锂离子电池用含磷化合物、非水电解液和锂离子电池制造技术

本申请公开了一种锂离子电池用含磷化合物、非水电解液和锂离子电池。本申请中，提供了一种锂离子电池用添加剂，所述含磷化合物具有式(I)所示结构，其中R1和R2基团如本申请上下文所述，该含磷化合物添加在非水电解液中，可显著降低电池的内阻，特别是降低电池快充时的内阻。内阻。内阻。内阻。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池用含磷化合物、非水电解液和锂离子电池


[0001]本专利技术涉及二次电池领域，特别涉及一种锂离子电池用含磷化合物、非水电解液和锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池作为可充电电池，其具有能量密度高、自放电小和循环寿命长等优势，被广泛应用于电动汽车、智能电网和小型化电子设备等领域。近年来，为提高锂离子电池的能量密度，市场上大量使用高比容量和高反应电位的三元正极材料。三元正极材料相比磷酸铁锂虽然大幅提高了能量密度，但是由于其在充放电循环时的体积变化明显，正极活性物质发生快速相变，当正极活性材料暴露在空气或湿度较大的环境中时，其表面的反应活性迅速增加，在存储或循环期间会与非水电解液中的易燃的非水溶剂作用产生过量的气体，当快充情况下充电电流较大时，电池体系的温度迅速升高，存在极高的爆炸风险。
[0003]为缓解这种现象，现有技术中尝试在非水电解液中添加碳酸亚乙酯等电解液添加剂在电极上形成SEI膜来改善电池的寿命和稳定性，然而，当这些材料用于包含高容量三元正极材料的电池时，电芯内阻明显较多，严重影响锂离子传导性能。
[0004]除此之外，在三元锂离子电池快速充电过程中常常伴随着电池内阻的骤增，电池内部动力学性能被破坏，产生析锂现象，加剧电池破裂和爆炸的风险，限制了高比容量和高反应电位的三元正极材料的进一步商业化。
[0005]因此，本领域迫切需要研究可以低成本地解决上述问题的方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池用含磷化合物，添加在在锂离子电池电解液中可以起到抵抗内阻增加的作用，有效降低电池快充时的内阻。
[0007]本专利技术的另一目的在于提供一种非水电解液。
[0008]本专利技术的另一目的在于提供一种锂离子电池。
[0009]本专利技术的另一目的在于提供降低锂离子电池快充内阻的方法。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术第一方面提供了一种锂离子电池用含磷化合物，所述含磷化合物具有式(I)所示结构，
[0011][0012]其中，R1选自C1‑6烷基、至少一个氢原子被R1‑1取代的C1‑6烷基、C2‑6烯基、至少一个氢原子被R1‑1取代的C2‑6烯基、C3‑6环烷基、至少一个氢原子被R1‑1取代的C3‑6环烷基，
[0013]R1‑1选自卤素、硝基、
‑
N(R
a
R
b
)、苯基，R
a
和R
b
独立地为氢或C1‑4烷基；
[0014]R2选自C1‑6烷基、至少一个氢原子被R2‑1取代的C1‑6烷基、C2‑
12
烯基、至少一个氢原子被R2‑1取代的C2‑
12
烯基、苯基、至少一个氢被R2‑1取代的苯基，
[0015]R2‑1选自卤素、苯基，C1‑4烷基、羟基、至少一个氢被卤素取代的C1‑4烷基、至少一个氢被R2‑
11
取代的苯基C1‑4烷基，
[0016]R2‑
11
为羟基或C1‑4烷氧基。
[0017]在一些优选的方案中，所述C1‑6烷基为C1‑4烷基，所述C1‑4烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基或叔丁基。
[0018]在一些优选的方案中，所述C2‑6烯基为C2‑4烯基，所述C2‑4烯基为乙烯基、1
‑
丙烯基、2
‑
丙烯基、1
‑
正丁烯基、2
‑
正丁烯基、3
‑
正丁烯基、1
‑
异丁烯基、2
‑
异丁烯基或1,3
‑
丁二烯基。
[0019]在一些优选的方案中，所述C3‑6环烷基为环丙烷基、环丁烷基、环戊烷基或环己烷基。
[0020]在一些优选的方案中，所述C1‑4烷氧基为甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基、异丁氧基或叔丁氧基。
[0021]在一些优选的方案中，所述卤素为氟、氯、溴或碘。
[0022]在一些优选的方案中，R1为甲基、乙基、正丙基、异丙基、R1‑1取代的甲基、R1‑1取代的乙基、R1‑1取代的正丙基、R1‑1取代的异丙基、环己烷基或R1‑1取代的环己烷基，
[0023]R1‑1为溴、硝基、
‑
NH2、
[0024]在一些优选的方案中，R1为甲基、乙基、异丙基、环己烷基、为甲基、乙基、异丙基、环己烷基、
[0025]在一些优选的方案中，R2为甲基、乙基、正丙基、正丁基、苯基、乙烯基、1
‑
丙烯基、2
‑
