【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于二次电池，具体涉及一种硼酸酯类非水电解液添加剂，并进一步公开其制备的非水电解液和二次电池。
技术介绍
1、目前，二次电池因其工作电压高、比能量大、循环寿命长及无记忆效应等特点而被人们广泛关注，已成为主流的动力电池，并且随着新能源领域的快速发展，对二次电池的性能要求也随之越来越高，诸如锂离子动力电池性能尤其是高温性能、低温性能、内部阻抗性能都受到了诸多挑战。在二次电池充电的过程中，正极材料中的金属离子发生脱嵌，通过电解液嵌入到碳负极材料中。在目前的二次电池体系中，会通过添加多种功能性添加剂进而改善电池的性能，研究表明，传统使用的各种添加剂均起到了非常重要的作用，尤其是成膜添加剂。
2、成膜添加剂可以在负极上形成sei膜，可减缓电极材料与电解液进行化学反应并且提高金属离子通透性和降低电子电导率。但是，目前市面上已有的添加剂如vc、fec和es衍生物形成的sei膜，均间或存在着膜表面厚度不均一、高温稳定性差、锂离子电导率较低、阻抗较高等缺点，对电池寿命和高倍率放电都有不利影响。同时，由于在低温时金属离子迁移的阻抗会相应提高，导致电池内部的阻抗随之提高。研究表明，电解液中溶剂化金属离子穿越sei的去溶剂化过程应占二次电池内部阻抗的主导，而并非来自于电池整体的电解液电导率。因此，如何开发一种能进一步降低去溶剂化过程活化能的电解液添加剂，且同时能生成稳定的sei膜，从而提高电池的阻抗性能、高温性能、低温性能的功能性添加剂，对于二次电池性能的提高具有积极的意义。
技术实现思路>
1、本专利技术所要解决的第一个技术问题在于提供一种非水电解液添加剂，所述非水电解液添加剂能够使二次电池在充放电中形成稳定的sei膜从而达到提高二次电池的高温性能、低温性能以及降低阻抗功效；
2、本专利技术所要解决的第二个技术问题在于提供上述非水电解液添加剂制备的非水电解液，所述添加剂能够明显地改善二次电池在初始时的阻抗以及低温性能，有效提高二次电池的性能。
3、为了解决上述问题，本专利技术提供了一种非水电解液添加剂，所述非水电解液添加剂具有如下式i所示的结构：
4、
5、其中，a1、a2、a3彼此独立的选自如下式(a-e)所示的结构，且a1、a2、a3不同时选择式(e)所示结构；其中，*为键合位置；
6、
7、r1和r2各自独立的选自取代或未取代的c1-c5的烷基、取代或未取代的c2-c5烯基、或者取代或未取代的c2-c5的炔基；
8、a、b、c相互独立的选自0-3的整数。
9、优选的，所述非水电解液添加剂中：
10、r1选自取代或未取代的c1-c2的烷基、r2选自取代或未取代的c1-c2的烷基；
11、a为0-2的整数，b为0-2的整数，c为1-3的整数。
12、优选的，所述非水电解液添加剂中，所述a1、a2和a3中，至少有两个取代结构相同。
13、优选的，所述非水电解液添加剂中，所述a1、a2和a3中，至少有两个选择式(b)所示的结构。
14、更优选的，所述非水电解液添加剂选自如下结构的化合物：
15、
16、本专利技术还公开了一种非水电解液，包括有机非水溶剂、电解质盐和所述的非水电解液添加剂。
17、具体的，本专利技术所述的非水电解液，基于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含量为0.05-10wt％。
18、在优选的实施例中，以所述非水电解液的总质量为100％计，所述式i所示的化合物的含量为0.1-5wt％。
19、具体的，所述式i所示的化合物的质量百分比可以为0.05％、0.08％、0.1％、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％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、7.8％、8％、8.5％、9％、9.5％、10％。
20、
21、
22、当式i所示的化合物含量处于上述范围内时，可以有效维持电极表面成膜的稳定性，提升电池性能，若式i所示的化合物含量过少，则难以对电池的性能产生明显的提升效果；若式i所示的化合物含量过多则可能因其分解产物过多而影响电解液中其他物质的功能发挥。
23、在具体的实施例中，所述非水电解液中电解质盐的浓度为0.1mol/l-8mol/l。在优选的实施例中，所述电解质盐的浓度为0.5mol/l-2.5mol/l。具体的，所述电解质盐的浓度可以为0.5mol/l、1mol/l、1.5mol/l、2mol/l、2.5mol/l。
24、非水电解液中的电解质盐解离形成的碱金属离子在正极和负极之间脱嵌和嵌入以完成充放电的循环，电解质盐的浓度大小直接影响碱金属离子的传递速度，而碱金属离子的传递速度会影响负极的电位变化。在电池快速充电过程中，需要尽量提高碱金属离子的移动速度，防止负极电位下降过快导致锂枝晶的形成，给电池带来安全隐患，同时还能防止电池的循环容量过快衰减。当电解质盐的含量过低时，则会减低碱金属离子在正极和负极间的嵌入脱出效率，无法满足电池快充的需求；当电解质盐的含量过高时，会导致非水电解质的粘度增大，进而同样不利于碱金属离子嵌入脱出效率的提升，增大电池内阻。
