【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池，具体涉及一种电解液添加剂及其制备方法、电解液和锂离子电池。
技术介绍
1、入21世纪以来，锂离子电池发展迅速，更高能量密度的锂电池已成为未来趋势，追求更高能量密度的锂离子电池的同时，安全性能的要求也变得越来越高。
2、锂离子电池由正极、负极、隔膜以及电解液组成，电解液作为电池的“血液”，作为在电池内部传输锂离子的重要载体，在电池充放电过程中，锂离子电解液作为介质，实现正极与负极之间的可逆穿梭。然而，电极(尤其是正极)与电解液之间的密切接触会引发一系列副反应，这是导致电池容量衰减和结构退化的重要原因之一，进而影响锂离子电池的实际使用性能。特别地，在高电压/高温下常用的电解液容易氧化分解，使形成的固态电解质界面(sei)膜不稳定，通过在电解液中添加功能成膜添加剂，从而使在正极/负极和电解液之间构建稳定的正极-电解液界面(cei)膜和sei膜，可以有效地提高锂离子电池的电化学性能。
3、目前主流的应用于锂离子电解液的正极成膜添加剂主要可以分为四种，包括无机固体添加剂、电氧化聚合型添加剂、磷酸酯类添加剂和氟代有机物添加剂。无机固体添加剂在电解液中的溶解性较差，对电解液的导电率会产生负面影响，同时导致实际应用存在分散不均匀的问题；电化学氧化聚合型添加剂则很容易产生自放电现象，添加量过少则无法很好的隔绝电解液与正极，添加量过多则会造成阻抗过大；磷酸酯类添加剂和氟代有机物添加剂由于能够形成较为稳定的cei膜，使得正极材料和电解液隔离而具有较好的应用前景，然而现有的磷酸酯类添加剂和氟代有机物添加
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种电解液添加剂及其制备方法、电解液和锂离子电池。所述电解液添加剂可以在正极表面分解形成高压稳定且低阻抗的界面膜，提高锂离子快速传导能力，同时添加剂结构中含有的吸电子基团可以稳定正极表面的过渡金属，抑制正极界面与电解液的副反应，从而提升电池于高电压下的电化学性能表现。此外，结构中包含磺酸基团和含氟基团可以在负极分解形成稳定低阻抗的sei膜，抑制高温产气，显著提升锂离子电池于高电压下的循环性能与高温性能。
2、为达到此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种电解液添加剂，其结构式如式(a)所示；
4、
5、其中，r1和r2独立的选自丙腈基、三甲基硅烷基、三氟乙烷基、乙酸甲酯基、c1～c4的饱和烃基或c2～c4的不饱和烯基，x1、x2或x3独立的选自碳原子或氮原子，x2和x3不可同时为氮原子，r3、r5、r6为空、氢原子、氟原子、c1～c3的饱和烃基或氰基中的一种，r4、r7独立的选自氢原子、氟原子、甲基或氰基。
6、优选的，所述r1和r2独立的选自丙腈基、三甲基硅烷基、三氟乙烷基、乙酸甲酯基、c2～c4的饱和烃基或c3～c4的不饱和烯基，x1、x2或x3独立的选自碳原子或氮原子，x2和x3不可同时为氮原子，r3、r5、r6为空、氢原子、氟原子或氰基中的一种，r4、r7独立的选自氢原子或氰基。
7、优选的，所述结构式a所示化合物选自化合物(i)至化合物(viii)中的至少一种：
8、
9、第二方面，本专利技术提供了所述的电解液添加剂的制备方法，包括如下步骤：
10、将式(b)所述的化合物和式(c)所述的化合物在催化剂和溶剂的存在下反应，即得所述电解液添加剂；
11、所述的式(b)和式(c)的结构式为：
12、
13、其中，r1和r2独立的选自丙腈基、三甲基硅烷基、三氟乙烷基、乙酸甲酯基、c1～c4的饱和烃基或c2～c4的不饱和烯基，x1、x2或x3独立的选自碳原子或氮原子，x2和x3不可同时为氮原子，r3、r5、r6为空、氢原子、氟原子、c1～c3的饱和烃基或氰基中的一种，r4、r7独立的选自氢原子、氟原子、甲基或氰基。
14、第三方面，本专利技术提供了一种电解液，包括锂盐、非水有机溶剂、第一电解液添加剂；
15、所述第一电解液添加剂为上述技术方案任意一项所述的电解液添加剂或根据上述技术方案所述的制备方法制备得到的电解液添加剂。
16、优选的，所述锂盐选自六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂或二氟二草酸磷酸锂中的任意一种或多种；
17、所述非水有机溶剂选自有机酯类溶剂、醚类溶剂、砜类溶剂或腈类溶剂中的任意一种或多种。
18、优选的，所述电解液还包括第二电解液添加剂；
19、所述第二电解液添加剂选自碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、双硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、1,3-丙烯磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、2,4-丁烷磺内酯、甲磺酸苯酯、甲烷二磺酸亚甲酯、n-苯基双(三氟甲烷磺酰)亚胺、三烯丙基磷酸酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯、亚磷酸三甲酯、亚磷酸三苯酯、四甲基亚甲基二磷酸酯、炔丙基磷酸酯、(2-烯丙基苯氧基)三甲硅烷、三(三甲基硅烷)硼酸酯、1,3,5-三烯丙基异氰脲酸酯、甲基丙烯酸异氰基乙酯、六亚甲基二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、1,3,6-己烷三腈或1,2-双(氰乙氧基)乙烷中的一种或多种。
