一种电解液复合添加剂制造技术

本发明专利技术提供一种电解液复合添加剂，包括电解液添加剂和单腈，电解液添加剂具有式I或式II的结构：其中，式I中，R1、R2、R3中至少一个基团含有氰基，不含氰基的基团各自独立地选自取代或未取代的烷基、烯基、炔基或烷氧基；式II中，R7、R8、R9中至少一个基团含有氰基，不含氰基的基团各自独立地选自取代或未取代的烷基、烯基、炔基、氨基或烷氧基。本发明专利技术有效提升了电池在4.4V及以上条件下的循环稳定性、耐过充性能及高温存储性能。能。

A composite additive for electrolyte

【技术实现步骤摘要】
一种电解液复合添加剂


[0001]本专利技术涉及电池材料
，具体涉及一种具有双官能团的电解液添加剂，以及包含该双官能团电解液添加剂的复合添加剂。

技术介绍

[0002]提高电池的充电电压是提升电池能量密度的重要手段，可有效降低电动工具、移动电源等的充电次数，提升电池的使用寿命。充电电压的提升意味着对电解液的抗氧化还原能力的挑战。特别是4.4V以上的高电压体系，常用的碳酸脂体系、羧酸酯体系均会被氧化，不利于电池的稳定循环。
[0003]一些方案尝试在电解液中加入成膜添加剂，以含氟磺酰亚胺盐类离子液体为代表，通过改善电解液与正负极界面的兼容性，以提高电池在高电压下的电性能。虽然，离子液体的耐氧化性高于常规溶剂，但其粘度高、价格贵抑制了其在电池中的实际应用。
[0004]一些方案尝试在电解液中引入含
‑
B及
‑
C≡N双官能团的化合物作为添加剂，但硼酸酯类添加剂循环和高温稳定性较差，影响大规模应用。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种同时含氰基和磷酸酯基双官能团的添加剂及包含该添加剂的复合添加剂，有效提升了电池在4.4V及以上条件下的循环稳定性、耐过充性能及高温存储性能。
[0006]本专利技术首先提供一种电解液添加剂，具有式I或式II的结构：
[0007][0008]其中，式I中，R1、R2、R3中至少一个基团含有氰基，不含氰基的基团各自独立地选自取代或未取代的烷基、烯基、炔基或烷氧基；
[0009]式II中，R7、R8、R9中至少一个基团含有氰基，不含氰基的基团各自独立地选自取代或未取代的烷基、烯基、炔基、氨基或烷氧基。
[0010]上述式I或式II的结构中，氰基和磷酸酯基摩尔比范围以(1～3)：1为佳，式I线性结构中氰基和磷酸酯基摩尔比以3：1为最优，而式II环状三磷酸酯结构中氰基和磷酸酯基摩尔比以1：1为最优。
[0011]上述式I或式II的结构中，R1、R2、R3、R7、R8、R9各自独立为C1
‑
5的基团，氰基和磷酸酯相连的支链上，N和P原子之间以间隔1
‑
2个碳原子为佳。
[0012]上述式I或式II的化合物，作为添加剂在电解液中的添加量为(0.01～3)％，以(0.5
±
0.2)％为佳。
[0013]本专利技术还提供了一种电解液复合添加剂，包括上述电解液添加剂和单腈。
[0014]单腈优选为C5以下的线性单腈，更优选为丙腈或丁腈。
[0015]上述电解液复合添加剂中，总氰基和磷酸酯基的摩尔比范围为(1～200)：1，以(6～40)：1为佳，以(10
‑
25)：1为最优。
[0016]本专利技术还提供了一种电解液，包括上述电解液添加剂或电解液复合添加剂的电解液，还包括：
[0017](1)硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、1，3丙烷磺内酯、2，4丁烷磺内酯、1，4丁烷磺内酯、丙烯基
‑
1，3磺酸内酯中的至少一种；
[0018](2)LiFSI、硼酸酯、四氟硼酸锂、氟代醚、酸酐、1,3二氧六环、1,4二氧六环、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸磷酸锂、三(三甲基硅基)磷酸酯、三(三甲基硅基)亚磷酸酯、氟代碳酸乙烯酯、二氟代碳酸乙烯酯、己二腈、1，3，6己烷三腈、乙二醇双丙腈醚、乙氧基五氟环三磷腈中的至少一种；
[0019](3)电解质盐。
[0020]所述电解质盐可以是锂盐、钠盐、钾盐中的至少一种。
[0021]本专利技术的上述电解液添加剂或电解液复合添加剂在二次注液时被加入。
[0022]本专利技术还提供了一种电化学装置，包括上述电解液，还包括含有正极活性材料的正极片、含有负极活性材料的负极片、隔离膜。
[0023]其中，所述正极活性材料包括含一种或多种能够脱嵌金属离子的正极活性物质、正极粘合剂和正极导电剂；
[0024]所述正极活性物质为含锂化合物、钠化合物、钾化合物，所述化合物包括过渡金属复合氧化物或过渡金属磷酸盐化合物中的至少一种，所述过渡金属复合氧化物、过渡金属磷酸盐化合物的化学式分别为AxM1O2、AyM2PO4，xA2MnO3
·
(1
‑
x)AM3O2，Az(M4)2O4其中，M1、M2、M3、M4分别表示一种或多种过渡金属元素，A代表锂、钠或钾，0.05≤x≤1.20，0.05≤y≤1.20，0.05≤z≤1.20；
