【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池领域，具体涉及一种电解液添加剂组合物及含该添加剂组合物的非水电解液和锂离子电池。
技术介绍
1、锂离子电池自商业化以来，能量密度的需求不断提升，正极的充电截止电压不断提高，而高温存储失效是高电压技术路线的关键挑战。
2、提高电池高温存储性能的添加剂主要包括：(1)1,3-丙烷磺内酯，是抑制高电压产气的常用添加剂，但其在2015年被列入reach管制清单，欧洲市场禁止使用；(2)腈类添加剂，在电芯高温存储方面具有明显优势，但对石墨负极不兼容，电芯循环性能衰减快；(3)含多个末端不饱和双键的化合物，如四乙烯基硅烷，是一种抑制高电压高温存储产气的新型添加剂，但即使在较少的添加量下也会导致界面阻抗过高。通过多种添加剂的组合使用，对正极或负极表面保护膜进行调控，保护电极的同时，避免电解质的氧化还原分解是目前行之有效的方法。
3、如，中国专利cn101593851b公开了一种添加剂组合物及含有该添加剂组合物的电解液及锂离子二次电池，该电解液添加剂组合物，包括卤代碳酸酯、碳酸酯和醋酸酯，使电池的循环性能、低温放电性能和倍率放电性能有了一定提高，但碳酸酯类添加剂会在正极表面发生氧化分解，产气引发电池鼓胀；醋酸酯类化合物沸点低，高温下容易挥发导致电池胀气，对电池高温循环及高温存储不利。
4、中国专利申请cn115133124a公开了一种提高正负极高温存储稳定性的电解液及锂离子电池，该电解液中以结构式中含三个碳碳双键的硅烷为第一添加剂，以硅基酯类或结构式中含碳碳三键的硅烷为第二添加剂，可以
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题之一是现有技术中电解液添加剂组合物应用于锂离子电池中，高温存储性能及低温循环性不能兼顾的问题。本专利技术提供一种电解液添加剂组合物，该添加剂组合物改善电池的高温存储性能同时，提高低温循环性能。
2、本专利技术所要解决的技术问题之二是提供一种与技术问题之一相对应的非水电解液。
3、本专利技术所要解决的技术问题之三是提供一种与技术问题之一相对应的锂离子电池。
4、为解决上述技术问题之一，本申请采用如下技术方案：提供一种电解液添加剂组合物，该添加剂组合物中含有添加剂a、添加剂b和添加剂c，添加剂a为具有通式ⅰ结构的不饱和环状碳酸酯，添加剂b为具有通式ⅱ结构的不饱和链状碳酸酯，添加剂c为有机硅类化合物；
5、其中，r1选自取代或未取代的含有烯键或炔键的亚烃基；r2、r3相互独立地选自碳原子数为1～6的烃基或含氟烃基，r4、r5、r6、r7相互独立地选自氢原子、氟原子或碳原子数为1～6的烃基，x基团为亚乙烯基或亚乙炔基。
6、进一步地，添加剂c所述的有机硅类化合物选自硅烷类、低聚硅烷类、低聚硅氧烷类中的至少一种。
7、进一步地，所述的添加剂c选自具有结构通式ⅲ-1、ⅲ-2、ⅲ-3、ⅲ-4或ⅲ-5中至少一种的有机硅类化合物：
8、
9、其中，r8～r11相互独立地选自碳原子数为1～6的烃基、烃氧基、含氟烃基、含氟烃氧基、酰氧基、酰胺基、胺基、胺氧基或酮肟基；r12、r13、r14、r19、r20、r21相互独立地选自碳原子数为1～6的烃基、烃氧基、含氟烃基、腈烃基、酰氧基、胺基、酰胺基或胺氧基，r15、r16、r22、r23相互独立地选自碳原子数为1～6的烃基、烃氧基、含氟烃基，m＝0～8，p＝0～8；r17和r18相互独立地选自碳原子数为1～6的烃基、含氟烃基或腈基，n＝3～10；r24、r25选自乙烯基、乙炔基、烯丙基或炔丙基，z为亚甲基、亚乙基、二元羧酰基、二元磺酰基、二元亚硫酰基，y为o、s或n-r26，r26为碳原子数1～4的烃基或酰基。
10、进一步地，以电解液的质量为100％计，添加剂a所述的不饱和环状碳酸酯的用量为0.1～5％，添加剂b所述的不饱和链状碳酸酯的用量为0.1～5％，添加剂c所述的有机硅类化合物的用量为0.1～5％。
