【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电解液材料，具体涉及一种非水电解液添加剂、包含其的非水电解液和二次电池。
技术介绍
1、锂离子电池(简称lib)是一种可充电电池，其通常应用于便携式电子设备和电动汽车领域，并且在军事和航空航天领域中日益流行。其中，能量密度作为锂离子电池性能的关键指标之一，提升锂离子电池的能量密度是解决新能源电动汽车续航里程不足的技术问题的有效技术手段之一。因此，为了进一步发展高能量密度的电池体系，以镍钴锰酸锂材料、富锂锰基材料为代表的层状正极材料成为当前研究的热点。
2、然而，由于层状正极材料在充电过程中容易释放出氧气，相较于常规的三重态氧气(3o2)，上述充电过程中释放的氧气的外围电子处于激发态，并占据更高的电子能级，导致电子的能量较高，故拥有较强的反应特性，这样使其对于有机电解液中的溶剂具有较强的亲核反应特性，进而容易引发电解液发生额外的副反应以及电池的产气量随之增加。长此以往，一方面，此过程中发生的副反应会消耗更多的活性锂，导致电池的循环性能快速衰减；另一方面，该过程形成的副反应产物并不是优良的界面保护成分，仅会简单堆积在活性物质颗粒表面，致使电池的阻抗增加，最终对电池的电化学性能带来不良影响。
3、因此，在本领域中，亟需开发一种非水电解液，以此解决上述问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种非水电解液添加剂、包含其的非水电解液和二次电池。本专利技术通过在电解液中引入具有特定结构的添加剂，使其与层状正极材料释放的单线态氧
2、为达到此专利技术目的，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非水电解液添加剂，所述非水电解液添加剂包括具有式(i)所示结构的化合物：
4、
5、其中，r1-r2各自独立地选自碳原子数量不低于2个的未取代的烷基、碳原子数量不低于2个的氟代烷基、碳原子数量不低于2个的未取代的烯基、碳原子数量不低于3个的氟代烯基、碳原子数量不低于2个的未取代的炔基、芳香烃基、氟代芳香烃基或氰基。
6、本专利技术提供的具有蒽基结构的非水电解液添加剂，一方面通过非水电解液添加剂中间的六元环结构与单线态氧进行耦合，借助耦合过程后改变氧气外围电子的自旋状态，将激发态能量释放出去，进而减少对溶剂的亲核攻击反应和活性锂的消耗，以此保证cei膜的成膜质量，并提高了电池的循环性能；另一方面，由于具有蒽基结构的非水电解液添加剂中含有不饱和键、环状结构，故其易于在正极表面氧化成膜，极大程度地提高了与单线态氧的耦合效率，并减少其与电解液溶剂的进一步接触，从而实现成膜和除氧的双重功效，不仅减少了电池的产气量，还改善了电池的循环性能和存储性能。
7、优选地，所述r1-r2各自独立地选自乙烯基、乙炔基或芳香烃基。
8、在本专利技术中，通过选择上述特定种类的取代基，使得处于激发态的氧气通过与具有蒽基结构的非水电解液添加剂自旋耦合后得以释放，避免了直接能量的释放，有效减少了与电解液溶剂发生的亲核反应，进而减少了活性锂的损耗，以及提升了电池的循环性能；此外，不饱和键的存在优先于溶剂界面成膜，进一步减少了溶剂在高电压下的分解，改善了电池循环性能。
9、第二方面，本专利技术提供了一种非水电解液，所述非水电解液包括电解质盐、非水溶剂和添加剂，所述添加剂包括根据第一方面述的非水电解液添加剂。
10、优选地，以所述非水电解液的总质量为100％计，所述非水电解液添加剂的质量百分含量为0.05％～5％，优选地为0.1％～2％，例如可以为0.05％、0.08％、0.1％、0.12％、0.15％、0.18％、0.2％、0.5％、0.8％、1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.2％、2.5％、2.8％、3％、4％、5％等。
11、在本专利技术中，通过调控非水电解液添加剂的质量百分含量，能够保证在降低单线态氧对溶剂的亲核攻击的基础上，能够在正极表面形成均匀且稳定的cei膜，从而更好地提高电池的循环性能，以及降低高温存储的产气量，含量过低会对单线态氧无法达到良好的清除效果，含量过高则会导致后续正极成膜的界面阻抗较大，电池内部极化增大以及循环性能发生跳水。
12、优选地，所述添加剂还包括第一添加剂。
13、优选地，所述第一添加剂包括磷酸酯类添加剂和/或硼酸酯类添加剂。
14、优选地，所述磷酸酯类添加剂包括磷酸三甲酯、磷酸三乙酯中的至少一种。
15、优选地，所述硼酸酯类添加剂包括硼酸三甲酯、硼酸三乙酯中的至少一种。
16、优选地，以所述非水电解液的总质量为100％计，所述第一添加剂的质量百分含量为0.1％～5％，优选为0.5％～3％，例如可以为0.1％、0.2％、0.5％、0.8％、1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.2％、2.5％、2.8％、3％、3.2％、3.5％、3.8％、4％、4.2％、4.5％、4.8％、5％等。
