【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池电解液领域，特别涉及一种三(三氟化硼)合磷酸锂组合物在电解液中抑制双氟磺酰亚胺锂和/或氟磺酸锂对铝集流体腐蚀的应用。
技术介绍
1、六氟磷酸锂(lipf6)是目前商业化的主锂盐，不仅可以进行离子导电，还可以通过水解产生hf从而在铝集流体表面形成alf3钝化铝集流体，同时分解产生pf5也可以与铝集流体表面的al2o3反应生成alf3钝化铝集流体。因此，在六氟磷酸锂作为主锂盐应用的体系中，一般不存在铝箔腐蚀问题。然而，六氟磷酸锂热稳定以及化学稳定性较差，易水解产生大量hf、pf5等物质加速电解液副反应的发生，一方面加速电解液变色，另一方面大量hf会破坏正负极与电解液之间的界面膜，从而加速电解液分解产气，并恶化阻抗增长以及过渡金属离子溶出，最终导致电池存储以及循环性能的快速恶化。
2、双氟磺酰亚胺锂(lifsi)性能优异，拥有更高的电导率、更高的电化学和热稳定性以及抗水解性，符合未来电池电解液发展趋势，具有作为主锂盐应用的前景。然而，在电势超过3.6v vs.li+/li时的高电压电池中，双氟磺酰亚胺锂会腐蚀铝集流体，造成电池短路，加剧电池产气并恶化循环存储性能，因此，为了避免对铝集流体的腐蚀，目前商业化电池中，双氟磺酰亚胺锂的添加量不超过5％。
3、氟磺酸锂类化合物也被发现作为添加剂应用于锂离子电池电解液中，专利cn106882820a公开了氟磺酸锂可显著提升电池，尤其是低温环境下电池的高输入输出特性(即电池具有内部电阻低的特性)，使其在低温快充领域具有非常广阔的应用前景。然而马国华等
4、目前，除了六氟磷酸锂之外，抑制铝集流体腐蚀的化合物主要有双草酸硼酸锂(libob)和二氟草酸硼酸锂(lidfob)，该类含硼草酸盐可以在正极表面分解产生albo3钝化铝集流体从而抑制其继续腐蚀。但由于草酸根的耐氧化性比较差，容易产生co2气体，影响电池的存储性能；另一方面，libob的使用还会导致电解液电导率降低，且形成界面膜阻抗高，影响电池的循环性能。
5、因此，提出一种有效抑制铝集流体腐蚀，同时抑制电池高温存储产气、抑制阻抗增长、改善电池循环性能的方法是十分必要且急需的。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提出三(三氟化硼)合磷酸锂在电解液中抑制双氟磺酰亚胺锂和/或氟磺酸锂对铝集流体腐蚀的应用。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
3、一种锂离子电池电解质在电解液中抑制铝集流体腐蚀的应用，具体地，将所述电解质添加到电解液中，电解质在铝集流体表面可能形成albo3和/或alf3，能钝化铝集流体从而抑制腐蚀，所述电解质为如下式(i)所示的三(三氟化硼)合磷酸锂，占电解液总质量的0.1～15wt％：
4、
5、同时，所述电解质还能够修饰电池界面成膜，尤其是负极，使得界面膜增加含p含f的成分，如lif、li3po4、氟磷酸锂等，从而降低电池内阻、抑制高温存储产气，改善常高温循环性能。
6、所述三(三氟化硼)合磷酸锂通过以下步骤获得：
7、以碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙腈、乙醚或乙二醇二甲醚中至少一种为溶剂，磷酸锂和三氟化硼或三氟化硼络合物在5～45℃下反应0.1h～72h，再采用常压蒸馏或减压蒸馏除去反应物中过量的三氟化硼获得所述三(三氟化硼)合磷酸锂。
8、所述三氟化硼络合物选自三氟化硼碳酸二甲酯络合物、三氟化硼碳酸甲乙酯络合物、三氟化硼碳酸二乙酯络合物、三氟化硼乙醚络合物或三氟化硼乙腈络合物中的至少一种。作为优选，所述三氟化硼络合物选自三氟化硼碳酸二甲酯络合物、三氟化硼碳酸甲乙酯络合物或三氟化硼碳酸二乙酯络合物中的至少一种。
9、本专利技术所述电解质应用于电解液中时，能抑制铝集流体腐蚀，尤其适合用于存在含有会对铝集流体产生腐蚀作用的添加剂体系，如双氟磺酰亚胺锂(lifsi)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(litfsi)、氟磺酸锂(liso3f)和三氟甲磺酸锂(cf3so3li)等。
10、因此，本专利技术还提供一种电解质组合物在电解液中的应用，所述电解质组合物包括：上述电解质，以及双氟磺酰亚胺锂和/或氟磺酸锂，所述双氟磺酰亚胺锂和/或氟磺酸锂的添加量占电解液总质量的0.1～15.0wt％
