胺基功能化多硅氧烷化合物及包含该化合物的锂电池制造技术

本发明专利技术公开了一种式Ⅰ所示的胺基功能化多硅氧烷化合物及包含该化合物的锂电池；Ⅰn=1~4的整数，R1选自C1

【技术实现步骤摘要】
3
‑
五甲基二硅氧烷；硅氢化反应催化剂选自氯铂酸或Karstedt
’
s催化剂，加入的量为含胺基的双键化合物的0.1~1mol当量。含胺基的双键化合物为2
‑
(烯丙氧基)
‑
N, N
‑
二甲基乙胺或者2
‑
(烯丙氧基)乙氧基
‑
N, N二甲基乙胺。
[0007]本专利技术制备的含胺基功能化多硅氧烷化合物，具备有机硅材料的高安全性和热稳定性，并且含胺基功能化基团的引入使本专利技术所述的多硅氧烷化合物更有利于在电极材料表面形成稳定的表面膜，阻断电极材料表面与电解液的直接接触，有效抑制电解液的氧化分解，提高活性材料结构的稳定性，抑制材料表面过渡金属离子的溶出，从而有效提高电池在高温/高压的循环性能。
[0008]本专利技术还保护胺基功能化多硅氧烷化合物的应用，作为锂离子电池电解液材料。
[0009]锂离子电池电解液包括锂盐、有机溶剂和所述胺基功能化多硅氧烷化合物。
[0010]所述的锂离子电池电解液包括锂盐、有机溶剂和所述胺基功能化多硅氧烷化合物；所述的锂盐在电解液中的浓度为0.5
–
1.5 mol/L，所述胺基功能化多硅氧烷化合物的使用量为锂盐和溶剂总质量的0.1%
–
5%；有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、乙酸乙酯、丙酸丙酯中的一种或两种以上；所述的导电锂盐选自六氟磷酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、高氯酸锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂中的一种或两种以上；特别地，作为锂离子电池电解液高压、高低温添加剂的应用，改善高镍三元电池、高电压钴酸锂电池以及锰酸锂电池的循环稳定性。
[0011]锂离子电池正极材料使用高镍三元（LiNi
x
Co
y
Mn
z
O2，x+y+z=1，x≥0.6）、锰酸锂（LMO）或钴酸锂（LiCoO2）体系。
[0012]本专利技术还保护一种锂电池，包括含有正极活性材料的正极片、含有负极活性材料的负极片、锂电池隔膜和锂离子电池电解液，锂离子电池电解液包括锂盐、有机溶剂和所述胺基功能化多硅氧烷化合物。
[0013]本专利技术的有益效果如下：本专利技术提供了一种新的胺基功能化多硅氧烷化合物，具有适中的离子电导率，可作为电解液添加剂应用于锂离子电池。在商业碳酸酯电解液中仅少量添加本专利技术的胺基功能化多硅氧烷化合物后，可明显降低电池的阻抗，提高电池的循环寿命，尤其提高电池的高温性能。本专利技术的胺基功能化多硅氧烷化合物可以在正极表面形成稳定的表面（CEI）膜，抑制六氟磷酸锂盐的水解，减少氢氟酸的产生，从而有效降低金属离子的溶出。尤其在高镍三元电池，高电压钴酸锂电池以及锰酸锂电池中，该类化合物表现出优异的性能，可明显提高电池的长期循环稳定性。
附图说明
[0014]图1为实施例1化合物TS(EO)2N的核磁氢谱图；图2为实施例1化合物TS(EO)2N的核磁碳谱图；图3为实施例2化合物TS(EO)1N的核磁氢谱图；图4为实施例2化合物TS(EO)1N的核磁碳谱图；图5为实施例3化合物M
‑
TS(EO)1N的核磁氢谱图；图6为实施例4与对比例1中NCM811/石墨电池的常温循环性能测试；图7为实施例4与对比例1中NCM811/石墨电池的阻抗测试；图8为实施例5与对比例2中高压LCO/石墨电池的高温60℃循坏性能测试；图9为实施例5与对比例2中高压LCO/石墨电池的阻抗测试；图10为实施例6与对比例3中LMO/Li电池的高温55℃循环性能测试；图11为实施例6与对比例3中LMO/Li电池的阻抗测试；图12 为实施例6与对比例3中LMO/Li电池高温循环后的SEM图；图13为实施例7与对比例4中石墨/Li电池的常温循环性能测试；图14为实施例7与对比例4中石墨/Li电池的阻抗测试。
