【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂电池，具体涉及一种含硅基、酰胺基、氟原子的电解液添加剂、金属锂电池电解液及金属锂电池。
技术介绍
1、随着便携式电子产品和新能源汽车的快速发展，对高能量密度电池的需求日益迫切，以满足小型化和轻薄化的发展趋势。传统石墨负极的理论比容量仅有372 mahg-1，限制了以石墨为负极的锂离子电池的能量密度。金属锂负极（li）具有最高的理论比容量（3860mahg-1）和最负的电极电位（-3.04vvs标准氢电极），被认为是最理想的负极材料。然而锂枝晶的不断生长，锂沉积/剥离过程中巨大的体积变化和不稳定的固态电解质界面膜等问题造成金属锂电池容量的衰减和差的循环稳定性，甚至造成电池短路等严重的安全问题。
2、针对金属锂负极存在的问题，科研工作者主要从电解液添加剂、非原位界面膜构建、复合三维骨架材料等方面出发对金属锂进行改性。其中，电解液添加剂相比与其他的改性方法具有明显的优势，无需改变电池的任何结构，操作简单，易于工业化生产，具有很高的经济可行性。但是，目前已报道的电解液添加剂改性方案依然面临着形成的sei膜机械强度不够，电池阻抗偏高等问题；并且在高电位、高温条件下，电解液中的lipf6会与电解液体系中的微量水发生反应，生成hf，加速高镍三元、镍锰酸锂等材料表面金属的溶解，不仅会腐蚀正负极表面、破坏电极结构，也会加速电解液的分解，最终造成电池失效。因此，如何开发出能在金属锂表面衍生成具有高离子扩散能力、高杨氏模量sei膜以及能有效除水、降酸的新型电解液添加剂是一个亟待解决的重要技术问题。
<
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种含硅基、酰胺基、氟原子的电解液添加剂、金属锂电池电解液及金属锂电池，其技术方案如下：
2、一种含硅基、酰胺基、氟原子的电解液添加剂，为2,2,2-三氟-n,n-二（三甲硅基）乙酰胺，其结构式如下：
3、。
4、一种金属锂电池电解液，其含有以上所述的一种含硅基、酰胺基、氟原子的电解液添加剂。
5、进一步的，所述金属锂电池电解液的制备方法为：首先，在35～45℃温度范围内，将非水有机溶剂及锂盐混合均匀得到金属锂电池的基础电解液；然后，将含硅基、酰胺基、氟原子的电解液添加剂添加到基础电解液中，混合均匀后得到金属锂电池电解液。
6、进一步的，所述电解液添加剂的用量为金属锂电池电解液总质量的0.01wt%～10wt%。
7、进一步的，所述电解液添加剂的用量为金属锂电池电解液总质量的0.05wt%～2wt%。
8、进一步的，所述非水有机溶剂为碳酸酯类或醚类溶剂。
9、进一步的，所述碳酸脂类溶剂为碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲丙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯、1，4-丁丙酯中的至少一种；所述醚类溶剂为乙二醇二甲醚、四氢呋喃、1，2-二甲氧基乙烷、二乙二醇二甲醚、1、3-二氧环戊烷、二甲氧基甲烷、四乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚和二乙二醇二乙醚中的至少一种。
10、进一步的，所述锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、双二氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、（氟磺酰）（正全氟丁基磺酰）亚胺锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、三氟甲基磺酸锂中的至少一种；锂盐的摩尔浓度为0.3mol/l～3mol/l。
11、进一步的，所述锂盐的摩尔浓度为0.8mol/l～1.5mol/l。
12、一种金属锂电池，包括电解液和正负极；所述电解液采用以上所述的一种金属锂电池电解液；所述负极为金属锂，正极为钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、镍锰酸锂、镍钴锰酸锂及富锂锰基中的至少一种。
13、与现有技术相比较，本专利技术主要具有以下的有益技术效果：
14、1.本专利技术提供的含硅基、酰胺基、氟原子的电解液添加剂，通过-cf3、si-n键与酰胺基团的组合使用，在正、负极表面均形成了稳定的电极/电解液界面膜，既在金属锂负极表面还原生成高机械强度、高稳定性、快li+传输的sei膜，同时又在正极表面形成超薄、稳定的cei膜，有效阻断正极表面过渡金属溶出-沉积行为，并能有效除水、降酸，抑制了hf等对正极的腐蚀。由于本专利技术电解液添加剂在正负极界面同时构建了“多功能”的界面膜，有效提升了金属锂电池的电化学性能，尤其是高温高压下的循环性能。