20、优选的，所述锂盐占所述电解液的质量百分比为11～25％；所述非水有机溶剂占所述电解液的质量百分比为72～85％。
21、优选的，所述第一电解液添加剂占所述电解液的质量百分比为0.1～2％；所述第一电解液添加剂和第二电解液添加剂之和占所述电解液的质量百分比为2～5％。
22、第三方面，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；
23、所述电解液为上述技术方案中任一项所述的电解液。
24、优选的，所述正极的材料选自钴酸锂、锰酸锂、三元镍钴锰锂、镍锰酸锂、磷酸铁锂或磷酸锰铁锂中的任意一种；
25、所述负极的材料选自人造石墨、天然石墨、钛酸锂、金属锂、硅碳复合材料或氧化亚硅中的任意一种；
26、所述隔膜选自聚丙烯隔膜或聚乙烯隔膜。
27、优选的，所述结构式a所示的添加剂，应用于电池电解液中，能在电池正极形成cei界面膜；同时，还能在电池负极形成sei界面膜。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术提供了一种电解液添加剂，其可以在正极表面分解形成高压稳定且低阻抗的界面膜，提高锂离子快速脱嵌能力，稳定的正极界面缓解了过渡金属溶出，减少了正极界面与电解液的副反应，从而提升了钴酸锂电池于高电压下的电化学性能表现。此外，添加剂结构中的磺酸基团和含氟基团可以在负极诱导分解形成稳定低阻抗的sei膜，缓解高温下sei膜破裂诱发气体产生。本专利技术的添加剂应用到钴酸锂电池中，极大提升本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电解液添加剂，其特征在于，其结构式如式(A)所示；
2.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述结构式A所示化合物选自化合物(I)至化合物(VIII)中的至少一种：
3.权利要求1～2任意一项所述的电解液添加剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.一种电解液，其特征在于，包括锂盐、非水有机溶剂、第一电解液添加剂；
5.根据权利要求4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、四氟硼酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂或二氟二草酸磷酸锂中的任意一种或多种；
6.根据权利要求4所述的电解液，其特征在于，所述电解液还包括第二电解液添加剂；
7.根据权利要求4所述的电解液，其特征在于，
8.根据权利要求6所述的电解液，其特征在于，所述第一电解液添加剂占所述电解液的质量百分比为0.1～2％；所述第一电解液添加剂和第二电解液添加剂之和占所述电解液的质量百分比为2～5％。
9.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极、负极、隔膜和电解
10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极的材料选自钴酸锂、锰酸锂、三元镍钴锰锂、镍锰酸锂、磷酸铁锂或磷酸锰铁锂中的任意一种；
11.根据权利要求1～8任一项所述添加剂、9～10任一项所述锂离子电池，其特征在于，所述结构式A所示的添加剂，应用于电池电解液，在电池正极形成CEI界面膜；同时，在电池负极形成SEI界面膜。
...【技术特征摘要】
1.一种电解液添加剂，其特征在于，其结构式如式(a)所示；
2.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述结构式a所示化合物选自化合物(i)至化合物(viii)中的至少一种：
3.权利要求1～2任意一项所述的电解液添加剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.一种电解液，其特征在于，包括锂盐、非水有机溶剂、第一电解液添加剂；
5.根据权利要求4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、四氟硼酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂或二氟二草酸磷酸锂中的任意一种或多种；
6.根据权利要求4所述的电解液，其特征在于，所述电解液还包括第二电解液添加剂；
【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳志鹏，李立飞，周龙捷，张瑞敏，黄建，
申请(专利权)人：蓝固湖州新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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