二氟磷酸基氟硼酸锂作为主锂盐的应用及其电解液制造技术

本发明专利技术公开一种二氟磷酸基氟硼酸锂作为主锂盐的应用及其电解液，所述应用包括：将下式(I)所示的二氟磷酸基氟硼酸锂作为主锂盐以(10wt％,30wt％]范围内的添加量用于锂离子电池电解液中：式中，x+y＝4，x≥0且y≥1，x、y为正整数。本发明专利技术二氟磷酸基氟硼酸锂作为主锂盐应用时，具有良好的热稳定性、溶解性和电导率，且能增加电池界面稳定性，抑制电池高温存储产气。抑制电池高温存储产气。

【技术实现步骤摘要】
二氟磷酸基氟硼酸锂作为主锂盐的应用及其电解液


[0001]本专利技术涉及电池电解液领域，尤其是锂离子电池电解液，特别涉及一种二氟磷酸基氟硼酸锂作为主锂盐的应用，及含所述二氟磷酸基氟硼酸锂的锂离子电池电解液。

技术介绍

[0002]电解质体系是锂离子电池不可或缺的组成部分，其性质决定着锂离子电池性能的好坏，如电解质的分解电压限制了电池的最高电压，其电导率限制了电池的放电电流大小等。目前大部分的电解质体系是将电解质盐溶解在有机非质子溶剂中组成的，商业上采用的典型电解质盐为六氟磷酸锂(LiPF6)。尽管LiPF6基电解质具有较好的电导率以及可以钝化铝集流体等优点，但LiPF6稳定性差，易水解产生HF、PF5等加速电解液副反应的发生，加速电解液变色、分解等，从而导致电池性能下降。
[0003]除了六氟磷酸锂之外，现有技术还提及双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、双三氟甲磺酰亚胺锂(LiTFSI)、四氟硼酸锂(LiBF4)、双草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、二氟双草酸磷酸锂(LiDFOP)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)等可作为主锂盐应用，但这些物质或由于电导率、或由于溶解度、或由于与铝集流体兼容性、或由于安全性等因素，均不能在产业化生产中替代六氟磷酸锂作为主锂盐使用，仅能作为添加剂使用，或需要配合六氟磷酸锂共同作为主锂盐使用。
[0004]双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂作为主锂盐的稳定性优于LiPF6，且不容易产生HF。但其在电势超过3.6V vs.Li+/Li时，会与Al集流体形成(CF3SO2)2N]3Al，该物质稳定且非常易溶，会不断腐蚀铝集流体，造成电池内短路加剧、电池性能衰减。
[0005]四氟硼酸锂具有较好的稳定性、不易水解产生HF，且不存在腐蚀Al集流体的现象，但LiBF4在电解液中的电导率较低，循环性能和倍率性能较差，一般仅作为添加剂使用，作为主锂盐使用无法满足电池循环性能。
[0006]双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟双草酸磷酸锂等具有较好的电极/电解液界面成膜效果，能改善电池电化学性能。但这类盐溶解性较差，且阴离子中含有草酸根受热易分解产生CO2等气体加剧电池膨胀，所以仅能作为电解液添加剂使用，无法加大添加量作为主锂盐使用。
[0007]高氯酸锂易爆安全性差，六氟砷酸锂(LiAsF6)毒性较大，这些缺陷限制了它们作为电解液主锂盐的使用。
[0008]因此，寻求一种稳定性好、溶解性好、电导率高，不会劣化电池各项性能的主锂盐，且可完全替代六氟磷酸锂在产业化生产中应用，是非常必要的。