11、优选地，所述电解质的添加量占电解液总质量的0.5～5.0wt％，所述双氟磺酰亚胺锂和/或氟磺酸锂的添加量占电解液总质量的5.0～12.0wt％。
12、本专利技术还提供一种锂离子电池电解液，所述电解液包括：
13、六氟磷酸锂，添加量占电解液总质量的0～15.0wt％；
14、上述任一所述的电解质组合物；
15、有机溶剂和基础添加剂。
16、当电解液中不存在引起铝集流体腐蚀的物质，或引起铝集流体腐蚀的物质含量较低同时存在六氟磷酸锂的添加量较高时，也即，六氟磷酸锂的存在足以抑制铝集流体腐蚀时，从抑制铝集流体腐蚀的目的出发，本专利技术所述三(三氟化硼)合磷酸锂的添加并不是必须的。但仍可添加所述三(三氟化硼)合磷酸锂来修饰电极界面，改善电池电化学性能。
17、当双氟磺酰亚胺锂和/或氟磺酸锂在电解液中的添加量较高，如≥5.0wt％时，或电解液中六氟磷酸锂的含量较低或不存六氟磷酸锂时，双氟磺酰亚胺锂和/或氟磺酸锂的存在会使得铝集流体的腐蚀现象加剧，造成电池性能快速衰减。此时，通过添加所述三(三氟化硼)合磷酸锂能起到非常好的抑制铝集流体腐蚀的作用。
18、在一种具体的实施方式中，所述电解液由三(三氟化硼)合磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、基础添加剂和有机溶剂组成，所述三(三氟化硼)合磷酸锂占电解液总质量的0.5～5.0wt％，双氟磺酰亚胺锂占电解液总质量的5.0～12.0wt％，且所述三(三氟化硼)合磷酸锂的添加量：双氟磺酰亚胺锂的添加量≥1/2。在这些电解液中，三(三氟化硼)合磷酸锂可抑制双氟磺酰亚胺锂产生的铝集流体腐蚀，还可以抑制电池高温存储产气和阻抗增长，同时改善高温循环性能。
19、在另一种具体的实施方式中，所述电解液由三(三氟化硼)合磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、氟磺酸锂、基础添加剂和有机溶剂组成，所述三(三氟化硼)合磷酸锂占电解液总质量的0.5～5.0wt％，双氟磺酰亚胺锂占电解液总质量的5.0～12.0wt％，所述氟磺酸锂占电解液总质量的0.2～5.0wt％，且所述三(三氟化硼)合磷酸锂的添加量：双氟磺酰亚胺锂的添加量与氟磺酸锂的添加量之和≥1/2。在这些电解液中，三(三氟化硼)合磷酸锂可抑制双氟磺酰亚胺锂和氟磺酸锂产生的铝集流体腐蚀，同时电池高温本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种锂离子电池电解质在电解液中抑制铝集流体腐蚀的应用，其特征在于：所述电解质为如下式(I)所示的三(三氟化硼)合磷酸锂，占电解液总质量的0.1～15wt％：
2.根据权利要求1所述的锂离子电池电解质在电解液中抑制铝集流体腐蚀的应用，其特征在于：所述三(三氟化硼)合磷酸锂通过以下步骤获得：
3.一种电解质组合物在电解液中的应用，其特征在于：所述电解质组合物包括：权利要求1或2所述的三(三氟化硼)合磷酸锂，以及双氟磺酰亚胺锂和/或氟磺酸锂，所述双氟磺酰亚胺锂和/或氟磺酸锂的添加量占电解液总质量的0.1～15.0wt％。
4.根据权利要求3所述的电解质组合物在电解液中的应用，其特征在于：所述双氟磺酰亚胺锂和/或氟磺酸锂的添加量占电解液总质量的5.0～12.0wt％，所述三(三氟化硼)合磷酸锂的添加量占电解液总质量的0.5～5.0wt％。
5.一种锂离子电池电解液，其特征在于：所述电解液包括：
6.根据权利要求5所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述电解液由三(三氟化硼)合磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、基础添加剂和有机溶剂组成，
7.根据权利要求5所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述电解液由三(三氟化硼)合磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、氟磺酸锂、基础添加剂和有机溶剂组成，且所述三(三氟化硼)合磷酸锂的添加量：双氟磺酰亚胺锂的添加量与氟磺酸锂的添加量之和≥1/2。
