一种环状胺类功能性电解液添加剂、电解液及锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供了一种环状胺类功能性电解液添加剂、电解液及锂离子电池，电解液添加剂为1,4

【技术实现步骤摘要】
一种环状胺类功能性电解液添加剂、电解液及锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池非水电解液添加剂
，特别涉及一种环状胺类功能性电解液添加剂、电解液及锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有工作电压高、循环寿命长、比能量密度大、对环境友好等突出优点，是目前极具发展前景的二次电池。目前锂离子电池的正极材料主要是由含锂的过渡金属氧化物构成，其中正极材料中的过渡金属元素溶解是一种非常普遍的现象，溶解的过渡金属元素会迁移到负极表面，破坏SEI膜，造成容量的不可逆衰减，特别是Mn元素的溶解是导致锂离子电池循环过程中寿命不断衰减的重要原因。通常，采用正极材料结构改性以及电解液中加入添加剂等方法，可以有效抑制锰的溶解和沉积，进而提高电池的循环性能。
[0003]向电解液中引入添加剂的方法工艺简单、效果显著，是目前改善锰基锂离子电池容量衰减的研究热点。如专利技术专利(申请公布号CN 112216869 A)公布了一种涉及改善镍锰酸锂电化学性能的高电压电解液添加剂，该添加剂通过在镍锰酸锂表面构筑稳定的CEI膜，避免氢氟酸对电极的腐蚀，从而抑制镍锰酸锂结构中锰溶解，提升循环性能。专利技术专利(申请公布号CN 112117490 A)公开了一种包含锰元素的正极活性材料的锂离子二次电池电解液添加剂，这种添加剂通过正负极有效成膜，抑制正极锰溶出，减少锰对负极的破坏，从而提升锰基锂离子电池的循环性能和存储性能。专利技术专利(申请公布号CN114843500A)提供了一种涉及锂离子电池富锂锰基正极材料稳定界面的构筑的电解液添加剂，这种添加剂通过清除电池运行过程中产生的氢氟酸，并且在富锂锰基电极表面形成富含LiF的CEI膜，来增加电池的循环稳定性。
[0004]目前已公开的专利技术专利中，用于锰基锂离子电池的电解质添加剂主要包括：正极成膜添加剂，负极成膜添加剂，以及氢氟酸清除剂等。然而，既能络合过渡金属离子、抑制其在负极的沉积，还能主动降低电解液中氢氟酸含量的多功能电解质添加剂的研究较少。
[0005]因此，本申请设计一种性能优良的环状胺类功能性电解液添加剂，来抑制负极锰沉积、提高电解液稳定性以及电解液电极界面稳定性，从而提升锰基锂离子电池循环性能。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种环状胺类功能性电解液添加剂、电解液及锂离子电池，其目的是为了解决
技术介绍
存在的上述问题。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术的实施例提供了一种环状胺类功能性电解液添加剂、电解液及锂离子电池。
[0008]根据本专利技术实施例的一方面，本专利技术提供了一种环状胺类功能性电解液添加剂，所述环状胺类功能性电解液添加剂为1,4
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二甲基哌嗪，1,4
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二乙基哌嗪，三乙烯二胺，六亚甲基四胺，N,N,4
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三甲基哌嗪
‑1‑
乙胺或六甲基六环烯中的至少一种。
[0009]进一步的，所述环状胺类电解液添加剂的结构式如下：
[0010][0011]根据本专利技术实施例的一方面，本专利技术提供了一种电解液，包括锂盐、有机溶剂、添加剂；所述添加剂为权利要求1所述的环状胺类功能性电解液添加剂。
[0012]进一步的，所述锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双草酸硼酸锂、双氟草酸硼酸锂中的至少一种。
[0013]进一步的，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯中的至少一种。
[0014]进一步的，所述锂盐的质量占电解液总质量的10％～20％。
[0015]进一步的，所述有机溶剂的质量占电解液总质量的75％～85％。
[0016]进一步的，所述环状胺类功能性电解液添加剂的质量占电解液总质量的0.01％～5％。
[0017]根据本专利技术实施例的一方面，本专利技术提供了一种锂离子电池，包括正极、负极、隔膜和电解液，所述电解液为上述的电解液。
[0018]进一步的，所述正极包括正极活性材料、导电剂和粘结剂。
[0019]进一步的，所述正极活性材料为尖晶石锰酸锂材料、磷酸铁锂材料、钴酸锂材料、镍钴锰三元正极材料、镍锰酸锂材料、富锂锰基正极材料中的任意一种。
[0020]本专利技术的上述方案有如下的有益效果：
[0021]本专利技术的环状胺类功能性电解液添加剂，具有良好的电化学稳定性和热稳定性，能与过渡金属离子络合，稳定已经溶解在电解液中的过渡金属离子，抑制过渡金属离子对电解液组分的破坏以及在负极的沉积，提高含锰的锂离子电池的循环充放电库仑效率，明显提升循环稳定性；同时能与HF反应，避免电解液酸值升高，抑制HF对界面膜的破坏及正、负极材料的溶解，从而提高材料稳定性，减少正极与电解液的副反应。本专利技术应用到锂离子电池中，可稳定溶解电解液中的过渡金属离子，同时降低电解液酸度，保护正负极界面膜，明显改善锂离子电池，尤其是锰基锂离子电池的容量保持率以及高温性能。
[0022]本专利技术的电解液，采用上述功能性添加剂，配合锂盐、有机溶剂，制备的电解液具有优良的循环性能和高温性能。
[0023]本专利技术的锂离子电池，通过在电解液中添加环状胺类电解液添加剂，可以满足锂
离子电池的性能要求，改善锂离子电池的循环性能。
具体实施方式
[0024]为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。
[0025]除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本专利技术的保护范围。
[0026]除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0027]本专利技术针对现有的问题，提供了一种环状胺类功能性电解液添加剂、电解液及锂离子电池。
[0028]根据本专利技术实施例的一方面，本专利技术提供了一种环状胺类功能性电解液添加剂，所述环状胺类功能性电解液添加剂为1,4
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二甲基哌嗪，1,4
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二乙基哌嗪，三乙烯二胺，六亚甲基四胺，N,N,4
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三甲基哌嗪
‑1‑
乙胺或六甲基六环烯中的至少一种。
[0029]进一步的，所述环状胺类电解液添加剂的结构式如下：
[0030][0031]根据本专利技术实施例的一方面，本专利技术提供了一种电解液，包括锂盐、有机溶剂、添加剂；所述添加剂为权利要求1所述的环状胺类功能性电解液添加剂。
[0032]进一步的，所述锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双草酸硼酸锂、双氟草酸硼酸锂中的至少一种。
[0033]进一步的，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯中的至少一种。
[0034]进一步的，所述锂盐的质量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环状胺类功能性电解液添加剂，其特征在于，所述环状胺类功能性电解液添加剂为1,4
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二甲基哌嗪，1,4
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二乙基哌嗪，三乙烯二胺，六亚甲基四胺，N,N,4
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三甲基哌嗪
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乙胺或六甲基六环烯中的至少一种。2.一种电解液，其特征在于，包括锂盐、有机溶剂、添加剂；所述添加剂为权利要求1所述的环状胺类功能性电解液添加剂。3.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于，所述锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双草酸硼酸锂、双氟草酸硼酸锂中的至少一种。4.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、碳酸二甲酯、碳酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜果春，郑婷婷，王接喜，王志兴，郭华军，李新海，彭文杰，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：