【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有机化学、锂电池，具体涉及一种锂离子电池电解液添加剂、其制备方法及应用。
技术介绍
1、近年来锂离子电池在3c便携式电子设备、电动汽车和储能系统中已经广泛应用，消费者对锂离子电池的能量密度的要求也越来越高。通过选择高容量和高压的正负极材料可以提高能量密度。相比于石墨负极，锂金属具有3860mah g-1的超高理论比容量和-3.04v的低氧化还原电位，纯硅负极具有高达4200mah g-1的理论克容量，是锂离子二次电池的理想高容量负极材料。通过与高压正极如富镍层状正极匹配可以进一步提高电池的能量密度。然而，不稳定的电解质-电极界面(eeis)限制了高能量密度电池的发展，比如，对于锂金属负极来说不稳定的固体电解质界面膜(sei)会导致电解液的消耗，电池循环稳定性差,库伦效率偏低,锂枝晶的生长，进而导致电池内部发生短路引发安全问题；而对于高压正极，电解液会在正极表面持续发生氧化分解反应产生正极界面膜(cei)，不稳定的cei会加速电解液的分解，增加阻抗，加速容量的衰减。
2、因此构建一个稳定的eeis对提高高能量密度电池的循环稳定性至关重要。而通过在电解液中添加功能化成膜添加剂是改善eeis和提高电池循环性能最有效和最经济的方法。碳酸亚乙酯(vc)是一种典型的负极成膜添加剂，拥有的双键结构使其具有更低的lumo能级，容易在负极发生还原，可以在电极表面发生聚合生成聚合物膜，由于其较好的成膜性能而广泛应用在石墨和硅负极中。然而对于高压正极虽然也有较多的添加剂，但是同时能在正负极上成膜的添加剂鲜有报道，因此需要探寻
技术实现思路
1、本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种能同时在正负极侧形成稳定有效的保护层，提高电池性能的锂离子电池电解液添加剂、其制备方法及应用。
2、本专利技术的第一方面提供一种锂离子电池电解液添加剂，其特征在于，所述锂离子电池电解液添加剂的化学式如式(d)：
3、
4、其中，r1、r2各自独立为h、c1～c4的烷基、氟代烷、苯环、氟代苯环中的任一种。
5、本专利技术提供的锂离子电池电解液添加剂中包括的化合物通过引入给电子的n原子，使得羰基中的负电荷分布增加，氧化性减弱，容易在高压正极发生氧化分解，同时保留双键，有利于在负极发生还原，并且可以在电极上发生聚合生成聚合物膜，这些特性有利于添加剂应用于电池电解液后在正负极活性物质表面形成致密、稳定的固体电解质界面膜，以阻断电解液与活性物质的直接接触，避免副反应的发生，提高锂离子电池循环性能。另外，添加剂中含有n元素，有助于生成富含li3n、linxoy的sei成分，提高sei的电化学性能和机械强度。
6、在一些本专利技术的实施例中，包括以下化合物：
7、
8、本专利技术中，考虑到f元素的引入有助于生成富含lif的固体电解质界面膜，因此设计了f元素取代的烷烃。
9、本专利技术的第二方面，提供一种如第一方面所述的锂离子电池电解液添加剂的制备方法，其特征在于，通过氧化化合物(c)得到所述化合物(d)，
10、
11、其中，r1、r2各自独立为h、c1～c4的烷基、氟代烷、苯环、氟代苯环中的任一种。
12、在一些本专利技术的实施例中，包括以下步骤：将化合物(a)与化合物(b)反应得到中间体(c)；
13、
14、其中，r1、r2各自独立为c1～c4的烷基、氟代烷、苯环、氟代苯环中的任一种；x为卤素或对甲苯磺酰基。
15、本专利技术的第三方面，提供一种锂离子电池电解液，其特征在于，包括如第一方面所述的锂离子电池电解液添加剂。
16、在一些本专利技术的实施例中，所述锂离子电池电解液添加剂的添加体积比例为0.1％～10％。
17、专利技术人实验发现，在此范围内添加剂基本能明显提高电池的循环性能，需要在此范围内根据不同的电池类型调整添加剂的添加比例。
18、在一些本专利技术的实施例中，所述锂离子电池电解液添加剂的添加体积比例为0.1％～0.5％。
19、在一些本专利技术的实施例中，所述锂离子电池电解液包括以下制备步骤：将所述锂离子电池电解液添加剂按照添加体积比例加入到电解液母液中，混合均匀。
20、在一些本专利技术的实施例中，所述电解液母液中包括电解质，所述电解质为六氟磷酸锂、双三氟磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂或硝酸锂。
