一种非水电解液及二次电池制造技术

本发明专利技术涉及一种非水电解液及二次电池，非水电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述的添加剂包括含磺酰基化合物，所述的含磺酰基化合物为

【技术实现步骤摘要】
一种非水电解液及二次电池
本专利技术属于电化学
，具体涉及一种非水电解液及二次电池。
技术介绍
近年来，手机、笔记本电脑等便携式电子设备的广泛应用促进了对高能量密度二次电池的需求。在众多二次电池中，以锂离子的嵌入和脱出实现能量转换的锂离子二次电池具有比铅酸电池和镍氢电池更高的能量密度，在小型电池市场中占据了主导地位。随着材料技术和制造工艺的进步，锂离子二次电池在电动工具、电动汽车、储能电源等领域也逐渐得到推广。二次电池主要包括正极、负极、隔膜和电解液。电解液作为充放电反应的介质，对二次电池的性能有着重要影响。使用碳、硅材料作为负极活性物质的锂离子二次电池中，在充放电过程中负极活性物质容易与电解液发生反应，导致电解液的分解，一般通过添加剂使电解液在负极表面形成固体电解质界面膜(SEI)，可以抑制电解液中溶剂分子的分解反应。通过向电解液中添加碳酸亚乙烯酯(VC)，可以起到对碳、硅负极表面成膜的作用，然而当电池处于高温环境时，表面膜会发生分解与再生，其保护作用随之减弱，并会导致电池内阻增加。采用含锰的锂过渡金属复合氧化物(如LiMn2O4、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2等)作为正极活性物质的锂离子二次电池中，由于锰离子的溶出和在负极表面的沉积，会导致电池性能的恶化。采用LiCoO2或LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2作为正极活性物质时，为了获得更高的电池容量，有时会将充电截止电压设置为4.3V以上，在这种高电压环境下，电解液易发生氧化分解反应。因此，对电池正极表面的保护也应引起重视。专利文献CN1280942C公开了通过环状磺酸酯在电池电极界面形成钝化层，阻止溶剂分解，提高电池循环性能，并抑制电池内阻增加。专利文献CN100544108C公开了通过在电解液中添加含磺酰基化合物，可以在正极表面形成保护膜，抑制正极和电解液之间的副反应，从而改善电池的高温存储性能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能够更好的提高电池的循环性能和抑制内阻增加的非水电解液及二次电池。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术的一个目的是提供一种非水电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述的添加剂包括含磺酰基化合物，所述的含磺酰基化合物为化合物(1)和/或化合物(2)，其中，化合物(1)的结构式为：化合物(2)的结构式为：化合物(1)的合成路线为：化合物(1)的制备方法包括如下步骤：步骤(1)、向发烟硫酸中滴加丙酮，然后在65～75℃下反应，降温至室温后，向反应体系中加入发烟硫酸，然后再向反应体系中滴加丙酮，在70～80℃下反应，反应结束后经后处理得到化合物b；步骤(2)、将化合物b在有机溶剂的存在下进行回流搅拌反应，反应结束后，经后处理得到化合物c；步骤(3)、将化合物c与乙烯基溴化镁在有机溶剂的存在下进行反应，反应结束后经后处理得到化合物d；步骤(4)、将化合物d、三乙基硅烷和三氟化硼乙醚溶液在有机溶剂的存在下，在-75～-85℃下反应20～40min，然后在室温下反应50～70min，反应结束后，经后处理得到化合物(1)。优选地，步骤(1)中，第一次加入的发烟硫酸的SO3的含量为20％～30％，第二次加入的发烟硫酸的SO3的含量为70％～80％。优选地，步骤(1)中，丙酮的滴加温度小于20℃。优选地，步骤(2)中的有机溶剂为氯化亚砜。优选地，步骤(3)中的有机溶剂为四氢呋喃。优选地，步骤(4)中的有机溶剂为乙腈。进一步优选地，化合物(1)的具体制备方法为：步骤(1)、将含23％的SO3的发烟硫酸加入圆底烧瓶中，将丙酮缓慢滴加至反应体系，保持反应温度低于20℃，滴加完毕后于65～75℃搅拌10～20min，冷至室温后加入含75％的SO3的发烟硫酸，再将丙酮缓慢滴加至反应体系，于70～80℃下反应50～70min，反应结束后冷却至室温，静置数小时后，浅黄色固体逐渐析出，过滤，用硝基甲烷洗涤滤饼得粗品，然后经硝基甲烷重结晶得白色固体即为化合物b；步骤(2)、将化合物b和氯化亚砜分别加入反应容器中，回流搅拌20～30h，冷至室温后，过滤得粗产品，然后用少量甲苯洗涤数次，干燥得化合物c；步骤(3)、将化合物c加入四氢呋喃中，于-5～5℃条件下缓慢加入乙烯基溴化镁，滴加完毕后升至室温，继续反应20～30h，反应结束后加入饱和氯化铵水溶液和乙腈溶液，分液，乙腈萃取水层，合并有机相，无水硫酸镁干燥，浓缩得化合物d；步骤(4)、将化合物d加入乙腈中，再将三乙基硅烷加入反应体系，于-45～-55℃条件下将三氟化硼乙醚溶液缓慢滴加至反应体系，于-75～-85℃条件下搅拌20～40min，升温至室温继续搅拌50～70min，反应结束后，将饱和碳酸氢钠缓慢滴加入反应体系淬灭反应，分液，用乙腈萃取水相，合并有机相，无水硫酸钠干燥，浓缩得粗品，用乙腈重结晶得目标产物化合物(1)。化合物(2)的合成路线为：化合物(2)的制备方法为：将化合物A、HgSO4、H2SO4和水在90～110℃下反应得到化合物B，将化合物B、甲烷二磺酰氯在有机溶剂的存在下，在冰水浴中反应50～70min，然后在室温下搅拌反应4～6h得到化合物(2)。本专利技术中，室温为0～40℃，优选为10～35℃，更优选为15～25℃。优选地，所述的含磺酰基化合物的添加质量为所述的非水电解液总质量的0.01～10％。进一步优选地，所述的含磺酰基化合物的添加质量为所述的非水电解液总质量的0.1～5％，更优选为1～5％，最优选为4～5％。优选地，所述的添加剂还包括碳酸亚乙烯酯(VC)。进一步优选地，所述的碳酸乙烯酯的添加质量为所述的非水电解液总质量的0.5～5％，更有选为0.5～2％。进一步优选地，所述的添加剂的添加总质量为所述的非水电解液总质量的0.01～10％，更有选为0.1～5％，最优选为4～5％。优选地，所述的锂盐为选自六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、无水高氯酸锂(LiClO4)、二(三氟甲基磺酸酰)亚胺锂(LiN(SO2CF3)2)、三氟甲基磺酸锂(LiSO3CF3)、二草酸硼酸锂(LiC2O4BC2O4)、单草酸双氟硼酸锂(LiF2BC2O4)、双氟磺酰亚胺锂(LiN(SO2F)2)中的一种或者几种。进一步优选地，所述的锂盐的浓度为0.9～1.1mol/L。优选地，所述的有机溶剂为选自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、γ-丁内酯(GBL)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、丙酸甲酯(MP)、丙酸乙酯(EP)、丙酸丙酯(PP)、乙酸甲酯(MA)、乙酸乙酯(EA)、乙酸丙酯(PA)、丁酸甲酯(MB)、丁酸乙酯(EB)、丁酸丙酯(PB)、环丁砜、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚中的一种或几种。进一步优选地，所述的有机溶剂为质量比为1：0.9～1.1：0.9～1.1的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯的混合溶剂。进一步优选地，所述的有机溶剂为质量比为1：0.9～1.1：0.9～1.1的碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的混合溶剂。本专利技术的另一个目的是提供一种二次电池，包括所述的非水电解液。优选地，所述的二次电池为锂离子二次电池。优选地，所述的二次电池的正极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，其特征在于：所述的添加剂包括含磺酰基化合物，所述的含磺酰基化合物为化合物(1)和/或化合物(2)，其中，化合物(1)的结构式为：

