含氧基硅烷添加剂、电解液和锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供了一种含氧基硅烷添加剂、电解液和锂离子电池。该含氧基硅烷添加剂包括式I所示的结构：式I；其中，R1表示H、取代或未取代的C1~C

【技术实现步骤摘要】
含氧基硅烷添加剂、电解液和锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，具体而言，涉及一种含氧基硅烷添加剂、电解液和锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池凭借高比能量、循环寿命长及高比功率等优势，已经在很多领域如手机、电脑、新能源汽车等领域发挥重要作用。其中，磷酸铁锂电池基于高安全性、低成本等优势被在动力市场被广泛应用，但能量密度相对较低、续航里程有限，限制了其进一步的应用。相对而言，高镍三元电池能量密度高、倍率好，已经广泛应用与新能源市场，尤其是一些对倍率性能要求较高的领域。为了进一步提高电池的性能，必须要求电池具有较低阻抗，这是由于电池阻抗过高，不仅会影响电池容量，还会增加电池产热，产热严重时更会产生安全问题，因此降低电池阻抗十分必要。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的在于提供一种含氧基硅烷添加剂、电解液和锂离子电池，以解决现有技术中电池阻抗过高的问题。
[0004]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种含氧基硅烷添加剂，该含氧基硅烷添加剂包括式I所示的结构：
[0005]式I；
[0006]其中，R1表示H、取代或未取代的C1~C
20
的烷基、取代或未取代的C1~C
20
的烯基、取代或未取代的苯基中的任意一种，各R2、各R3、各R4均分别独立地表示H、取代或未取代的C1~C6的烷基中的任意一种。
[0007]进一步地，R1表示H、C1~C
10
的直链或支链烷基、C1~C
10
的烯基、苯基中的任意一种；优选各R2、各R3、各R4均分别独立地表示H、C1~C6的直链或支链烷基中的任意一种。
[0008]进一步地，R1表示H、甲基、乙烯基中的任意一种，优选各R2、各R3、各R4均分别独立地表示H和/或甲基；更优选地，各R2相同，各R3相同，各R4相同。
[0009]进一步地，含氧基硅烷添加剂选自、
、中的任意一种。
[0010]为了实现上述目的，根据本专利技术的另一个方面，提供了一种电解液，该电解液包括锂盐、溶剂、添加剂，该电解液包括一种或多种上述含氧基硅烷添加剂。
[0011]进一步地，添加剂还包括除含氧基硅烷添加剂之外的其他添加剂，其他添加剂选自氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、甲基二磺酸亚甲酯、1,3
‑
丙烷磺内酯、1,4
‑
丁烷磺内酯、1,3
‑
丙烯磺酸内酯、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、苯砜、聚醚砜中的一种或多种；优选常规添加剂选自碳酸亚乙烯酯和1,3
‑
丙烷磺内酯的组合，优选常规添加剂的重量为电解液总重量的1~5%。
[0012]进一步地，锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟草酸磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂盐、甲基磺酸锂、双草酸硼酸锂、高氯酸锂中的一种或多种，优选锂盐为六氟磷酸锂、六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂盐的组合、六氟磷酸锂和二氟草酸硼酸锂的组合中的任意一种；优选溶剂包括碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、乙酸丙酯、乙酸乙酯、丙酸丙酯中的一种或多种。
[0013]进一步地，锂盐的重量为电解液总重量的10~20%；优选含氧基硅烷添加剂的重量为电解液总重量的1~10%。
[0014]根据本专利技术的又一方面，提供了一种锂离子电池，锂离子电池包括正极、负极、电解液和设置在正极和负极之间的隔膜，该电解液为上述电解液。
[0015]进一步地，正极包括三元材料，优选三元正极材料为镍钴锰酸锂三元材料，更优选三元材料的通式为Li[Ni
x
Co
y
Mn
z
]O2，其中，x，y，z的取值满足：0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，且0＜x≤1；优选负极包括负极材料，优选负极材料包括天然石墨、人造石墨、硅中的一种或多种。