8.根据权利要求5所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述电解液由六氟磷酸锂、三(三氟化硼)合磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂和/或氟磺酸锂、基础添加剂和有机溶剂组成，所述六氟磷酸锂的添加量占电解液总质量的0.1～15wt％，所述三(三氟化硼)合磷酸锂的添加量占电解液总质量的0.5～5.0wt％，所述双氟磺酰亚胺锂和/或氟磺酸锂的添加量占电解液总质量的5.0～12.0wt％。
9.根据权利要求8所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述电解液由六氟磷酸锂、三(三氟化硼)合磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、氟磺酸锂、基础添加剂和有机溶剂组成，且所述三(三氟化硼)合磷酸锂添加量的两倍与六氟磷酸锂的添加量之和：双氟磺酰亚胺锂添加量和氟磺酸锂添加量之和≥1/1。
10.根据权利要求5-9任一所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述有机溶剂选自C3～C6碳酸酯或氟代碳酸酯类化合物、C3～C8羧酸酯或氟代羧酸酯类化合物、砜类化合物或醚类化合物中的至少一种。
11.根据权利要求5-9任一所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述基础添加剂选自1,3-丙磺酸内酯、1,3-丙烯磺酸内酯、硫酸乙烯酯、4-甲基硫酸乙烯酯、4,4'-联硫酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、乙烯基碳酸乙烯酯、二氟磷酸锂、三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯或乙氧基五氟环三膦腈中的至少一种，任一基础添加剂的添加量占电解液总质量的0.1％～5.0wt％。
12.一种锂离子电池，包括正极、负极、隔膜，其特征在于：所述锂离子电池还包括权利要求5-11任一所述的电解液。
...【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池电解质在电解液中抑制铝集流体腐蚀的应用，其特征在于：所述电解质为如下式(i)所示的三(三氟化硼)合磷酸锂，占电解液总质量的0.1～15wt％：
2.根据权利要求1所述的锂离子电池电解质在电解液中抑制铝集流体腐蚀的应用，其特征在于：所述三(三氟化硼)合磷酸锂通过以下步骤获得：
3.一种电解质组合物在电解液中的应用，其特征在于：所述电解质组合物包括：权利要求1或2所述的三(三氟化硼)合磷酸锂，以及双氟磺酰亚胺锂和/或氟磺酸锂，所述双氟磺酰亚胺锂和/或氟磺酸锂的添加量占电解液总质量的0.1～15.0wt％。
4.根据权利要求3所述的电解质组合物在电解液中的应用，其特征在于：所述双氟磺酰亚胺锂和/或氟磺酸锂的添加量占电解液总质量的5.0～12.0wt％，所述三(三氟化硼)合磷酸锂的添加量占电解液总质量的0.5～5.0wt％。
5.一种锂离子电池电解液，其特征在于：所述电解液包括：
6.根据权利要求5所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述电解液由三(三氟化硼)合磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、基础添加剂和有机溶剂组成，且所述三(三氟化硼)合磷酸锂的添加量：双氟磺酰亚胺锂的添加量≥1/2。
7.根据权利要求5所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述电解液由三(三氟化硼)合磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、氟磺酸锂、基础添加剂和有机溶剂组成，且所述三(三氟化硼)合磷酸锂的添加量：双氟磺酰亚胺锂的添加量与氟磺酸锂的添加量之和≥1/2。
8.根据权利要求5...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁祥欢，余泉锋，周荧，蒋锦天，沈方烈，蒋志敏，
申请(专利权)人：浙江省化工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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