21、在一些本专利技术的实施例中，所述电解液母液为科路得0116(1.0mlipf6 in ec:dec:emc＝(1:1:1)vol％)、科路得0516(1.0m lipf6 inec:dec＝(1:1)vol％)等商业电解液。
22、本专利技术的第四方面，提供一种锂离子电池，其特征在于，包括如第三方面所述的锂离子电池电解液。
23、通过实施上述技术方案，本专利技术具有如下的有益效果：
24、本专利技术提供的锂离子电池电解液添加剂中包括的化合物通过引入给电子的n原子，使得羰基中的负电荷分布增加，氧化性稳定性减弱，容易在高压正极发生氧化分解，同时保留双键，有利于在负极发生还原，并且可以在电极上发生聚合生成聚合物膜，这些特性有利于添加剂应用于电池电解液后在正负极活性物质表面形成致密、稳定的固体电解质界面膜，以阻断电解液与活性物质的直接接触，避免副反应的发生，提高锂离子电池循环性能。
25、本专利技术提供的锂离子电池电解液添加剂中含有n元素，有助于生成富含li3n，linxoy的sei成分，提高sei的电化学性能和机械强度。
26、本专利技术提供的锂离子电池电解液添加剂中，设计了f元素取代的烷烃，有助于生成富含lif的固体电解质界面膜。
27、本专利技术提供的锂离子电池电解液可明显提升电池的容量保持率，库伦效率由77.3％提升至95.1％。
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1.一种锂离子电池电解液添加剂，其特征在于，所述锂离子电池电解液添加剂的化学式如式(D)：
2.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液添加剂，其特征在于，包括以下化合物：
3.一种如权利要求1或2所述的锂离子电池电解液添加剂的制备方法，其特征在于，通过氧化化合物(c)得到所述化合物(D)，
4.根据权利要求3所述的锂离子电池电解液添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将化合物(a)与化合物(b)反应得到中间体(c)；
5.一种锂离子电池电解液，其特征在于，包括如权利要求1所述的锂离子电池电解液添加剂。
6.根据权利要求5所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述锂离子电池电解液添加剂的添加体积比例为0.1％～10％。
7.根据权利要求6所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述锂离子电池电解液包括以下制备步骤：将所述锂离子电池电解液添加剂按照添加体积比例加入到电解液母液中，混合均匀。
8.根据权利要求7所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述电解液母液中包括电解质，所述电解质为六氟磷酸锂、双三氟磺
9.一种锂离子电池，其特征在于，包括如权利要求5所述的锂离子电池电解液。
...【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池电解液添加剂，其特征在于，所述锂离子电池电解液添加剂的化学式如式(d)：
2.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液添加剂，其特征在于，包括以下化合物：
3.一种如权利要求1或2所述的锂离子电池电解液添加剂的制备方法，其特征在于，通过氧化化合物(c)得到所述化合物(d)，
4.根据权利要求3所述的锂离子电池电解液添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将化合物(a)与化合物(b)反应得到中间体(c)；
5.一种锂离子电池电解液，其特征在于，包括如权利要求1所述的锂离子电池电解液添加剂。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：裴小朋，谭颖，
申请(专利权)人：国科温州研究院温州生物材料与工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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