【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池，具体涉及一种二氧磷杂环戊烷类电解液添加剂、电解液及锂离子电池。
技术介绍
1、随着新能源行业的发展，锂离子电池因其高工作电压和高能量密度占据着主导地位。目前商业用锂离子电池的正极材料主要有锰酸锂、钴酸锂、三元材料、磷酸亚铁锂几种，其充电截止电压一般不超过4.2v。随着科技的进步及市场的不断发展，提升锂离子电池的能量密度日益显得重要而迫切，三元材料作为高能量密度的代表也被广泛研究，而在三元体系中二氟磷酸锂的作用至关重要。
2、二氟磷酸锂作为电解液添加剂，其能够在电池正负极界面形成富含无机组分的界面膜，稳定正负极界面，起到提升锂离子电池循环寿命和稳定dcr增长的作用。cn115692849a公开了一种高电压三元正极材料锂离子电池电解液及包含其的锂离子电池。所述高电压三元正极材料锂离子电池电解液包括有机溶剂、锂盐和添加剂；所述添加剂包括负极成膜添加剂、功能性添加剂和抗氧化添加剂；所述负极成膜添加剂为碳酸酯亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯和硫酸乙烯酯中的任意一种或至少两种的组合；所述功能性添加剂选自二氟磷酸锂和/或二氟草酸硼酸锂；该专利技术提供的高电压三元正极材料锂离子电池电解液具有较好的耐高压性能和较好的循环稳定性能。
3、但是，二氟磷酸锂的成本较高且溶解度较低，不适合大批量工业化生产应用。
4、因此，针对上述技术问题，急需开发一种能够替代二氟磷酸锂且能够在正负极界面形成稳定的界面膜的二氧磷杂环戊烷类电解液添加剂。
技术实现思路
1、
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种二氧磷杂环戊烷类电解液添加剂，所述二氧磷杂环戊烷类电解液添加剂具有如下式i所示结构：
4、
5、其中，r选自烷基、烷氧基、f、cl或br中的任意一种。
6、本专利技术提供的具有式i所示结构的二氧磷杂环戊烷类电解液添加剂的溶解度较高且相对成本较低，添加到电解液中能够在正负界面极形成稳定的界面膜，更好的保护正负极，降低正负极侧电解液在循环过程中副产物的生成，从而抑制正负极阻抗的增长，提升锂离子电池的循环寿命并抑制循环过程中的dcr增长。
7、优选地，所述r选自甲基、乙基、丙基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、f、cl或br，进一步优选为f。
8、优选地，所述二氧磷杂环戊烷类电解液添加剂具有如下式ⅱ或式ⅲ所示结构：
9、
10、优选地，所述二氧磷杂环戊烷类电解液添加剂具有式ⅱ所示结构，具有式ⅱ所示结构的二氧磷杂环戊烷类电解液添加剂的结构中含有p-f键，在正负极成膜时能够生成sei和cei的重要组分lif，在正负极活性材料与电解液接触时，能减少电解液的持续消耗。
11、第二方面，本专利技术提供一种电解液，所述电解液包括锂盐、有机溶剂和如第一方面所述的二氧磷杂环戊烷类电解液添加剂。
12、优选地，所述电解液中如第一方面所述的二氧磷杂环戊烷类电解液添加剂的质量百分含量为0.2～4％，例如0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％或3.5％等，进一步优选为0.5～2％。
13、作为优选技术方案，本专利技术进一步限定了电解液中二氧磷杂环戊烷类电解液添加剂的质量百分含量为0.2～4％；一方面，如果电解液中二氧磷杂环戊烷类电解液添加剂的质量百分含量低于0.2％，则容易导致在正负极界面的成膜不足，对界面保护不充分，导致电解液仍会被不断消耗；另一方面，如果电解液中二氧磷杂环戊烷类电解液添加剂的质量百分含量高于4％，则容易导致制成锂离子电池后dcr过大，功率性能降低，容量保持率下降。
14、优选地，所述锂盐包括六氟磷酸锂，选择六氟磷酸锂作为锂盐可以进一步增强锂离子电池的导电性、储能性以及环保性。
15、优选地，所述电解液中锂盐的质量百分含量为10～17％，例如11％、12％、13％、14％、15％或16％等，限定锂盐的添加量在上述用量范围内，能够更好地发挥六氟磷酸锂的作用。
16、优选地，所述有机溶剂包括环状碳酸酯和/或链状碳酸酯，进一步优选为环状碳酸酯和链状碳酸酯的组合。
17、优选地，所述环状碳酸酯和链状碳酸酯的体积比为(15～40):(60～85)，例如15:85、20:80、30:70或40:60等。
18、优选地，所述环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯或γ-丁内酯中的任意一种或至少两种的组合。
19、优选地，所述链状碳酸酯包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯或丁酸乙酯中的任意一种或至少两种的组合。
