本发明专利技术涉及一种含有磺酰胺结构基团的异氰酸酯类电解液添加剂，所述的电解液添加剂结构式入式I所示：R1和R2相同或者不同，R1和R2分别独立的选自甲基、乙基、丁基、甲氧基、甲磺酰基、乙磺酰基、氟磺酰基、三氟甲磺酰基、全氟乙基磺酰基、苯磺酰基、含烷基苯磺酰基、含氰/含氟苯磺酰基、含烷氧基苯磺酰基、R1和R2可链接形成五元环或六元环中一种。所述的电解液添加剂，将磺酰基和异氰酸酯结构基团有机结合到一起，具有良好的热稳定性，可起到电解液稳定剂作用，避免电解液高温变色和酸值升高。将含有本发明专利技术专利提供的新型添加剂的电解液应用到电池中，提高高温循环和高温存储性能，且体现出较低的阻抗。且体现出较低的阻抗。
【技术实现步骤摘要】
一种含有磺酰胺结构基团的异氰酸酯类电解液添加剂及其应用
[0001]本专利技术涉及一种含有磺酰胺结构基团的异氰酸酯类电解液添加剂及其应用，属于锂电池非水电解液添加剂
技术介绍
[0002]锂二次电池自从商业化以来，由于它的比能量高、循环性能好，被广泛用于数码、储能、动力、军用航天和通讯设备等领域。与其他二次电池相比，锂二次电池具有工作电压高、循环寿命长、自放电率低、环境友好、无记忆效应等优点。
[0003]在锂离子电池中，电解液的氧化分解劣化电池性能，而且在循环和高温存储过程中常常伴随着金属离子的溶出，导致电池性能严重下降。而随着市场对锂离子电池需求的不断增长，对电池的综合性能需求提出了更高的要求，添加剂的使用是提高锂离子电池综合性能有效途径之一。而添加剂的种类繁多，根据添加剂在电解液中起的作用不同可分为：成膜添加剂、过充保护添加剂、导电添加剂、阻燃添加剂、电解液稳定剂等。无论哪种添加剂，它在电解液中所占的比例很小，但是由于功能明显而被广泛地研究开发。
[0004]传统锂二次电池采用碳酸酯类电解液，其在正极和负极表面形成的界面膜并不利于锂离子的传输，导致界面膜的阻抗过高引起电池电化学性能的衰减。成膜添加剂可作为改善正负极界面膜性能的有效手段，其中阻抗性质被看作一个界面膜的重要特性，被寄希望于开发可以降低锂二次电池正极和负极界面膜阻抗的成膜添加剂。
[0005]一般来说，含硫类的添加剂对降低电池阻抗有一定作用，进而改善电池的高温性能和低温性能。1,3
‑
丙烷磺酸内酯(PS)、硫酸乙烯酯(DTD)分别作为含硫元素的代表性添加剂，有降低电池阻抗作用成膜添加剂，但1,3
‑
丙烷磺酸内酯(PS)受到欧盟法规管控，使用受限，硫酸乙烯酯(DTD)热稳定性差，若无稳定剂存在，会导致电解液酸值和色度劣化，从而影响电池高温性能。
[0006]因此开发新型的成膜添加剂以及电解液稳定剂具有重要意义。。
技术实现思路
[0007]本专利技术针对现有技术存在的不足，提供一种热稳定性良好的异氰酸酯类电解液添加剂，该添加剂具有良好的降阻抗作用，且能够在电极表面形成稳定的界面膜，进而达到改善界面性质的目的。
[0008]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种含有磺酰胺结构基团的异氰酸酯类电解液添加剂，所述的电解液添加剂结构式入式I所示：
[0009][0010]R1和R2相同或者不同，R1和R2分别独立的选自甲基、乙基、丁基、甲氧基、甲磺酰基、乙磺酰基、氟磺酰基、三氟甲磺酰基、全氟乙基磺酰基、苯磺酰基、含烷基苯磺酰基、含氰/含氟苯磺酰基、含烷氧基苯磺酰基、R1和R2可链接形成五元环或六元环中一种。
[0011]所述含有磺酰胺结构基团的异氰酸酯类电解液添加剂的化合物机构，已有文献报道制备方法，参考文献：J.Org.Chem.1994,59,3540
‑
3542.；CN1039417；CN1033807；Phosphorus,Sulfur,and Silicon,1992,70,91
‑
97等均已介绍该类材料。
[0012]进一步的，所述的电解液添加剂选自如下结构式中的任意一种或两种以上混合：
[0013][0014][0015][0016]本专利技术提供的含有磺酰胺结构基团的异氰酸酯类添加剂热稳定良好，将其配制锂离子电池非水电解液，45℃高温存储30天，电解液酸值和色度稳定。当本专利技术专利提供的新型添加剂与含硫酸乙烯酯(DTD)或亚甲基二磺酸亚甲基酯(MMDS)混合使用，配制电解液时，能起到DTD或MMDS稳定剂的作用，有效抑制电解液的酸度和色度的升高，从而提升电池的相关性能。
[0017]本专利技术还公开了一种含有磺酰胺结构基团的异氰酸酯类电解液添加剂的应用，所
