一种电解液及其制备方法和锂电池技术

一种电解液及其制备方法和锂电池，属于能源技术领域。锂电池包括电解液、正极片、负极片以及隔膜。其中，电解液包括溶剂、锂盐和2

【技术实现步骤摘要】
一种电解液及其制备方法和锂电池


[0001]本申请涉及二次电池
，具体而言，涉及一种电解液及其制备方法和锂电池。

技术介绍

[0002]商品锂电池具有能量和功率密度高、无记忆效应、循环寿命长和环境友好等优点，其应用正迅速从消费电子品领域拓展到电动汽车和新能源储能领域。
[0003]然而，近年来，随着锂电池的大规模推广应用，在世界范围内，每年都会发生大量和锂电池滥用热失控相关的安全事故，学术界和产业界也在不断重视和加强对锂电池安全性的探究和提高。造成热失控(冒烟、起火燃烧、爆炸)的滥用条件主要有机械滥用(如挤压、针刺)、电滥用(如过充、内部短路)和热滥用(如过热冲击)等，电解液在锂电池热失控过程中扮演的角色非常关键。
[0004]因此，发展高安全性阻燃电解液是最经济简单的策略，能够有效降低锂电池热失控燃烧爆炸风险(概率)，并极大降低热失控带来的人员财产伤害。

