四醇中的任意一种或至少两种的组合。
[0019]优选地，所述端部用多元醇包括丙三醇、二丙三醇、三丙三醇、丁三醇、二丁三醇、三丁三醇、丁四醇、二丁四醇、三丁四醇、戊三醇、二戊三醇、三戊三醇、戊四醇、二戊四醇、三戊四醇、戊五醇、二戊五醇、三戊五醇、己三醇、己四醇、己五醇、己六醇、庚四醇、辛四醇、壬四醇、癸四醇中的任意一种或至少两种的组合。
[0020]本专利技术所述主链用多元醇可以使二元醇、三元醇或四元醇等，但是端部用多元醇必须是三元或三元以上的多元醇，因为需要有两个羟基与碳酸酯发生反应生成环状结构。
[0021]优选地，步骤(1)所述主链用多元醇和所述端部用多元醇的摩尔比为1:(0.5～10)，例如：1:0.5、1:1、1:2、1:5、1:8或1:10等。
[0022]优选地，所述脱水缩聚催化剂包括氢氧化钠和/或氢氧化钾。
[0023]优选地，所述脱水缩聚催化剂的质量与所述主链用多元醇和所述端部用多元醇总的质量之比为(0.01～0.05):1，例如：0.01:1、0.02:1、0.03:1、0.04:1或0.05:1等。
[0024]优选地，所述一步脱水缩聚反应的温度为250～280℃，例如：250℃、255℃、260℃、270℃或280℃等。
[0025]优选地，所述一步脱水缩聚反应的时间为1～5h，优选为1～2h，例如：1h、1.2h、1.5h、1.8h或2h等。
[0026]优选地，所述二步脱水缩聚反应的温度为250～280℃，例如：250℃、255℃、260℃、
270℃或280℃等。
[0027]优选地，所述二步脱水缩聚反应的时间为2～15h，优选为3～13h，例如：3h、5h、8h、10h或13h等。
[0028]优选地，所述一步脱水缩聚反应和二步脱水缩聚反应的气氛为惰性气氛。
[0029]优选地，步骤(2)所述碱性催化剂包括碳酸钠、碳酸氢钠、硅酸钠、氧化镁或氢氧化镁中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极添加剂，其特征在于，所述负极添加剂为聚醚类多元环化合物，所述负极添加剂的结构式为R1‑
[O
‑
R2]
n
‑
O
‑
R3；其中，R1和R3分别为相同或不同的多元环结构基团；R2选自碳原子数为1～6的亚烷基、碳原子数为1～6的醚基亚烷基、碳原子数为1～6的羟基亚烷基或碳原子数为1～6的羟基醚基亚烷基中的任意一种或两种以上，n为1～50。2.如权利要求1所述的负极添加剂，其特征在于，所述n为2～25；所述多元环结构基团选自所述多元环结构基团选自所述多元环结构基团选自所述多元环结构基团选自中的任意一种或至少两种的组合。
3.如权利要求1所述的负极添加剂，其特征在于，所述多元环结构基团选自3.如权利要求1所述的负极添加剂，其特征在于，所述多元环结构基团选自中的任意一种或至少两种的组合。4.一种如权利要求1
‑
3任一项所述负极添加剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将主链用多元醇和脱水缩聚催化剂混合进行一步脱水缩聚反应，加入端部用多元醇进行二步脱水缩聚反应得到聚醚多元醇；(2)将步骤(1)制得聚醚多元醇和碱性催化剂与碳酸酯进行混合反应和分离提纯，得到所述负极添加剂。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述主链用多元醇包括乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、丙三醇、二丙三醇、三丙三醇、丁二醇、二丁二醇、三丁二醇、丁三醇、二丁三醇、三丁三醇、丁四醇、二丁四醇、三丁四醇、戊二醇、二戊二醇、三戊二醇、戊三醇、二戊三醇、三戊三醇、戊四醇、二戊四醇、三戊四醇、戊五醇、二戊五醇、三戊五醇、己二醇、己三醇、己四醇、己五醇、己六醇、庚四醇、辛四醇、壬四醇或癸四醇中的任意一种或至少两种的组合，所述端部用多元醇包括丙三醇、二丙三醇、三丙三醇、丁三...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳敏，刘俊，周竹欣，刘博，
申请(专利权)人：深圳市研一新材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：