具体实施方式
[0015]以下是对本专利技术的进一步说明，而不是对本专利技术的限制。
[0016]实施例1：TS(EO)2N的合成在Ar气氛下，在250 ml双颈烧瓶中加入N,N
‑
二甲基
‑2‑
[2
‑
(2
‑
丙烯
‑1‑
基氧基)乙氧基]‑
乙胺 (51.9 g, 0.30 mol)，1,1,1,3,3,5,5
‑
七甲基三硅氧烷 (70 g, 0.31 mol)和适量氯铂酸，在90 o
C将反应混合物搅拌24 h。待反应结束后经多次减压蒸馏得到无色透明液体，产率为75%。TS(EO)2N的（b.p.: 147℃, 3 mmHg）。核磁1H
‑
NMR和
13
C
‑
NMR谱图分别见图1
‑
2。
[0017]TS(EO)2N：1H
‑
NMR(400 MHz, CDCl3): δ 3.37
‑
3.31(m, 6H), 3.17
‑
3.14(t，J = 6 Hz, 2H), 2.26
‑
2.23(t，J = 6 Hz, 4H), 2.00(s, 6H), 1.39
‑
1.31(m, 2H), 0.22
‑
0.18(m, 2H),
ꢀ‑
0.17(s, 18H),
ꢀ‑
0.25(s, 3H). 13
C
‑
NMR (100 MHz, CDCl3): δ 73.1, 69.7, 69.4, 68.7, 58.2, 45.1, 22.5, 12.8, 1.1,
ꢀ‑
1.1.电导率测试结果参见表1。
[0018]表1实施例2：TS(EO)1N的合成
在Ar气氛下，在250 ml双颈烧瓶中加入N,N
‑
二甲基
‑2‑
丙基
‑2‑
烯氧基乙醇胺 (55.3 g、0.43 mol)，1,1,1,3,3,5,5
‑
七甲基三硅氧烷 (100 g、0.45 mol)和适量氯铂酸，在90 ℃搅拌24 h。待反应完成后经多次减压蒸馏得到无色透明液体，产率为75%。TS(EO)1N的（b.p.:110 ℃，1.95 mmHg）。核磁1H
‑
NMR和
13
C
‑
NMR谱图见图3
‑
4。电导率测试结果参见表1。
[0019]TS(EO)1N：1H
‑
NMR(400 MHz, CDCl3):δ 3.20
‑
3.16(m, 2H), 3.08
‑
3.04(m, 2H), 2.18
‑
2.15(m, 2H), 1.93(s, 6H), 1.33
‑
1.26(m, 2H), 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.式Ⅰ所示的胺基功能化多硅氧烷化合物：Ⅰ其中n=1~4的整数，R1选自C1
‑
C5烷基、烷氧基中的任一种；R2、R3和R4选自烷基、烷氧基、
‑
(CH2)3(OCH2CH2)
x
N(CH3)2，其中x=1
‑
3，且R2、R3和R4必须有一个基团选自
‑
(CH2)3(OCH2CH2)
x
N(CH3)2。2.权利要求1所述胺基功能化多硅氧烷化合物的应用，其特征在于，所述胺基功能化多硅氧烷化合物作为锂离子电池电解液材料。3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，锂离子电池电解液包括锂盐、有机溶剂和权利要求1所述胺基功能化多硅氧烷化合物。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张灵志，闫晓丹，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：发明
国别省市：