15、 2.本专利技术采用的电解液添加剂含有酰胺官能团，能优先于溶剂在正、负极界面形成超薄、均匀、高离子传导的界面膜，解决了一般电解液添加剂在正负极表面形成的界面阻抗增加、电池极化增大而造成容量降低的问题。
16、3.该电解液添加剂结构中含有si-n键，可以自发和电解液中的痕量水反应，生成环状产物，避免了痕量水与锂盐反应产生腐蚀性的hf破坏电极和集流体等结构，改善了金属锂电池的循环稳定性，尤其是高温高压下的循环稳定性。
17、4.该电解液添加剂中含有-cf3，通过氟原子强吸电子效应，原位形成lif，lif具有较好的机械强度（剪切模量为55.1gpa），对金属锂有较高的界面能（73.28mevå-2），可有效抑制锂枝晶的生长，提升了金属锂电池的库伦效率和循环性能。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种含硅基、酰胺基、氟原子的电解液添加剂，其特征在于，所述电解液添加剂为2,2,2-三氟-N,N-二（三甲硅基）乙酰胺，其结构式如下：
2.一种金属锂电池电解液，其特征在于，所述金属锂电池电解液含有权利要求1所述的一种含硅基、酰胺基、氟原子的电解液添加剂。
3.根据权利要求2所述的一种金属锂电池电解液，其特征在于，所述金属锂电池电解液的制备方法为：首先，在35～45℃温度范围内，将非水有机溶剂及锂盐混合均匀得到金属锂电池的基础电解液；然后，将含硅基、酰胺基、氟原子的电解液添加剂添加到基础电解液中，混合均匀后得到金属锂电池电解液。
4.根据权利要求3所述的一种金属锂电池电解液，其特征在于，所述电解液添加剂的用量为金属锂电池电解液总质量的0.01wt%～10wt%。
5.根据权利要求4所述的一种金属锂电池电解液，其特征在于，所述电解液添加剂的用量为金属锂电池电解液总质量的0.05wt%～2wt%。
6.根据权利要求3所述的一种金属锂电池电解液，其特征在于，所述非水有机溶剂为碳酸酯类或醚类溶剂。
7.根据权利要
8.根据权利要求3所述的一种金属锂电池电解液，其特征在于，所述锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、双二氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、（氟磺酰）（正全氟丁基磺酰）亚胺锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、三氟甲基磺酸锂中的至少一种；锂盐的摩尔浓度为0.3mol/L～3mol/L。
9.根据权利要求8所述的一种金属锂电池电解液，其特征在于，所述锂盐的摩尔浓度为0.8mol/L～1.5mol/L。
10.一种金属锂电池，包括电解液和正负极，其特征在于，所述电解液采用权利要求2-9任一所述的一种金属锂电池电解液；所述负极为金属锂，正极为钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、镍锰酸锂、镍钴锰酸锂及富锂锰基中的至少一种。
...【技术特征摘要】
1.一种含硅基、酰胺基、氟原子的电解液添加剂，其特征在于，所述电解液添加剂为2,2,2-三氟-n,n-二（三甲硅基）乙酰胺，其结构式如下：
2.一种金属锂电池电解液，其特征在于，所述金属锂电池电解液含有权利要求1所述的一种含硅基、酰胺基、氟原子的电解液添加剂。
3.根据权利要求2所述的一种金属锂电池电解液，其特征在于，所述金属锂电池电解液的制备方法为：首先，在35～45℃温度范围内，将非水有机溶剂及锂盐混合均匀得到金属锂电池的基础电解液；然后，将含硅基、酰胺基、氟原子的电解液添加剂添加到基础电解液中，混合均匀后得到金属锂电池电解液。
4.根据权利要求3所述的一种金属锂电池电解液，其特征在于，所述电解液添加剂的用量为金属锂电池电解液总质量的0.01wt%～10wt%。
5.根据权利要求4所述的一种金属锂电池电解液，其特征在于，所述电解液添加剂的用量为金属锂电池电解液总质量的0.05wt%～2wt%。
6.根据权利要求3所述的一种金属锂电池电解液，其特征在于，所述非水有机溶剂为碳酸酯类或醚类溶剂。
7.根据权利要求6所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：张焕，陈名海，项云霞，赵屹坤，唐明浩，
申请(专利权)人：东营职业学院，
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。