11、进一步地，添加剂c所述的有机硅类化合物选自以下结构式中的至少一种：
12、
13、
14、
15、进一步地，添加剂a所述的不饱和环状碳酸酯选自以下结构式中的至少一种：
16、
17、进一步地，添加剂b所述的不饱和链状碳酸酯选自以下结构式中的至少一种：
18、
19、
20、为解决上述技术问题之二，本申请提供的技术方案为：一种非水电解液，包括电解质盐、有机溶剂和所述的电解液添加剂组合物。
21、进一步地，所述的电解液添加剂组合物中的不饱和环状碳酸酯在所述电解液中的质量占比为0.1～5％，不饱和链状碳酸酯在所述电解液中的质量占比为0.1～5％，有机硅类化合物在所述电解液中的质量占比为0.1～5％；非水电解液中电解质盐的摩尔浓度为0.5～3mol/l。
22、进一步地，所述的电解质盐为锂盐电解质，选自六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、双草酸硼酸锂、四氟草酸磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂或氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂中的至少一种。
23、进一步地，所述的有机溶剂选自碳酸酯类、酯类、醚类、内酯类、腈类、酰亚胺类、砜类、亚砜类溶剂或离子液体中的至少一种。
24、进一步地，所述的有机溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸甲丁酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、乙酸二氟乙酯、乙酸三氟乙酯、三氟乙基甲基碳酸酯或双三氟乙基碳酸酯中的至少一种。
25、为解决上述技术问题之三，本申请采用如下技术方案：提供一种锂离子电池，包括正极材料、负极材料和所述的非水电解液。
26、进一步地，所述的正极材料选自磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、镍钴锰铝酸锂、磷酸锰铁锂或镍锰酸锂中的至少一种。
27、进一步地，所述的负极材料包括且不限于碳材料或硅基材料中的至少一种。
28、本专利技术的有益效果是：
29、本申请将不饱和环状碳酸酯、不饱和链状碳酸酯和有机硅类化合物进行协同配合，作为电解液添加剂组合物用于锂离子电池中，在合适的质量配比下，不仅可以改善有机硅类添加剂会导致电池内阻大，低温循环性能差问题，还可以改善碳酸酯类化合物形成的sei膜在高温下稳定性差，高温下sei膜破裂导致电解液分解产气的问题；本申请中协同配合后的添加剂组合物，可以有效降低电池内阻，改善高温存储性能和低温循环性能。
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1.一种电解液添加剂组合物，其特征在于，该添加剂组合物中含有添加剂A、添加剂B和添加剂C，添加剂A为具有通式Ⅰ结构的不饱和环状碳酸酯，添加剂B为具有通式Ⅱ结构的不饱和链状碳酸酯，添加剂C为有机硅类化合物；
2.权利要求1所述的电解液添加剂组合物，其特征在于，添加剂C所述的有机硅类化合物选自硅烷类、低聚硅烷类、低聚硅氧烷类中的至少一种。
3.权利要求2所述的电解液添加剂组合物，其特征在于，所述的添加剂C选自具有结构通式Ⅲ-1、Ⅲ-2、Ⅲ-3、Ⅲ-4或Ⅲ-5中至少一种的有机硅类化合物：
4.权利要求1所述的电解液添加剂组合物，其特征在于，以电解液的质量为100％计，添加剂A所述的不饱和环状碳酸酯的用量为0.1～5％，添加剂B所述的不饱和链状碳酸酯的用量为0.1～5％，添加剂C所述的有机硅类化合物的用量为0.1～5％。
5.权利要求1所述的电解液添加剂组合物，其特征在于，添加剂C所述的有机硅类化合物选自以下结构式中的至少一种：
6.权利要求1-5任一项所述的电解液添加剂组合物，其特征在于，添加剂A所述的不饱和环状碳酸酯选自以下