【技术特征摘要】
1.一种非水电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，其特征在于：所述的添加剂包括含磺酰基化合物，所述的含磺酰基化合物为化合物(1)和/或化合物(2)，其中，化合物(1)的结构式为：化合物(2)的结构式为：2.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于：所述的含磺酰基化合物的添加质量为所述的非水电解液总质量的0.01～10％。3.根据权利要求2所述的非水电解液，其特征在于：所述的含磺酰基化合物的添加质量为所述的非水电解液总质量的0.1～5％。4.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于：所述的添加剂还包括碳酸亚乙烯酯。5.根据权利要求4所述的非水电解液，其特征在于：所述的碳酸乙烯酯的添加质量为所述的非水电解液总质量的0.5～5％。6.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于：所述的锂盐为选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、无水高氯酸锂、二(三氟甲基磺酸酰)亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、二草酸硼酸锂、单草酸双氟硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂中的一种或者几种。7.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于：所述的有机溶剂为选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丙酯、环丁砜、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚中的一种或几种。8.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于：所述的化合物(1)的合成路线为：9.根据权利要求8...

【专利技术属性】
技术研发人员：王峰，时二波，秦虎，陈黎，陈俊彩，沈蕾，甘朝伦，袁翔云，
申请(专利权)人：张家港市国泰华荣化工新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32