技术实现思路

[0005]基于上述的不足，本申请提供了一种电解液及其制备方法和锂电池，以部分或全部地改善相关技术中锂电池热失控的问题。
[0006]本申请是这样实现的：
[0007]在第一方面，本申请的示例提供了一种电解液，包括溶剂、锂盐和添加剂；添加剂包括式(1)所示的2
‑
(双(2
‑
氧基
‑
1,3
‑
二氧基
‑4‑
基)甲氧基)磷酰氧基丙烯基化合物：
[0008][0009]其中，R1和R2均独立选自氢原子、氟取代或未取代的C1～C6的链状烷基、C3～C12的环烷基、C2～C6的烯烃基或炔烃基、C6～C12的环状烯烃基、氰基、C1～C5的腈基、甲氧基、乙氧基、苯基、苯环衍生物基团以及五元或六元的杂环基团中的一种。
[0010]在上述实现过程中，电解液中添加有2
‑
(双(2
‑
氧基
‑
1,3
‑
二氧基
‑4‑
基)甲氧基)磷
酰氧基丙烯基化合物，具有较好的阻燃效果和锂离子电池负极兼容性，能够提高锂离子电池阻燃性的同时还能降低添加剂对锂离子电池的电化学性能的负面影响。并且，添加剂中包含有碳碳双键，在高温下能够聚合形成高分子化合物，覆盖在锂离子电池正负极和隔膜表面，增大界面阻抗，阻断锂离子的传输，导致电池断路，防止电池热失控的进一步进行。
[0011]结合第一方面，在本申请可选的实施方式中，添加剂中，R1及R2均独立选自氢原子、C1～C6的链状烷基、C3～C12的环烷基、C2～C6的烯烃基或炔烃基、C6～C12的环状烯烃基；
[0012]可选的，添加剂中，R1及R2均独立选自氢原子、C1～C6的链状烷基、C3～C12的环烷基；
[0013]可选的，添加剂中，R1及R2均选自氢原子；
[0014]可选的，添加剂占电解液总质量的0.1％～20％。
[0015]在上述实现过程中，添加剂占电解液总质量的0.1％～20％，能够在保证阻燃效果的同时降低添加剂对锂电池的电化学性能的不良影响。
[0016]结合第一方面，在本申请可选的实施方式中，溶剂为碳酸酯、羧酸酯或硫酸酯及其氟代衍生物溶剂；
[0017]可选的，溶剂选自碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、三氟代碳酸丙烯酯、γ
‑
丁内酯、γ
‑
戊内酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、甲基三氟乙基碳酸酯、碳酸二乙酯、(2,2,2)
‑
三氟乙基碳酸酯、乙酸乙酯、二氟乙酸乙酯、丙酸丙酯、磺内酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、甲硫醚、二乙基亚硫酸酯、甲酸甲酯、丙烯酸甲酯和丁酸甲酯中的至少一种。
[0018]结合第一方面，在本申请可选的实施方式中，锂盐选自六氟磷酸锂、高氯酸锂、二氟磷酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲基磺酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、六氟铝酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、六氟砷酸锂和全氟烷基磺酰甲基锂中的至少一种；
[0019]可选的，锂盐占电解液总质量的10～20％。
[0020]结合第一方面，在本申请可选的实施方式中，电解液还包括辅助添加剂；辅助添加剂为1,3
‑
丙烷磺内酯、1,4
‑
丁烷磺内酯、丙烯基
‑
1,3
‑
磺酸内酯、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、亚硫酸丁烯酯、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、双氟磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂、二氟草酸磷酸锂、二氟磷酸锂和四氟硼酸锂中的至少一种。
[0021]在上述实现过程中，添加辅助添加剂能够进一步提高含有该电解液的锂电池的电化学性能。
[0022]在第二方面，本申请实施例提供了一种电解液的制备方法，制备方法包括：将溶剂、锂盐和添加剂混合制成电解液。添加剂包括式(1)所示的2
‑
(双(2
‑
氧基
‑
1,3
‑
二氧基
‑4‑
基)甲氧基)磷酰氧基丙烯基化合物：
[0023][0024]制备方法还包括添加剂的制备：
[0025]步骤A：获取式(2)所示的中间物：
[0026][0027]步骤B：将中间物与式(3)混合，在23～27℃温度下，式(2)的氯基与式(3)的羟基反应；式(3)的结构如下：
[0028][0029]其中，式(1)中的R1和R2与式(3)中的R1和R2一一对应，R1和R2均独立选自氢原子、氟取代或未取代的C1～C6的链状烷基、C3～C12的环烷基、C2～C6的烯烃基或炔烃基、C6～C12的环状烯烃基、氰基、C1～C5的腈基、甲氧基、乙氧基、苯基、苯环衍生物基团以及五元或六元的杂环基团中的一种。
[0030]根据上述制备方法，可以制备获得含有2
‑
(双(2
‑
氧基
‑
1,3
‑
二氧基
‑4‑
基)甲氧基)磷酰氧基丙烯基化合物添加剂的电解液，具有较好的阻燃效果和锂离子电池负极兼容性，
能够在提高锂离子电池阻燃性的同时还能降低添加剂对锂离子电池的电化学性能的负面影响。并且，添加剂中包含有碳碳双键官能团，在高温下能够聚合形成高分子化合物，覆盖在锂离子电池正负极和隔膜表面，增大界面阻抗，阻断锂离子的传输，导致电池断路，防止电池热失控的进一步进行。
[0031]结合第二方面，在本申请可选的实施方式中，步骤A包括：
[0032]将POCl3与1,2
‑
碳酸甘油在0～3℃下反应；
[0033]可选的，将POCl3、1,2
‑
碳酸甘油、氯仿和三乙胺在4
‑
二甲氨基吡啶(DMAP)催化剂作用下，在0～3℃温度下反应；将反应后的原液进行蒸馏除质，洗涤；
[0034]步骤(B)中，式(3)为乙烯醇；
[0035]可选的，将中间物、乙烯醇、氯仿和三乙胺在4
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括溶剂、锂盐和添加剂；所述添加剂包括式(1)所示的2
‑
(双(2
‑
氧基
‑
1,3
‑
二氧基
‑4‑
基)甲氧基)磷酰氧基丙烯基化合物：其中，R1及R2均独立选自氢原子、氟取代或未取代的C1～C6的链状烷基、C3～C12的环烷基、C2～C6的烯烃基或炔烃基、C6～C12的环状烯烃基、氰基、C1～C5的腈基、甲氧基、乙氧基、苯基、苯环衍生物基团，以及五元或六元的杂环基团中的一种。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述添加剂中，所述R1及R2均独立选自氢原子、C1～C6的链状烷基、C3～C12的环烷基、C2～C6的烯烃基或炔烃基、C6～C12的环状烯烃基；可选的，所述添加剂中，所述R1及R2均独立选自氢原子、C1～C6的链状烷基、C3～C12的环烷基；可选的，所述添加剂中，所述R1及R2均选自氢原子；可选的，所述添加剂占所述电解液的总质量的0.1％～20％。3.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于，所述溶剂为碳酸酯、羧酸酯或硫酸酯及其氟代衍生物溶剂；可选的，所述溶剂选自碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、三氟代碳酸丙烯酯、γ
‑
丁内酯、γ
‑
戊内酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、甲基三氟乙基碳酸酯、碳酸二乙酯、(2,2,2)
‑
三氟乙基碳酸酯、乙酸乙酯、二氟乙酸乙酯、丙酸丙酯、磺内酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、甲硫醚、二乙基亚硫酸酯、甲酸甲酯、丙烯酸甲酯、丁酸甲酯中的至少一种。4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述锂盐选自六氟磷酸锂、高氯酸锂、二氟磷酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲基磺酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、六氟铝酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、六氟砷酸锂和全氟烷基磺酰甲基锂中的至少一种；可选的，所述锂盐占所述电解液总质量的10～20％。5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液还包括辅助添加剂；所述辅助添加剂为1,3
‑
丙烷磺内酯、1,4
‑
丁烷磺内酯、丙烯基
‑
1,3
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磺酸内酯、...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙艳光，黄东海，吴承仁，李进，
申请(专利权)人：广汽埃安新能源汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：