一种二苯并噻吩类电解液添加剂、电解液及锂电池制造技术

本发明专利技术公开了一种二苯并噻吩类电解液添加剂、电解液及锂电池，其特征在于，所述电解液添加剂的结构通式如式I所示：其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8分别独立地选自氢、卤素、氰基、硫氰基、氨基、硝基、磺酸基或C1～C10的烯烃、烯氧基、卤代烯烃、卤代烯氧基。本发明专利技术提供含有该添加的电解液可提高电池的循环性能且具有良好的阻燃性。好的阻燃性。

【技术实现步骤摘要】
一种二苯并噻吩类电解液添加剂、电解液及锂电池


[0001]本专利技术涉及锂电池领域，具体涉及一种二苯并噻吩类电解液添加剂、电解液及锂电池。

技术介绍

[0002]自锂离子电池商业化以来，开发改善负极成膜性能的添加剂并研究其作用机理和成膜成分已经非常广泛。开发比较成功的添加剂有1,2
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亚乙烯碳酸酯(VC)，卤化碳酸乙烯酯(X
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EC，X＝F，Cl，etc),亚硫酸乙烯酯和1,3
‑
丙磺酸内酯(PS)等，这些添加剂的作用主要是优先于电解液溶剂发生还原分解从而抑制电解液的分解，在石墨负极形成良好的SEI膜，提高电极的可逆容量和稳定性。
[0003]除水除酸添加剂也越来越多的应用于电池工业中，主要是因为其官能团胺基、氰基、硫氰基等基团中大多含有大极性、含孤电子对并带有部分负电荷的原子(N、O、S)，由于这些原子很容易和HF和H2O形成稳定氢键，因此化合物才能在电解液中发挥稳定剂的作用。
[0004]相比之下，开发和研究作用于正极材料的具有优先于电解液溶剂发生氧化分解的添加剂相对要少很多，后来人们发现很少量的三联苯能够显著改善 LiCO2/graphite全电池的常温和高温循环性能和容量保持率。三联苯这些添加剂能够改善电池性能的作用机制在于，它们能够优先于电解液溶剂发生氧化反应并且产物沉积在正极表面形成非常薄的电导表面膜(Electro
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conducting membrane，ECM)。这种膜可以避免活性正极与电解液的直接接触从而缓解电解液的分解。
[0005]目前常规的电解液通常在超过4.5V的充电电压之后发生氧化分解，因此不能满足高电压材料在锂离子电池中的使用。锰酸锂电池在高温存储和高温循环的过程中发生严重的容量衰减。这些问题都主要起源于正极和电解液差的界面性能所致。因此开发有效的功能性电解液添加剂改善活性正极与电解液的接触界面是非常有必要的。