7.权利要求1-5任一项所述的电解液添加剂组合物，其特征在于，添加剂B所述的不饱和链状碳酸酯选自以下结构式中的至少一种：
8.一种非水电解液，其特征在于，包括电解质盐、有机溶剂和权利要求1所述的电解液添加剂组合物。
9.权利要求8所述的非水电解液，其特征在于，所述的电解液添加剂组合物中的不饱和环状碳酸酯在所述电解液中的质量占比为0.1～5％，不饱和链状碳酸酯在所述电解液中的质量占比为0.1～5％，有机硅类化合物在所述电解液中的质量占比为0.1～5％；非水电解液中电解质盐的摩尔浓度为0.5～3mol/L。
10.权利要求8所述的非水电解液，其特征在于，所述的电解质盐为锂盐电解质，选自六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、双草酸硼酸锂、四氟草酸磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂或氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂中的至少一种。
11.权利要求8所述的非水电解液，其特征在于，所述的有机溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸甲丁酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、乙酸二氟乙酯、乙酸三氟乙酯、三氟乙基甲基碳酸酯或双三氟乙基碳酸酯中的至少一种。
12.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极材料、负极材料和权利要求8-11任一项所述的非水电解液。
13.权利要求12所述的锂离子电池，其特征在于，所述的正极材料选自磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、镍钴锰铝酸锂、磷酸锰铁锂或镍锰酸锂中的至少一种；所述的负极材料包括且不限于碳材料或硅基材料中的至少一种。
...【技术特征摘要】
1.一种电解液添加剂组合物，其特征在于，该添加剂组合物中含有添加剂a、添加剂b和添加剂c，添加剂a为具有通式ⅰ结构的不饱和环状碳酸酯，添加剂b为具有通式ⅱ结构的不饱和链状碳酸酯，添加剂c为有机硅类化合物；
2.权利要求1所述的电解液添加剂组合物，其特征在于，添加剂c所述的有机硅类化合物选自硅烷类、低聚硅烷类、低聚硅氧烷类中的至少一种。
3.权利要求2所述的电解液添加剂组合物，其特征在于，所述的添加剂c选自具有结构通式ⅲ-1、ⅲ-2、ⅲ-3、ⅲ-4或ⅲ-5中至少一种的有机硅类化合物：
4.权利要求1所述的电解液添加剂组合物，其特征在于，以电解液的质量为100％计，添加剂a所述的不饱和环状碳酸酯的用量为0.1～5％，添加剂b所述的不饱和链状碳酸酯的用量为0.1～5％，添加剂c所述的有机硅类化合物的用量为0.1～5％。
5.权利要求1所述的电解液添加剂组合物，其特征在于，添加剂c所述的有机硅类化合物选自以下结构式中的至少一种：
6.权利要求1-5任一项所述的电解液添加剂组合物，其特征在于，添加剂a所述的不饱和环状碳酸酯选自以下结构式中的至少一种：
7.权利要求1-5任一项所述的电解液添加剂组合物，其特征在于，添加剂b所述的不饱和链状碳酸酯选自以下结构式中的至少一种：
8.一种非水电解液，其特征在于，包括电解质盐、有机溶剂和权利要求1所述的电解液添加剂组合物。
9.权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：董斌，傅人俊，
申请(专利权)人：苏州祺添新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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