[0025]正极导电剂为碳材料、金属材料或导电聚合物；
[0026]正极粘合剂为正极粘合剂为聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯
‑
六氟丙烯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素纳、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯和聚六氟丙烯中的至少一种；
[0027]所述负极活性材料为天然石墨、人造石墨、中间相微碳球、硬碳、软碳、硅(氧)、硅(氧)
‑
碳复合物、Li
‑
Sn合金、Li
‑
Ge合金、Li
‑
Sn
‑
O合金、Sn、SnO、SnO2、尖晶石结构的锂化TiO2‑
Li4Ti5O
12
、MXene、Li
‑
Al合金、金属锂、钠、钾中的至少一种；
[0028]负极活性材料的表面上具有或不具有涂层，或者与另外一种具有涂层的化合物混合；
[0029]隔离膜为聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺和芳纶中的至少一种；
[0030]隔离膜具有或不具有多孔层，多孔层设置在隔离膜的至少一个表面上。
[0031]本专利技术提供的包含氰基及(亚)磷酸酯基双官能团添加剂，有效提高电池的高电压循环稳定性、高温存储、过充及浮充性能，进一步优化添加单腈的复合添加剂，进一步提高了电池的低温和倍率性能。
附图说明
[0032]图1为式I
‑
1化合物结构的核磁谱，左侧A为H谱，右侧B为C谱。
[0033]图2为式II
‑
1化合物结构的核磁谱，左侧A为H谱，右侧B为C谱。
具体实施方式
[0034]为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行更全面的描述，给出了本专利技术的较佳实施例。但应当理解为这些实施例仅仅是用于更详细说明之用，而不应理解为用以任何形式限制本专利技术，即并不意于限制本专利技术的保护范围。
[0035]本专利技术提供的电解液添加剂，具有式I或式II的结构：
[0036][0037]其中，式I中，R1、R2、R3中至少一个基团含有氰基，不含氰基的基团各自独立地选自取代或未取代的烷基、烯基、炔基或烷氧基；
[0038]式II中，R7、R8、R9中至少一个基团含有氰基，不含氰基的基团各自独立地选自取代或未取代的烷基、烯基、炔基、氨基或烷氧基。
[0039]上述双官能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解液复合添加剂，包括电解液添加剂和单腈，所述电解液添加剂具有式I或式II的结构：其中，式I中，R1、R2、R3中至少一个基团含有氰基，不含氰基的基团各自独立地选自取代或未取代的烷基、烯基、炔基或烷氧基；式II中，R7、R8、R9中至少一个基团含有氰基，不含氰基的基团各自独立地选自取代或未取代的烷基、烯基、炔基、氨基或烷氧基。2.根据权利要求1所述的电解液复合添加剂，其特征在于，所述电解液添加剂中，氰基和磷酸酯基摩尔比范围为(1～3)：1；优选的，式I线性结构中氰基和磷酸酯基摩尔为3：1，式II环状三磷酸酯结构中氰基和磷酸酯基摩尔比为1：1。3.根据权利要求1所述的电解液复合添加剂，其特征在于，电解液复合添加剂中，总氰基和磷酸酯基的摩尔比范围为(1～200)：1，优选为(6～40)：1，更优选为(10
‑
25)：1。4.根据权利要求1所述的电解液复合添加剂，其特征在于，所述电解液添加剂中，R1、R2、R3、R7、R8、R9各自独立为C1
‑
5的基团；所述单腈优选为C5以下的线性单腈，更优选为丙腈或丁腈。5.根据权利要求1所述的电解液复合添加剂，其特征在于，所述电解液添加剂中，氰基和磷酸酯相连的支链上，N和P原子之间间隔1
‑
2个碳原子。6.根据权利要求1所述的电解液复合添加剂，其特征在于，作为复合添加剂在电解液中的添加量为(0.01～3)％，以(0.5
±
0.2)％为佳。7.一种电解液，包括权利要求1
‑
6任一项所述的电解液复合添加剂。8.根据权利要求7所述的电解液，其特征在于，还包括：(1)硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、1，3丙烷磺内酯、2，4丁烷磺内酯、1，4丁烷磺内酯、丙烯基
‑
1，3磺酸内酯中的至少一种；(2)LiFSI、硼酸酯、四氟硼酸锂、氟代醚、酸酐、1,3二氧六环、1,4二氧六环、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸磷酸锂、三(三甲基硅基)磷酸酯、三(三甲基硅基)亚磷酸酯、氟代碳酸乙烯酯、二氟代碳酸乙烯酯、己二腈、1，3，6己烷三腈、乙二醇双丙腈醚、乙氧基五氟环三磷腈中的至...

【专利技术属性】
技术研发人员：盖建丽，杨纪荣，贠娇娇，张振宇，高田慧，张文彦，王彦艳，
申请(专利权)人：天目湖先进储能技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：