丙烯基、至少一个氢被R2‑1取代的甲基、至少一个氢被R2‑1取代的正丙基、至少一个氢被R2‑1取代的乙烯基、至少一个氢被R2‑1取代的苯基，
[0026]R2‑1为三氟甲基、氟、苯基或至少一个氢被R2‑
11
取代的苯基，R2‑
11
为羟基、甲氧基、乙氧基、正丙氧基或异丙氧基。
[0027]在一些优选的方案中，R2为甲基、乙基、正丙基、正丁基、2
‑
丙烯基、苯基、至少一个氢被苯基取代的正丙基、至少一个氢被苯基取代的乙基、至少一个氢被三氟甲基取代的乙烯基、至少一个氢被氟取代的乙烯基、至少一个氢被三氟甲基和/或氟取代的乙烯基、至少一个氢被苯基取代的乙烯基、至少一个氢被R2‑
11
取代的苯基，R2‑
11
为羟基或甲氧基。
[0028]在一些优选的方案中，R2为甲基、乙基、正丙基、正丁基、2
‑
丙烯基、苯基、丙烯基、苯基、
[0029]在一些优选的方案中，所述含磷化合物选自以下结构中任一种或几种的组合：
[0030][0031][0032]在一些优选的方案中，所述含磷化合物选自
中至少一种。
[0033]本专利技术的第二方面提供了一种非水电解液，所述非水电解液包括非水溶剂、电解质，和本专利技术第一方面所述的含磷化合物。
[0034]在一些优选的方案中，所述电解液还包括添加剂，所述添加剂包括：具有碳碳双键或碳碳三键不饱键和/或氟原子的环状碳酸酯、环状磺酸内酯和环状硫酸内酯中至少一种，优选至少两种；例如具有碳碳双键或碳碳三键不饱键和/或氟原子的环状碳酸酯和环状磺酸内酯。
[0035]在一些优选的方案中，所述添加剂包括：具有碳碳双键或碳碳三键不饱键和/或氟原子的环状碳酸酯、环状磺酸内酯和环状硫酸内酯。
[0036]在一些优选的方案中，所述具有碳碳双键或碳碳三键不饱键和/或氟原子的环状碳酸酯选自碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、双氟代碳酸乙烯酯(DFEC)、或其组合；更优选为碳酸亚乙烯酯(VC)。
[0037]在一些优选的方案中，所述环状磺酸内酯包括1,3
‑
丙烷磺酸内酯(PS)、1,4
‑
丁烷磺酸内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池用含磷化合物，其特征在于，所述含磷化合物具有式(I)所示结构，其中，R1选自C1‑6烷基、至少一个氢原子被R1‑1取代的C1‑6烷基、C2‑6烯基、至少一个氢原子被R1‑1取代的C2‑6烯基、C3‑6环烷基、至少一个氢原子被R1‑1取代的C3‑6环烷基，R1‑1选自卤素、硝基、
‑
N(R
a
R
b
)、苯基，R
a
和R
b
各自独立地为氢或C1‑4烷基；R2选自C1‑6烷基、至少一个氢原子被R2‑1取代的C1‑6烷基、C2‑
12
烯基、至少一个氢原子被R2‑1取代的C2‑
12
烯基、苯基、至少一个氢被R2‑1取代的苯基，R2‑1选自卤素、苯基，C1‑4烷基、羟基、至少一个氢被卤素取代的C1‑4烷基、至少一个氢被R2‑
11
取代的苯基C1‑4烷基，R2‑
11
为羟基或C1‑4烷氧基。2.根据权利要求1所述的含磷化合物，其特征在于，所述C1‑6烷基为C1‑4烷基，所述C1‑4烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基或叔丁基；和/或，所述C2‑6烯基为C2‑4烯基，所述C2‑4烯基为乙烯基、1
‑
丙烯基、2
‑
丙烯基、1
‑
正丁烯基、2
‑
正丁烯基、3
‑
正丁烯基、1
‑
异丁烯基、2
‑
异丁烯基或1,3
‑
丁二烯基；和/或，所述C3‑6环烷基为环丙烷基、环丁烷基、环戊烷基或环己烷基；和/或，所述C1‑4烷氧基为甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基、异丁氧基或叔丁氧基；和/或，所述卤素为氟、氯、溴或碘。3.根据权利要求1所述的含磷化合物，其特征在于，R1为甲基、乙基、正丙基、异丙基、R1‑1取代的甲基、R1‑1取代的乙基、R1‑1取代的正丙基、R1‑1取代的异丙基、环己烷基或R1‑1取代的环己烷基，R1‑1为溴、硝基、
‑
NH2、和/或，R2为甲基、乙基、正丙基、正丁基、苯基、乙烯基、1
‑
丙烯基、2
‑
丙烯基、至少一个氢被R2‑1取代的甲基、至少一个氢被R2‑1取代的正丙基、至少一个氢被R2‑1取代的乙烯基、至少一个氢被R2‑1取代的苯基，R2‑1为三氟甲基、氟、苯基或至少一个氢被R2‑
11
取代的苯基，R2‑
11
为羟基、甲氧基、乙氧基、正丙氧基或异丙氧基。4.根据权利要求1所述的含磷化合物，其特征在于，R1为甲基、乙基、异丙基、环己烷基、和/或，R2为甲基、乙基、正丙基、正丁基、2
‑
丙烯基、苯基、至少一个氢被苯基取代的正丙基、至少一个氢被苯基取代的乙基、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王子沅，王仁和，余乐，
申请(专利权)人：远景睿泰动力技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：