17、在本专利技术中，通过调控第一添加剂的质量百分含量，使得具有氧清除功能的第一添加剂能够协同本专利技术中的非水电解液添加剂，在活性氧能量被释放后，清除电池内部的氧气，进而有效抑制电池的产气量和提升循环性能。含量过低会对单线态氧无法达到良好的清除效果，反之则会导致后续正极成膜的界面阻抗较大，以及电池极化增大和电池循环性能跳水。
18、优选地，所述添加剂还包括第二添加剂。
19、优选地，所述第二添加剂包括碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、硫酸乙烯酯、硫酸亚乙烯酯、甲烷亚磺酸二甲酯、二氟磷酸锂或氟代碳酸乙烯酯中的任意一种或至少两种的组合。
20、优选地，以所述非水电解液的总质量为100％计，所述第二添加剂的质量百分含量为0.5％～5％，例如可以为0.5％、0.8％、1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.2％、2.5％、2.8％、3％、4％、5％等。
21、优选地，所述电解质盐包括锂盐。
22、优选地，所述锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟二草酸磷酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、三氟磺酸锂或高氯酸锂中的任意一种或至少两种的组合，优选为六氟磷酸锂和双(氟磺酰)亚胺锂的组合。
23、优选地，所述非水电解液中，所述六氟磷酸锂的浓度为0.5～2mol/l，例如可以为0.5mol/l、0.8mol/l、1mol/l、1.2mol/l、1.5mol/l、1.8mol/l、2mol/l等。
24、优选地，所述非水电解液中，所述双(氟磺酰)亚胺锂的浓度为0.1～0.4mol/l，例如可以为0.1mol/l、0.15mol/l、0.2mol/l、0.25mol/l、0.3mol/l、0.35mol/l、0.4mol/l等。
25、在本专利技术中，通过进一步优选采用具有特定浓度的六氟磷酸锂本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种非水电解液添加剂，其特征在于，所述非水电解液添加剂包括具有式(I)所示结构的化合物：
2.根据权利要求1所述的非水电解液添加剂，其特征在于，所述R1-R2各自独立地选自乙烯基、乙炔基或芳香烃基。
3.一种非水电解液，其特征在于，所述非水电解液包括电解质盐、非水溶剂和添加剂，所述添加剂包括根据权利要求1或2所述的非水电解液添加剂。
4.根据权利要求3所述的非水电解液，其特征在于，以所述非水电解液的总质量为100％计，所述非水电解液添加剂的质量百分含量为0.05％～5％，优选地为0.1％～2％。
5.根据权利要求3或4所述的非水电解液，其特征在于，所述添加剂还包括第一添加剂；
6.根据权利要求3-5中任一项所述的非水电解液，其特征在于，以所述非水电解液的总质量为100％计，所述第二添加剂的质量百分含量为0.5％～5％。
7.根据权利要求3-6中任一项所述的非水电解液，其特征在于，所述电解质盐包括锂盐；
8.根据权利要求7所述的非水电解液，其特征在于，所述非水电解液中，所述六氟磷酸锂的浓度为0.
9.根据权利要求3-8中任一项所述的非水电解液，其特征在于，所述非水溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸二苯酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、氟代碳酸乙烯酯、γ-丁内酯、三氟甲基乙烯酯、双(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯或3,3,3-三氟碳酸丙烯酯中的任意一种或至少两种的组合。
10.一种二次电池，其特征在于，所述二次电池包括正极、负极和电解液，所述电解液包括根据权利要求3-9中任一项所述的非水电解液；
...【技术特征摘要】
1.一种非水电解液添加剂，其特征在于，所述非水电解液添加剂包括具有式(i)所示结构的化合物：
2.根据权利要求1所述的非水电解液添加剂，其特征在于，所述r1-r2各自独立地选自乙烯基、乙炔基或芳香烃基。
3.一种非水电解液，其特征在于，所述非水电解液包括电解质盐、非水溶剂和添加剂，所述添加剂包括根据权利要求1或2所述的非水电解液添加剂。
4.根据权利要求3所述的非水电解液，其特征在于，以所述非水电解液的总质量为100％计，所述非水电解液添加剂的质量百分含量为0.05％～5％，优选地为0.1％～2％。
5.根据权利要求3或4所述的非水电解液，其特征在于，所述添加剂还包括第一添加剂；
6.根据权利要求3-5中任一项所述的非水电解液，其特征在于，以所述非水电解液的总质量为100％计，所述第二添加剂的质量百分含...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱呈雨，李云明，马勇，胡建伟，田轶文，桂娇康，刘心同，
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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