【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池电解液，具体涉及一种适用于锂离子电池的宽温区、高倍率多功能电解液添加剂及含有该添加剂的有机电解液。
技术介绍
1、锂离子电池由于能量密度大、工作电压高及循环寿命长等优势，成为当下电子产品、新能源汽车及储能等行业应用最为广泛的商业电池。目前，常用的氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯和丙磺酸内酯等电解液添加剂，能在一定程度上实现电池性能提升。但是，随着技术不断发展，行业和社会需求对锂离子电池性能提出了更高要求，尤其是低温和高温环境下，电池的充放电性能不佳，这严重制约了锂离子电池进一步应用。
2、因此需要开发新的锂离子电池电解液添加剂技术，进一步改善提升其高低温性能、倍率性能及循环稳定性等性能，以此扩展锂离子电池应用范围，使其满足不断发展的社会需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有问题，提供了一种适用于锂离子电池的宽温区、高倍率多功能电解液添加剂及含有该添加剂的有机电解液。
2、本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、一种适用于锂离子电池的宽温区、高倍率多功能电解液添加剂，所述多功能锂离子电池电解液添加剂为苯磺酸类化合物，所述苯磺酸类化合物的结构式如下所示：
4、
5、进一步地，所述苯磺酸类化合物的结构式中的r和r1选自不存在、取代或未取代的c1-c10烷基、取代或未取代的c1-c10烷卤基、取代或未取代的苯环，取代或未取代的苯衍生物，取代或未取代的5-12元芳杂环烃。
6、进一步地
7、包含上述添加剂的有机电解液，其添加剂选自如式1～8所示化合物中的至少一种，所述式1～8的具体结构式如下：
8、
9、
10、
11、进一步地，所述添加剂的重量为所述电解液总重量的0.1wt％-5.0wt％。
12、进一步地，所述电解液总重量的0.5wt％-3.0wt％。
13、进一步地，所述电解液的制备方法为：
14、(1)在室温下，水分和氧气含量均小于0.1ppm的ar填充手套箱中，将电解质盐溶解于有机溶剂中，制成空白电解液；
15、(2)将上述添加剂加入上述空白电解液，制得电解液。
16、进一步地，步骤(1)中所述的电解质盐选自电解质锂盐，所述电解质锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂中的一种或两种以上。所述电解质盐的重量为所述电解液总重量的11wt％-18wt％。
17、进一步地，步骤(1)中所述的有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯及碳酸甲乙酯中的一种或多种。所述电解质有机溶剂的重量为所述电解液总重量的77wt％-88.9wt％。
18、在初期充放电过程中，苯磺酸类化合物会优先于溶剂发生还原和氧化分解，因此其具有优异的成膜能力。在阴极表面苯磺酸类化合物分子失去电子后打开o-s键形成-oso2-基团，参与形成稳定致密且均匀的cei膜结构，以此在充放电过程中保持阴极结构完整没有裂纹，有效地减少了过渡金属离子的溶解。并在cei膜中引入了一些具有极性的s基基团，形成roso2li，li2so3及li2so4等产物，这能促进li+扩散从而降低电池极化，提高电池电压平台，使电池在室温条件和高放电倍率下表现出优异的倍率性能。
19、同时在石墨阳极表面上，苯磺酸类化合物获得电子，产生c-f和li-f等富含氟化基团的还原产物，促进并参与形成薄且致密均匀的sei层保护膜。将电极与电解质分离，抑制溶剂持续分解反应，有效避免了hf等碳酸盐溶剂分解产物对石墨阳极持续腐蚀。同时，薄的sei界面膜缩短了li+的扩散路径，在电极表面上产生具有低电阻的界面层，降低了阳极界面电阻。使池在不同放电倍率下实现了更高的电压平台。
20、随着充放电循环进行，含有苯磺酸类化合物添加剂的电解液能在电极/电解液界面处形成致密、均匀稳定的保护膜，保持正负极结构完整与稳定，减少副反应。从而提高了锂离子电池在较宽温度范围内的容量保持率，使其具有较长的循环寿命和优异的倍率性能，扩展了锂离子电池应用场景，并为高能量密度锂离子电池的发展提供了技术路径。
21、本专利技术相比现有技术具有以下优点：