述的电解液添加剂应用于锂离子电池，所述的锂离子电池包括负极、正极、设置在负极和正极之间的隔膜以及电解液。
[0018]所述的负极选自由碳基活性材料、硅基活性材料、金属基活性材料或含锂氮化物组成的群组中的单一材料，或者他们中的两种或更多中的混合物。
[0019]进一步的，所述的电解液包括溶剂、电解质锂盐和添加剂，所述的添加剂中至少包含所述的含有磺酰胺结构基团的异氰酸酯类电解液添加剂。
[0020]进一步的，以电解液总质量为基准，所述的含有磺酰胺结构基团的异氰酸酯类电解液添加剂添加质量含量为0.01～5％，优选0.05～1％。
[0021]进一步的，所述的电解质锂盐选自LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiBOB、LiODFB、LiTDI、LiTFSI以及LiFSI中的一种或多种，以电解液总质量为基准，所述的电解质锂盐含量为10
‑
20wt％。
[0022]进一步的，所述溶剂选自碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、氟代碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸甲丙炔酯、1,4
‑
丁内酯、丙酸甲酯、丁酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯或丁酸乙酯中的一种或多种的组合。
[0023]本专利技术的有益效果是：
[0024](1)本专利技术提供的含有磺酰胺结构基团的异氰酸酯类添加剂，其中异氰酸酯基团具有较强的亲电活性，可以与电解液体系中的水分，以及正负极中所包含的的活泼氢作用，减少由活泼氢导致的LiPF6分解；
[0025](2)本专利技术提供的新型添加剂，磺酰基良好成膜性能，将其添加到电解液中，能够在电极表面形成稳定的界面膜，且磺酰基结构基团给SEI膜引入了S元素，增加离子电导率，故而可以有效地提高锂离子电池循环性能，具体体现于电池在具有良好循环性能的同时，体现出较低的内阻。
[0026](3)本专利技术提供的新型添加剂，将磺酰基和异氰酸酯结构基团有机结合到一起，具有良好的热稳定性，可起到电解液稳定剂作用，避免电解液高温变色和酸值升高。即使将本专利技术专利提供的新型添加剂应用到含有易导致电解液酸值和色度升高的硫酸乙烯酯(DTD)或亚甲基二磺酸亚甲基酯(MMDS)电解液体系中，也表现出良好的电解液稳定剂作用，有效抑制电解液变色和酸值升高。将含有本专利技术专利提供的新型添加剂的电解液应用到电池中，提高高温循环和高温存储性能，且体现出较低的阻抗。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0028]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。
[0029]电池实施例
本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种含有磺酰胺结构基团的异氰酸酯类电解液添加剂，其特征在于，所述的电解液添加剂结构式入式I所示：R1和R2相同或者不同，R1和R2分别独立的选自甲基、乙基、丁基、甲氧基、甲磺酰基、乙磺酰基、氟磺酰基、三氟甲磺酰基、全氟乙基磺酰基、苯磺酰基、含烷基苯磺酰基、含氰/含氟苯磺酰基、含烷氧基苯磺酰基、R1和R2可链接形成五元环或六元环中一种。2.根据权利要求1所述的一种含有磺酰胺结构基团的异氰酸酯类电解液添加剂，其特征在于，所述的电解液添加剂选自如下结构式中的任意一种或两种以上混合：
3.一种根据权利要求1或2任意一项所述的一种含有磺酰胺结构基团的异氰酸酯类电解液添加剂应用的锂离子电池，其特征在于，所述的电解液添加剂应用于锂离子电池，所述的锂离子电池包括负极、正极、设置在负极和正极之间的隔膜以及电解液。4.根据权利要求3所述的一种含有磺酰胺结构基团的异氰酸酯类电解液添加剂应用的锂离子电池，其特征在于，所述的电解液包括溶剂、电解质锂盐和添加剂，所述的添加剂中至少包含所述的含有磺酰胺结构基团的异氰酸酯类电解液添加剂。
【专利技术属性】
技术研发人员：王焕杰，石宇，林存生，张善国，宣力琪，姜恒，
申请(专利权)人：中节能万润股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。