一种锂电池电解液添加剂、电解液和锂电池制造技术

本发明专利技术公开了一种锂电池电解液添加剂、电解液和锂电池。涉及锂离子电池技术领域。上述添加剂，包括以下结构：其中，R1与R2分别独立选自氢原子、C1‑8烷基、C2‑8烯基、氟取代基、氟基取代C1‑8烷基、磺酰基、氟代磺酰基、磺酸基、或氟代磺酸基；其中，R3、R4和R5分别独立选自氢原子、C1‑8烷基、卤素、卤素取代C1‑8烷基、羟基、腈基、或苯基中的至少一种；其中，R1、R2、R3、R4和R5中至少有一个选自氟取代基或氟基取代C1‑8烷基。本发明专利技术的锂电池电解液添加剂，能够提高电池的循环稳定性和耐过充能力。力。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池电解液添加剂、电解液和锂电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，尤其是涉及一种锂电池电解液添加剂、电解液和锂电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有能量密度高、自放电率低、使用温度范围宽广、循环寿命长、无记忆效应等显著优点，被广泛应用于3C数码、新能源汽车、储能电站以及航空航天等领域。当中，电解液在锂离子电池中起着运输离子的作用，是至关重要的部分。锂离子电池在首次充电过程中，电解液会与负极反应形成一层SEI膜，SEI膜对锂离子电池的主要电性能(如循环寿命、自放电和功率等)有着重要影响。但是随着充放电的进行，SEI膜可能会发生溶解、分解、破裂、重组或增厚等现象，使电池性能逐渐衰减；尤其是当锂离子电池在高温状态下使用时，劣化速度会大大加快。出于对电池能量密度的需求，现在电池的电压越来越高，而在高电压时，正极活性物质处于缺锂状态，其具有很强的氧化性，易使与它直接接触的电解液氧化分解，同时伴随着大量气体的产生；此外，处于过度缺锂状态的正极活性物质较不稳定，易发生一些副反应。
[0003]现有技术中，主要是通过在电解液中添加过充添加剂或阻燃添加剂来提高锂离子电池的安全性。如添加2
’
,4
’‑
二甲基
‑
2,4
‑
二氟联苯作为过充添加剂、如添加磷腈化合物与硅原子的结合产物作为阻燃添加剂、如添加苯或联苯结构的添加剂，以此来提高电池的过充性能及阻燃性能，从而提高电池的安全性。然而上述现有技术虽然能提高锂离子电池的安全性，但同时由于过充添加剂或阻燃添加剂的加入，会增大锂离子电池的内阻及K值，导致锂离子电池的循环及高低温性能均下降，这无疑会对锂离子电池的电性能造成不良的影响。
[0004]基于此，亟需开发一种新型的锂电池电解液添加剂以解决上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的第一个技术问题是：
[0006]提供一种添加剂。
[0007]本专利技术所要解决的第二个技术问题是：
[0008]提供一种所述添加剂的制备方法。
[0009]本专利技术所要解决的第三个技术问题是：
[0010]所述添加剂的应用。
[0011]本专利技术还提出一种电解液，该电解液包括所述的添加剂。
[0012]本专利技术还提出一种锂离子电池，包括正极、负极、隔膜和所述的电解液。
[0013]为了解决所述第一个技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0014]一种添加剂，包括以下结构：
[0015][0016]其中，R1与R2分别独立选自氢原子、C1‑8烷基、C2‑8烯基、氟取代基、氟基取代C1‑8烷基、磺酰基、氟代磺酰基、磺酸基、或氟代磺酸基；
[0017]其中，R3、R4和R5分别独立选自氢原子、C1‑8烷基、卤素、卤素取代C1‑8烷基、羟基、腈基、或苯基中的至少一种；
[0018]其中，R1、R2、R3、R4和R5中至少有一个选自氟取代基或氟基取代C1‑8烷基。
[0019]根据本专利技术的实施方式，所述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：
[0020]所述添加剂的结构中，在苯环上设有邻对位的环氧基，该环氧基失电子时，会使得环氧基上剩余电子在苯环上发生共振，当将添加剂用于电池时，能够在一定程度上能够缓解电池过充对循环稳定性的影响。进一步的，所述添加剂的结构中，在其中之一的环氧基上设有
‑
N
‑
P＝S