22、本文专利技术了一种锂离子电池用多功能电解液添加剂及及含有该添加剂的有机电解液。其中多功能电解液添加剂为苯磺酸类化合物，按1wt％苯磺酸类化合物与锂盐、有机溶剂配合制备有机电解液。含有苯磺酸类化合物添加剂的电解液在锂离子电池充放电过程中，于阴极表面形成均匀致密的cei膜，并使sei膜在阳极表面保持稳定，能维持正负电极结构完整，同时抑制电解液分解、减少副反应。将此多功能电解液添加剂及其电解液应用于常规商业锂离子电池时，能使电池在-20℃-45℃温度范围内具有较高容量保持率和较长循环寿命，同时具备优异的倍率性能。从而扩展电池应用场景，具有极佳的商业化前景。
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1.一种适用于锂离子电池的宽温区、高倍率多功能电解液添加剂，其特征在于，所述多功能锂离子电池电解液添加剂为苯磺酸类化合物，所述苯磺酸类化合物的结构式如下所示：
2.根据权利要求1所述一种适用于锂离子电池的宽温区、高倍率多功能电解液添加剂，其特征在于，所述苯磺酸类化合物的结构式中的R和R1选自不存在、取代或未取代的C1-C10烷基、取代或未取代的C1-C10烷卤基、取代或未取代的苯环，取代或未取代的苯衍生物，取代或未取代的5-12元芳杂环烃。
3.根据权利要求1所述一种适用于锂离子电池的宽温区、高倍率多功能电解液添加剂，其特征在于，若有取代，苯环上其他位置也可单取代或多取代；取代基为卤素原子、甲基、甲氧基、三氟甲基、氰基、硝基、醛基、羧基。若R1为苯、苯衍生物以及芳杂环化合物，则环上也可单取代或多取代；取代基为卤素原子、甲基、甲氧基、三氟甲基、氰基、硝基、醛基，羧基。
4.包含权利要求1～3任一所述添加剂的有机电解液，其特征在于，其添加剂选自如式1～8所示化合物中的至少一种，所述式1～8的具体结构式如下：
5.根据权利要求4所述一种含
6.根据权利要求5所述一种含有适用于锂离子电池的宽温区、高倍率多功能电解液添加剂的有机电解液，其特征在于，所述电解液的制备方法为：
7.根据权利要求6所述一种含有适用于锂离子电池的宽温区、高倍率多功能电解液添加剂的有机电解液，其特征在于，步骤(1)中所述的电解质盐选自电解质锂盐，所述电解质锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂中的一种或两种以上。所述电解质盐的重量为所述电解液总重量的11wt％-18wt％。
8.根据权利要求6所述一种含有适用于锂离子电池的宽温区、高倍率多功能电解液添加剂的有机电解液，其特征在于，步骤(1)中所述的有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯及碳酸甲乙酯中的一种或多种。所述电解质有机溶剂的重量为所述电解液总重量的77wt％-88.9wt％。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于锂离子电池的宽温区、高倍率多功能电解液添加剂，其特征在于，所述多功能锂离子电池电解液添加剂为苯磺酸类化合物，所述苯磺酸类化合物的结构式如下所示：
2.根据权利要求1所述一种适用于锂离子电池的宽温区、高倍率多功能电解液添加剂，其特征在于，所述苯磺酸类化合物的结构式中的r和r1选自不存在、取代或未取代的c1-c10烷基、取代或未取代的c1-c10烷卤基、取代或未取代的苯环，取代或未取代的苯衍生物，取代或未取代的5-12元芳杂环烃。
3.根据权利要求1所述一种适用于锂离子电池的宽温区、高倍率多功能电解液添加剂，其特征在于，若有取代，苯环上其他位置也可单取代或多取代；取代基为卤素原子、甲基、甲氧基、三氟甲基、氰基、硝基、醛基、羧基。若r1为苯、苯衍生物以及芳杂环化合物，则环上也可单取代或多取代；取代基为卤素原子、甲基、甲氧基、三氟甲基、氰基、硝基、醛基，羧基。
4.包含权利要求1～3任一所述添加剂的有机电解液，其特征在于，其添加剂选自如式1～8所示化合物中的至少一种，所述式1～8的具...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑阳，向康林，杨乾晨，伍韵琪，
申请(专利权)人：成都宏博奥新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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