[0016]应用本专利技术的技术方案，本申请的添加剂可以与溶剂化的锂离子结合，活化正负极中锂离子的嵌入或脱出。具体地，硅氧烷官能团中的氧原子孤对电子可以与氢氧离子发生化学反应，硅可以结合氟离子，在添加剂与锂离子结合及后续反应过程中，HF被消耗并抑制了HF的产生，防止征集被腐蚀，同时增加锂离子电导率，降低电池DCR；最终，在正负极表面生成LiF等相关界面成膜组分，可以有效隔离电解液，提高了电池的倍率性能。相比于传统的硅氧烷分子，本专利技术中的添加剂为三硅氧烷分子，每个Si周围连接三个硅氧烷，加强了硅氧烷基团的在电解液反应中的作用，进而保护了金属电极及电解液成分，稳定了电池的反应界面，提升了电池的安全性。
具体实施方式
[0017]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本专利技术。
[0018]如
技术介绍
所分析的，由于电池阻抗过高，不仅会影响电池容量，还会增加电池产热，产热严重时更会产生安全问题。为了解决上述问题，本申请提供了一种含氧基硅烷添加
剂、电解液和锂离子电池。
[0019]在本申请一种典型的实施方式中，提供了一种含氧基硅烷添加剂，该含氧基硅烷添加剂包括式I所示的结构：
[0020]式I；其中，R1表示H、取代或未取代的C1~C
20
的烷基、取代或未取代的C1~C
20
的烯烃基、取代或未取代的苯基中的任意一种，各R2、各R3、各R4均分别独立地表示H、取代或未取代的C1~C6的烷基中的任意一种。
[0021]本申请的添加剂可以与溶剂化的锂离子结合，活化正负极中锂离子的嵌入或脱出。具体地，硅氧烷官能团中的氧原子孤对电子可以与氢氧离子发生化学反应，硅可以结合氟离子，在添加剂与锂离子结合及后续反应过程中，HF被消耗并抑制了HF的产生，防止征集被腐蚀，同时增加锂离子电导率，降低电池DCR；最终，在正负极表面生成LiF等相关界面成膜组分，可以有效隔离电解液，提高了电池的倍率性能。相比于传统的硅氧烷分子，本专利技术中的添加剂为三硅氧烷分子，每个Si周围连接三个硅氧烷，加强了硅氧烷基团的在电解液反应中的作用，进而保护了金属电极及电解液成分，稳定了电池的反应界面，提升了电池的安全性。
[0022]为了进一步降低电池的DCR并增加锂离子电导率，在一些实施例中，R1表示H、C1~C
10
的直链或支链烷基、C1~C
10
的烯烃基、苯基中的一种；优选各R2、各R3、各R4均分别独立地表示H、C1~C6的直链或支链烷基中的任意一种。
[0023]在一些实施例中，R1表示H、甲基、乙烯基中的任意一种，各R2、各R3、各R4均分别独立地表示H和/或甲基；更优选地，各R2相同，各R3相同，各R4相同。
[0024]在一些实施例中，含氧基硅烷添加剂可以选自、、中的任意一种。
[0025]在本申请另一种典型的实施方式中，提供了一种电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含氧基硅烷添加剂，其特征在于，所述含氧基硅烷添加剂包括式I所示的结构：式I；其中，R1表示H、取代或未取代的C1~C
20
的烷基、取代或未取代的C1~C
20
的烯基、取代或未取代的苯基中的任意一种，各R2、各R3、各R4均分别独立地表示H、取代或未取代的C1~C6的烷基中的任意一种。2.根据权利要求1所述的含氧基硅烷添加剂，其特征在于，所述R1表示H、C1~C
10
的直链或支链烷基、C1~C
10
的烯基、苯基中的任意一种；各所述R2、各所述R3、各所述R4均分别独立地表示H、C1~C6的直链或支链烷基中的任意一种。3.根据权利要求1所述的含氧基硅烷添加剂，其特征在于，所述R1表示H、甲基、乙烯基中的任意一种，各所述R2、各所述R3、各所述R4均分别独立地表示H和/或甲基；和/或各所述R2相同，各所述R3相同，各所述R4相同。4.根据权利要求1至3中任一项所述的含氧基硅烷添加剂，其特征在于，所述含氧基硅烷添加剂选自、、中的任意一种。5.一种电解液，所述电解液包括锂盐、溶剂、添加剂，其特征在于，所述电解液包括一种或多种权利要求1至4中任一项所述的含氧基硅烷添加剂。6.根据权利要求5所述的电解液，其特征在于，所述添加剂还包括除所述含氧基硅烷添加剂之外的其他添加剂和/或常规添加剂，所述其他添加剂选自氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、甲基二磺酸亚甲酯、1,3
‑
丙烷磺内酯、1,4
‑
丁烷磺内酯、1,3
‑
丙烯磺酸内酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨小龙，梁大宇，刘欣，黄波，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：