技术实现思路

[0006]本专利技术的一个目的是提高锂离子电池的循环性能，并提供至少后面将说明的优点。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]本专利技术提供一种二苯并噻吩类电解液添加剂，其特征在于，所述电解液添加剂的结构式如式I所示：
[0009][0010]其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8分别独立地选自氢、卤素、氰基、硫氰基、硝基、磺酸基或C1～C10的烯烃、烯氧烃、卤代烯烃、卤代烯氧烃。
[0011]进一步的，所述的电解液添加剂为如下结构式中的一种或两种以上混合：
[0012][0013][0014]进一步的，锂盐和前述的电解液添加剂，所述电解液添加剂含量在所述电解液中的含量为0.1％
‑
5％，以所述电解液的总重量计。
[0015]进一步，所述非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、二甲基甲酰胺、二乙基甲酰胺、亚硫酸二甲酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸甲丙酯、四氢呋喃、环氧乙烷、乙酸乙酯、乙酸甲酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、乙酸丙酯中的至少一种。
[0016]进一步的，所述非水有机溶剂在所述电解液中的含量为80％
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90％，以所述电解液的总重量计。
[0017]进一步的，所述的锂盐为六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、甲级磺酸锂、三氟甲基硼酸锂中的至少一种。
[0018]进一步的，所述锂盐的含量占所述电解液总质量分数的5％
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15％。
[0019]进一步的，所述电解液还包括常规添加剂，所述常规添加剂选自氟代碳酸甲乙酯、氟代碳酸二乙酯、氟代碳酸乙丙酯、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3丙烷磺酸内酯、硫酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、三(三甲基硅烷) 磷酸酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯、丁二腈、己二腈中的一种或多种。
[0020]本专利技术还提供一种锂电池，包含前述的电解液。
[0021]本专利技术的有益效果：
[0022]1、本专利技术中的二苯并噻吩，具有很强的极性，由于硫的原子半径较氧的大，硫的电负性较氧的小，使得三个环之间的夹角变小，接近直线型分子，大大的降低了分子的宽度，使得其拥有比二苯并呋喃稍小的介电，却更低的粘度。同时也具备优异的化学稳定性、热稳定性、阻燃性，尤其是分子两端引入尾链，增强其低温溶解性后，使得其在电解液中含量可以大幅度增加。
[0023]2、由于二苯并噻吩能够优先于电解液溶剂发生氧化反应并且产物沉积在正极表面形成非常薄的电导表面膜(ECM)。这种膜可以避免活性正极与电解液的直接接触从而缓解电解液的分解，因此该添加剂改善活性正极与电解液的接触界面，对提高锂电池的电压，制作高电压电池非常有利。
[0024]3、氨基等取代基取代苯环上的氢原子，得到的氨基取代二苯并噻吩在受热时，可分解出微量的氨，可以有效去除氟化氢、水等，从而抑制六氟磷酸锂的分解，延长电池寿命。
[0025]本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
[0026]以下实施例旨在对本
技术实现思路
做进一步详细说明，而不是对本专利技术权利要求保护
范围的限制。
[0027]实施例1电解液的制备
[0028]在水含量小于1ppm，氧含量小于2ppm的手套箱中，将30克碳酸乙烯酯EC，50克碳酸甲乙酯EMC，20克的碳酸二甲酯DEC混合配制成非水有机溶剂，加入1.5克的碳酸亚乙烯酯，2.0克的1，3
‑
丙烯磺酸内酯和16 克的LiPF6，混合均匀，最后加入1克的电解液添加剂I
‑
1二氟二苯并噻吩，混合均匀备用。
[0029]实施例2电解液的制备
[0030]在水含量小于1ppm，氧含量小于2ppm的手套箱中，将30克碳酸乙烯酯EC，50克碳酸甲乙酯EMC，20克的碳酸二甲酯DEC混合配制成非水有机溶剂，加入1.5克的碳酸亚乙烯酯，2.0克的1，3
‑
丙烯磺酸内酯和16 克的LiPF61，混合均匀，最后加入0.5克的电解液添加剂I
‑
3二氰基二苯并噻吩，混合均匀备用。
[0031]实施例3电解液的制备
[0032]在水含量小于1ppm，氧含量小于2ppm的手套箱中，将30克碳酸乙烯酯EC，50克碳酸甲乙酯EMC，20克的碳酸二甲酯DEC混合配制成非水有机溶剂，加入1.5克的碳酸亚乙烯酯，2.0克的1，3
‑
丙烯磺酸内酯和16 克的LiPF6，混合均匀，最后加入1克的电解液添加剂I
‑
6二氟二苯并噻吩，混合均匀备用。
[0033]实施例4电解液的制备
[0034]在水含量小于1ppm，氧含量小于2ppm的手套箱中，将30克碳酸乙烯酯EC，50克碳酸甲乙酯EMC，20克的碳酸二甲酯DEC混合配制成非水有机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二苯并噻吩类电解液添加剂，其特征在于，所述电解液添加剂的结构通式如式I所示：其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8分别独立地选自氢、卤素、氰基、硫氰基、氨基、硝基、磺酸基或C1～C10的烯烃、烯氧基、卤代烯烃、卤代烯氧基。2.根据权利要求1所述的二苯并噻吩类电解液添加剂，其特征在于，所述的电解液添加剂为如下结构式中的一种或两种以上混合：
3.一种电解液，其特征在于，包括非水有机溶剂，锂盐和权利要求1或2所述的电解液添加剂，所述电解液添加剂含量在所述电解液中的含量为0.1％
‑
5％，以所述电解液的总重量计。4.根据权利要求3所述的电解液，其特征在于，所述非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、二甲基甲酰胺、二乙基甲酰胺、亚硫酸二甲
酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸甲丙酯、四氢呋喃、环氧乙烷、乙酸乙酯、乙酸甲酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、乙酸丙酯中的至少一种。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈峰，雷政军，郑高锋，
申请(专利权)人：陕西奥林波斯电力能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：