20、作为本专利技术的优选技术方案，选择上述特定种类的环状碳酸酯和链状碳酸酯进行搭配，可以更好地规避水对电解液的破坏，还有利于促进电解液中的各组分更充分的进行溶解，从而提高各组分之间的协同性，得到电学性能优良的电解液。
21、优选地，所述电解液中还包括其他添加剂，所述其他添加剂包括碳酸亚乙烯酯(vc)、硫酸乙烯酯(dtd)或丙烷磺酸内酯(ps)中的任意一种或至少两种的组合。
22、作为本专利技术的优选技术方案，进一步在电解液中添加其他添加剂，可以与二氧磷杂环戊烷类电解液添加剂进行搭配，进一步提高锂离子电池的高温循环性和高温储存性；其中，vc能够协助在负极表面形成致密稳定的sei膜，进一步减少电解液与负极的反应，降低电解液的消耗；dtd能够在负极表面形成稳定性且具有弹性的sei膜，同时能够在正极表面少量成膜，进一步提高正负极界面的稳定性高；ps则是良好的正极保护添加剂，能够提升锂离子电池的高温性能并降低产气。
23、优选地，所述电解液中其他添加剂的质量百分含量为0.01～5％，例如0.05％、0.1％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％或4.5％等，进一步优选为0.1～2％。
24、第三方面，本专利技术提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜和如第二方面所述的电解液。
25、本专利技术提供的锂离子电池包括如第二方面所述的电解液，几乎无产气现象，从而具有更优良的循环稳定性等电学性能。
26、优选地，所述正极片中的正极活性物质包括锂的过渡金属氧化物和/或锂的过渡金属磷酸化合物，进一步优选为锂的过渡金属氧化物。
27、优选地，所述锂的过渡金属氧化物包括licoo2、linixcoymnzo2、linixmnyo2、limn2o4、limno2、li2mno4、li1+amn1-xmxo2、li本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种二氧磷杂环戊烷类电解液添加剂，其特征在于，所述二氧磷杂环戊烷类电解液添加剂具有如下式I所示结构：
2.根据权利要求1所述的二氧磷杂环戊烷类电解液添加剂，其特征在于，所述R选自甲基、乙基、丙基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、F、Cl或Br中的任意一种，优选为F；
3.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括锂盐、有机溶剂和如权利要求1或2所述的二氧磷杂环戊烷类电解液添加剂。
4.根据权利要求3所述的电解液，其特征在于，所述电解液中如权利要求1或2所述的二氧磷杂环戊烷类电解液添加剂的质量百分含量为0.2～4％，优选为0.5～2％。
5.根据权利要求3或4所述的电解液，其特征在于，所述锂盐包括六氟磷酸锂；
6.根据权利要求3～5任一项所述的电解液，其特征在于，所述有机溶剂包括环状碳酸酯和/或链状碳酸酯，优选为环状碳酸酯和链状碳酸酯的组合；
7.根据权利要求3～6任一项所述的电解液，其特征在于，所述电解液中还包括其他添加剂，所述其他添加剂包括碳酸亚乙烯酯、硫酸乙烯酯或丙烷磺酸内酯中的任意一种或至少两种的组合；
...【技术特征摘要】
1.一种二氧磷杂环戊烷类电解液添加剂，其特征在于，所述二氧磷杂环戊烷类电解液添加剂具有如下式i所示结构：
2.根据权利要求1所述的二氧磷杂环戊烷类电解液添加剂，其特征在于，所述r选自甲基、乙基、丙基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、f、cl或br中的任意一种，优选为f；
3.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括锂盐、有机溶剂和如权利要求1或2所述的二氧磷杂环戊烷类电解液添加剂。
4.根据权利要求3所述的电解液，其特征在于，所述电解液中如权利要求1或2所述的二氧磷杂环戊烷类电解液添加剂的质量百分含量为0.2～4％，优选为0.5～2％。
5.根据权利要求3或4所述的电解液，其特征在于，所述锂盐包括六氟磷酸锂；
6.根据权利要求3～5任一项所述的电解液，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛珊，秦炳胜，盛杰，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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