技术实现思路

[0009]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种二氟磷酸基氟硼酸锂作为主锂盐的应用及含所述二氟磷酸基氟硼酸锂的锂离子电池电解液。
[0010]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0011]二氟磷酸基氟硼酸锂作为主锂盐的应用，包括：将下式(I)所示的二氟磷酸基氟硼酸锂作为主锂盐以(10wt％,30wt％]的添加量用于锂离子电池电解液中：
[0012][0013]式中，x+y＝4，x≥0且y≥1，x、y为正整数。
[0014]具体地，所述二氟磷酸基氟硼酸锂选自下式结构中的至少一种：
[0015][0016]作为优选，所述二氟磷酸基氟硼酸锂选自下式(I)和/或(II)所示结构：
[0017][0018]本专利技术上述(10wt％,30wt％]的添加量为半开半闭区间，表示二氟磷酸基氟硼酸锂的添加量在10wt％～30wt％之间，但不包含10wt％，包含30wt％。
[0019]作为优选，二氟磷酸基氟硼酸锂作为主锂盐以[12wt％,20wt％]的添加量用于锂离子电池电解液中，也即，二氟磷酸基氟硼酸锂的添加量为12wt％～20wt％。
[0020]更为优选地，二氟磷酸基氟硼酸锂作为主锂盐以[12wt％,16wt％]的添加量用于锂离子电池电解液中，也即，二氟磷酸基氟硼酸锂的添加量为12wt％～16wt％。
[0021]本专利技术所述二氟磷酸基氟硼酸锂可替代六氟磷酸锂用于锂离子电池电解液中，使得电解液中无需加入六氟磷酸锂，提高电解液的稳定性，也不易产生HF、PF5等物质加速电池使用过程中的副反应。
[0022]本专利技术还提供一种锂离子电池电解液，包括主锂盐、非水溶剂，以及上述任一所述的二氟磷酸基氟硼酸锂，且所述二氟磷酸基氟硼酸锂在电解液中的添加量为(10wt％,30wt％]，优选添加量为[12wt％,20wt％]，更优选添加量为[12wt％,16wt％]。
[0023]为了提高电池的综合性能，所述电解液中还包括基础添加剂，所述基础添加剂选自磺酸酯类化合物、硫酸酯类化合物、氟代碳酸酯类化合物、不饱和碳酸酯类化合物或含氟锂盐类化合物的至少一种，用量占电解液总量的0.1wt％～5.0wt％，所述基础添加剂及其添加量的选择，可根据不同的电解液配方性能需求进行选择，在此不做具体限定。
[0024]所述磺酸酯类化合物选自1,3
‑
丙磺酸内酯、1,3
‑
丙烯磺酸内酯、1,4
‑
丁磺酸内酯或甲烷二磺酸亚甲酯中的至少一种；
[0025]所述硫酸酯类化合物选自硫酸乙烯酯、4
‑
甲基硫酸乙烯酯、4
‑
氟代硫酸乙烯酯或4,4'
‑
联硫酸乙烯酯中的至少一种；
[0026]所述氟代碳酸酯类化合物选自氟代碳酸乙酯、双氟代碳酸乙烯酯或三氟甲基碳酸丙烯酯中的至少一种；
[0027]所述不饱和碳酸酯类化合物选自碳酸亚乙烯酯和/或乙烯基碳酸乙烯酯；
[0028]所述含氟锂盐类化合物选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、四氟草酸磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、三草酸磷酸锂中至少一种。
[0029]本专利技术所述非水溶剂采用电解液中常用溶剂即可。作为优选，所述非水溶剂选自C3～C6碳酸酯类化合物、C3～C8羧酸酯类化合物、砜类化合物或醚类化合物中的至少一种。
[0030]其中：所述C3～C6碳酸酯类化合物选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、氟代碳酸乙烯酯或二氟代碳酸乙烯酯中的至少一种；
[0031]所述C3～C8羧酸酯类化合物选自γ
‑
丁内酯、乙酸甲酯、丙酸甲酯、丁酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸丙酯或氟代乙酸乙酯中的至少一种；
[0032]所述砜类化合物选自环丁砜、二甲基亚砜、二甲基砜或二乙基砜中的至少一种；
[0033]所述醚类化合物选自三甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚或1,1,2,2
‑
四氟乙基
‑
2,2,3,3
‑
四氟丙基醚中的至少一种。
[0034]本专利技术还提供一种锂离子电池，包括正极、负极、隔膜，以及上述任一所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.二氟磷酸基氟硼酸锂作为主锂盐的应用，其特征在于：将下式(I)所示的二氟磷酸基氟硼酸锂作为主锂盐以(10wt％,30wt％]范围内的添加量用于锂离子电池电解液中：式中，x+y＝4，x≥0且y≥1，x、y为正整数。2.根据权利要求1所述的二氟磷酸基氟硼酸锂作为主锂盐的应用，其特征在于：所述二氟磷酸基氟硼酸锂选自下式结构中的至少一种：3.根据权利要求1或2所述的二氟磷酸基氟硼酸锂作为主锂盐的应用，其特征在于：二氟磷酸基氟硼酸锂作为主锂盐以12.0wt％～20wt％的添加量用于锂离子电池电解液中。4.根据权利要求1所述的二氟磷酸基氟硼酸锂作为主锂盐的应用，其特征在于：所述二氟磷酸基氟硼酸锂替代六氟磷酸锂用于锂离子电池电解液中。5.一种锂离子电池电解液，包括主锂盐、非水溶剂，其特征在于：所述主锂盐为权利要求1
‑
4任一所述的二氟磷酸基氟硼酸锂，在电解液中的添加量为(10wt％,30wt％]。6.根据权利要求5所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述二氟磷酸基氟硼酸锂在电解液中的添加量为12.0wt％～20wt％。7.根据权利要求5所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述电解液中还包括基础添加剂，所述基础添加剂选自磺酸酯类化合物、硫酸酯类化合物、氟代碳酸酯类化合物、不饱和碳酸酯类化合物或含氟锂盐类化合物的至少一种，用量占电解液总量的0.1wt％～5.0wt％；所述磺酸酯类化合物选自1,3
‑
丙磺酸内酯、1,3
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丙烯磺酸内酯、1,4
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丁磺酸内酯或甲烷二磺酸亚甲酯中的至少一种；所述硫酸酯类化合物选自硫酸乙烯酯、4
‑
甲基...

【专利技术属性】
技术研发人员：马国强，徐冲，周荧，严红，丁祥欢，
申请(专利权)人：浙江中蓝新能源材料有限公司中化蓝天集团有限公司，
类型：发明
国别省市：