【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池，具体而言，涉及一种电池电解液添加剂、电池电解液及其应用。
技术介绍
1、锂离子电池由于工作电压高，比能量密度大，循环寿命长，对环境友好，已经成为电子数码、电动汽车、储能应用、航空航天等领域不可缺少的重要的化学能源之一。电解液是锂离子电池的重要组成部分，作为锂离子电池的电化学反应介质，其主要作用是为锂离子的传输和反应提供导电环境，其性能好坏对电池的能量密度、安全性能和循环寿命有着决定性的作用。电解液一般由溶剂、锂盐和添加剂组成。溶剂作为电解液的主体，锂盐作为电解液的导电盐，添加剂则可以对电解液的导电性、热稳定性和热分解产物、锂离子电导率等性能进行改性。
2、电池电芯固定的尺寸决定了单体电芯能量密度的提升需要从材料体系进行设计，高容量高压实密度的正、负极片的使用是目前提升电芯能量密度的最有效途径。但是高压实密度极片会导致电芯在注液时对电解液的吸液缓慢，特别是电芯内部的极片由于电解液由卷芯外部到内部逐渐浸润导致电解液分布不均匀，由此导致电芯制作完成后容量低，电阻大、寿命短等一系列问题。
3、目前解决锂离子电池浸润性差的问题多是通过在电解液中加入添加剂来改变电解液的吸液速度和浸润均匀程度。常用的添加剂为氟代苯类添加剂，氟代苯类添加剂虽然能够通过降低电解液的表面张力提升浸润性，但是对氟代苯类添加剂的加入量有着较为严苛的要求。且氟代苯类添加剂还存在获取成本相对较高，可能在环境中分解出含氟危害物质，对环境造成不利影响。此外，氟代苯类添加剂并不能有效防止在低温条件下锂盐的析出现象，这严重限制了电
4、因此，开发一种电池电解液添加剂，既能有效提高浸润性，又可提高电导率，还兼顾成本合理、环境友好并且在宽温度范围内能保持性能稳定的添加剂，是锂离子电池电解液研究的重要方向之一。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于解决现有电池电解液添加剂无法达到既能有效提高浸润性，又可提高电导率，还兼顾成本合理、环境友好并且在宽温度范围内能保持性能稳定等的问题。
2、为了解决上述问题，本专利技术提供一种电池电解液添加剂、电池电解液及其应用，该电池电解液添加剂为烷基醚类烷氧基硅烷类化合物，烷基醚类烷氧基硅烷类化合物具有式(a)所示结构：其中，r1、r2、r3和r4各自独立的选自c1～c20烷基中的一种，1≤n≤20，且n为整数。具有上述结构的电池电解液添加剂能够有效改善电池电解液的表面张力，提高电池电解液的浸润性和导电性能，降低电池阻抗，有效提高电池的低温放电和低温循环性能。
3、进一步地，烷基醚类烷氧基硅烷类化合物中r1、r2、r3和r4各自独立的选自c1～c5烷基中的一种，1≤n≤5，且n为整数。上述结构特点能够使电池电解液添加剂拥有更好的粘度和体系相容性等物化性能，更有利于改善电池电解液的表面张力和浸润性。
4、进一步地，烷基醚类烷氧基硅烷类化合物中r1、r2、r3和r4各自独立的选自甲基、乙基、丙基和丁基，3≤n≤4，且n为整数。选择上述具体的支链取代基团和烷基链长度，使电池电解液添加剂在提高电池电解液的浸润性和导电性方面效果更好。
5、进一步地，电池电解液添加剂选自如下所示结构中的一种或多种：
6、
7、优选地，电池电解液添加剂为式ⅰ、式ⅱ、式ⅲ、式ⅳ、式ⅴ和式ⅵ中的一种或多种复配；进一步优选地，电池电解液添加剂为式ⅰ和式ⅴ按重量百分比2:(1～2)复配；或者，电池电解液添加剂为式ⅱ和式ⅲ按重量百分比(3～4):1复配；或者，电池电解液添加剂为式ⅳ和式ⅵ按重量百分比3:(1～3)复配。将电池电解液添加剂按上述方式复配使用，能够使电池电解液粘度、表面张力以及对锂盐的解离度方面达到性能的最佳平衡，有利于进一步提高电池综合性能。
8、根据本专利技术的另一方面，还提供了一种电池电解液，该电池电解液包括锂盐、有机溶剂以及上述电池电解液添加剂。将本专利技术所述电池电解液添加剂应用于电池电解液中，能够显著降低电池电解液的粘度和表面张力，提高电池电解液的浸润性和导电性能。
9、进一步地，按重量百分比，电池电解液中锂盐为8～15％，电池电解液添加剂为0.5～10％，余量为有机溶剂；优选地，按重量百分比，电池电解液中锂盐为9～14％，电池电解液添加剂为0.5～3％，余量为有机溶剂。将电池电解液中各组分的添加量控制在上述比例有利于进一步提高电池电解液的浸润性和导电性能。
10、进一步地，锂盐为六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、三氟甲基磺酸锂、双(五氟乙基磺酰亚胺)锂、双(三氟甲基磺酰亚胺)锂、双(氟磺酰亚胺)锂、二氟(双草酸)磷酸锂和四氟(草酸)磷酸锂中的一种或多种；优选地，锂盐为六氟磷酸锂和/或六氟砷酸锂；优选地，有机溶剂为有机碳酸酯、离子液体、聚醚、芳香醚、c1～c30的烷基醚、环醚、羧酸酯、砜、腈和二腈中的一种或多种；优选地，有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、丙酸乙酯、碳酸甲乙酯、丙基醚、丁基醚、戊二腈、环丁砜、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丁酯和丁酸乙酯中的一种或多种；进一步优选地，有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯中的一种或多种。上述锂盐和有机溶剂均为使用较为广泛的种类，对电池电解液和电池的性能改善效果更好。