25、在一些实施例中，所述电解质盐选自锂盐和钠盐中的一种或多种。
26、在优选实施例中，所述锂盐选自lipf6、libob、lidfob、lipo2f2、libf4、lisbf6、liasf6、lin(so2cf3)2、lin(so2c2f5)2、lic(so2cf3)3、lin(so2f)2、liclo4、lialcl4、licf3so3、li2b10cl10、低级脂肪族羧酸锂盐中的至少一种。
27、若所述电解质盐选自nabf4、nafsi、natfsi、napf6、naclo4、naasf6、nasbf6、napof4、napo2f2、nac4bo8、nac2bf2o4、naodfb、nan(so2c2f5)2、nan(so2cf3)(so2c4f9)2、nac(so2cf3)和na(c2f5)pf3中的至少一种。在优选实施例中，所述钠盐选自高氯酸钠(naclo4)、六氟磷酸钠(napf6)、四氟硼酸钠(nabf4)、双氟磺酰亚胺钠(nafsi)、双(三氟甲基磺酰基)亚胺钠(natfsi)中的至少一种。
28、在一些实施例中，所述非水电解液还包括辅助添加剂，所述辅助添加剂选自环状碳酸酯、氟代环状碳酸酯、磺酸内酯、环状硫酸酯、磷酸酯、硼酸酯和腈类化合物中的至少一种。
29、在一些优选实施例中，所述环状碳酸酯类化合物选自碳酸亚乙烯酯(vc)、碳酸乙烯亚乙酯、亚甲基碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、双氟代碳酸乙烯酯和下式ii所示的化合物中的至少一种：
30、
31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具有如下式I所示的结构：
2.根据权利要求1所述非水电解液添加剂，其特征在于，所述A1、A2和A3中，至少有两个取代结构相同。
3.根据权利要求1所述非水电解液添加剂，其特征在于，所述非水电解液添加剂选自如下结构的化合物：
4.一种非水电解液，其特征在于，包括有机非水溶剂、电解质盐和权利要求1-3任一项所述的非水电解液添加剂。
5.根据权利要求4所述的非水电解液，其特征在于，基于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含量为0.05-10wt％；优选的，基于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含量为0.1-5wt％。
6.根据权利要求4所述的非水电解液，其特征在于，所述电解质盐的浓度为0.1mol/L-8mol/L；优选的，所述电解质盐的浓度为0.5mol/L-2.5mol/L。
7.根据权利要求4所述的非水电解液，其特征在于，所述电解质盐选自锂盐和钠盐中的一种或多种；
8.根据权利要求4所述的非水电
9.根据权利要求4所述的非水电解液，其特征在于，所述非水有机溶剂包括醚类溶剂、腈类溶剂、碳酸酯类溶剂、羧酸酯类溶剂和砜类溶剂中的一种或多种。
10.一种二次电池，其特征在于，包含正极、负极，以及权利要求4-9任一项所述非水电解液。
11.根据权利要求10所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池为锂离子电池、锂金属电池或钠离子电池。
...【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具有如下式i所示的结构：
2.根据权利要求1所述非水电解液添加剂，其特征在于，所述a1、a2和a3中，至少有两个取代结构相同。
3.根据权利要求1所述非水电解液添加剂，其特征在于，所述非水电解液添加剂选自如下结构的化合物：
4.一种非水电解液，其特征在于，包括有机非水溶剂、电解质盐和权利要求1-3任一项所述的非水电解液添加剂。
5.根据权利要求4所述的非水电解液，其特征在于，基于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含量为0.05-10wt％；优选的，基于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含量为0.1-5wt％。
6.根据权利要求4所述的非水电解液，其特征在于，所述电解质盐的浓度为0.1mol...
【专利技术属性】
技术研发人员：向书槐，刘晋皓，易洋，胡时光，
申请(专利权)人：深圳新宙邦科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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