‑
的共振结构，当另外两环氧基失去电子时，苯环与
‑
N
‑
P＝S
‑
共振，使得所述添加剂拥有了动态的自调节能力，能够维持添加剂结构的稳定性。进一步的，所述添加剂的结构中的结构失去电子时，
‑
C＝C
‑
和
‑
C＝O
‑
可以和苯环、
‑
N
‑
P＝S
‑
发生共振，进一步扩大电子的共振范围，当将添加剂用于电池时，扩大的共振范围能够保证所述添加剂氧化还原反应时中间体的稳定性，进一步维持添加剂结构的稳定性，进一步促进电解液的稳定性。
[0021]所述添加剂的结构中，
‑
N
‑
P＝S
‑
的结构中还含有P基团与S原子，当将添加剂用于电池时，在电池循环过程中，P基团可以产生阻燃的磷自由基，起到阻燃的效果；S原子可以毒化正极材料的活性位点，降低电解液材料对正极的强氧化性，提高正极的循环稳定性能。
[0022]所述添加剂的结构中，其中，R1、R2、R3、R4和R5中至少有一个选自氟取代基或氟基取代C1‑8烷基，从而保证氟元素的存在，当将添加剂用于电池时，使得电池负极材料的表面于电池循环前形成一层稳定的SEI膜，进一步提高电池的循环稳定性和能量密度。
[0023]根据本专利技术的一种实施方式，所述R3、R4和R5分别独立选自氢原子、C1‑6烷基或卤素取代C1‑6烷基。
[0024]根据本专利技术的一种实施方式，所述添加剂的制备原料包括化合物A、化合物B和化合物C；
[0025]其中，化合物A的结构式为：
[0026][0027]其中，化合物B的结构式为:
[0028][0029]其中，化合物C为的结构式为：
[0030][0031]其中，M1和M2分别独立选自卤素或羟基。
[0032]为了解决所述第二个技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0033]一种制备所述添加剂的方法，包括以下步骤：
[0034]混合化合物A与化合物B于第一溶剂中，加热，经反应，得到中间产物；
[0035]混合中间产物、化合物C、钯催化剂、氟盐和芳基硼酸于第二溶剂中，加热，经反应，得到所述添加剂。
[0036]根据本专利技术的一种实施方式，化合物A与化合物B的摩尔比为1
‑
2：1
‑
3。
[0037]根据本专利技术的一种实施方式，化合物A与化合物B的摩尔比为1
‑
1.1：1
‑
3。
[0038]根据本专利技术的一种实施方式，化合物A与化合物B的摩尔比为1
‑
1.3：1
‑
3。
[0039]根据本专利技术的一种实施方式，化合物A与化合物B的摩尔比为1
‑
1.5：1
‑
3。
[0040]根据本专利技术的一种实施方式，化合物A与化合物B的摩尔比为1
‑
1.8：1
‑
3。
[0041]根据本专利技术的一种实施方式，化合物C的用量为2
‑
5mol。
[0042]根据本专利技术的一种实施方式，化合物C的用量选自以下任一种用量或者任两种用量构成的区间：2mol、3mol、4mol、5mol。
[0043]根据本专利技术的一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种添加剂，其特征在于：包括以下结构：其中，R1与R2分别独立选自氢原子、C1‑8烷基、C2‑8烯基、氟取代基、氟基取代C1‑8烷基、磺酰基、氟代磺酰基、磺酸基、或氟代磺酸基；其中，R3、R4和R5分别独立选自氢原子、C1‑8烷基、卤素、卤素取代C1‑8烷基、羟基、腈基、或苯基中的至少一种；其中，R1、R2、R3、R4和R5中至少有一个选自氟取代基或氟基取代C1‑8烷基。2.根据权利要求1所述的一种添加剂，其特征在于：所述R3、R4和R5分别独立选自氢原子、C1‑6烷基或卤素取代C1‑6烷基。3.根据权利要求1所述的一种添加剂，其特征在于：所述添加剂的制备原料包括化合物A、化合物B和化合物C；其中，化合物A的结构式为：其中，化合物B的结构式为:其中，化合物C为的结构式为：
其中，M1和M2分别独立选自卤素或羟基。4.一种制备如权利要求1至3任一项所述的添加剂的方法，其特征在于：包括以下步骤：混合化合物A与化合物B于第一溶剂中，加热，经...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海杰，邵俊华，孔东波，张利娟，
申请(专利权)人：湖南法恩莱特新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：