11、进一步地，电池电解液添加剂为式ⅰ和式ⅴ复配，有机溶剂为戊二腈，锂盐为高氯酸锂；或者，电池电解液添加剂为式ⅱ和式ⅲ复配，有机溶剂为环丁砜，锂盐为二氟(双草酸)磷酸锂；或者，电池电解液添加剂为式ⅳ和式ⅵ复配，有机溶剂为碳酸乙烯酯，锂盐为四氟硼酸锂；其中，式ⅰ、式ⅱ、式ⅲ、式ⅳ、式ⅴ和式ⅵ的化学结构式如下所示：
12、
13、上述复合电池电解液添加剂可以和对应的锂盐、有机溶剂发生协同作用，更利于增强电池电解液的稳定性和界面特性，提高电池的循环稳定性。
14、根据本专利技术的第三方面，还提供了一种锂离子电池，锂离子电池包括上述电池电解液。使用包含有本专利技术提出的电池电解液添加剂的电池电解液，能够使锂离子电池不仅具有良好的首充特性，还能拥有良好的容量保持率，还能实现在低温环境下保持良好的性能。
15、进一步地，锂离子电池还包括含阴极活性材料的正极、含阳极活性材料的负极和电池隔膜；优选地，阴极活性材料为能够释放锂离子的材料；优选地，阴极活性材料为过渡金属磷酸盐、过渡金属氧化物锂盐和金属硫化物中的一种或多种；优选地，阳极活性材料为能够接收锂离子的材料；优选地，阳极活性材料为石墨材料、硅材料、硅碳材料、石墨与硅碳复合材料、氧化亚硅和石墨复合材料、硅碳和氧化亚硅复合材料中的一种或多种；优选地，电池隔膜为聚酰亚胺隔膜、聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜和聚对苯二甲酸乙二酯隔膜中的至少一种；优选地，电池隔膜为聚乙烯隔膜或聚丙烯隔膜。通过对电池中的正极材料、负极材料和电池隔膜等晶型优化，可以进一步提升电池的整体性能。
16、本专利技术提供了一种电池电解液添本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电池电解液添加剂，其特征在于，所述电池电解液添加剂为烷基醚类烷氧基硅烷类化合物，所述烷基醚类烷氧基硅烷类化合物具有式(A)所示结构：
2.根据权利要求1所述的电池电解液添加剂，其特征在于，所述烷基醚类烷氧基硅烷类化合物中所述R1、所述R2、所述R3和所述R4各自独立的选自C1～C5烷基中的一种，1≤n≤5，且n为整数。
3.根据权利要求1所述的电池电解液添加剂，其特征在于，所述烷基醚类烷氧基硅烷类化合物中所述R1、所述R2、所述R3和所述R4各自独立的选自甲基、乙基、丙基和丁基，3≤n≤4，且n为整数。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池电解液添加剂，其特征在于，所述电池电解液添加剂选自如下所示结构中的一种或多种：
5.一种电池电解液，其特征在于，所述电池电解液包括锂盐、有机溶剂以及权利要求1至4中任一项所述的电池电解液添加剂。
6.根据权利要求5所述的电池电解液，其特征在于，按重量百分比，所述电池电解液中所述锂盐为8～15％，所述电池电解液添加剂为0.5～10％，余量为所述有机溶剂；
7.根据
8.根据权利要求7所述的电池电解液，其特征在于，所述电池电解液添加剂为所述式Ⅰ和所述式Ⅴ复配，所述有机溶剂为戊二腈，所述锂盐为高氯酸锂；或者，
9.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括权利要求5至8中任一项所述的电池电解液。
10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池还包括含阴极活性材料的正极、含阳极活性材料的负极和电池隔膜；
...【技术特征摘要】
1.一种电池电解液添加剂，其特征在于，所述电池电解液添加剂为烷基醚类烷氧基硅烷类化合物，所述烷基醚类烷氧基硅烷类化合物具有式(a)所示结构：
2.根据权利要求1所述的电池电解液添加剂，其特征在于，所述烷基醚类烷氧基硅烷类化合物中所述r1、所述r2、所述r3和所述r4各自独立的选自c1～c5烷基中的一种，1≤n≤5，且n为整数。
3.根据权利要求1所述的电池电解液添加剂，其特征在于，所述烷基醚类烷氧基硅烷类化合物中所述r1、所述r2、所述r3和所述r4各自独立的选自甲基、乙基、丙基和丁基，3≤n≤4，且n为整数。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池电解液添加剂，其特征在于，所述电池电解液添加剂选自如下所示结构中的一种或多种：
5.一种电池电解液，其特征在于，所述电池电解液包括锂盐、有机溶剂以及权利要求1至4中任一项所述的电池电解液添加剂。
6.根据权利要求5所...
【专利技术属性】
技术研发人员：张健，徐宇，张国军，方耀国，
申请(专利权)人：上海轩邑新能源发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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