[發明專利]一種非水電解液用三級腈化合物、包含其的非水電解液及二次電池

有效

• 申請號: 201610349575.3
• 申請日: 2016-05-23
• 公開（公告）號: CN107417569B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 申大衛;鄭卓群
• 申請（專利權）人: 微宏動力系統（湖州）有限公司
• 主分類號: C07C255/03
• 分類號: C07C255/03;C07C255/07;C07C255/46;C07C255/10;C07C255/50;C07C255/33;H01M10/0569;H01M10/0525;H01M10/0567
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本發明涉及一非水電解液用三級腈化合物、包含其的非水電解液及二次電池。一種非水電解液用三級腈化合物，其具有式(1)表示的結構：其中，R₁，R₂，R₃分別獨立的選自烷基、烯基、炔基、苯基或芳基；或R₁，R₂，R₃分別獨立的選自含有硼、硅、氮、磷、氧、硫、氟、氯、溴及碘中至少一種元素的基團；其中，R₁，R₂，R₃分別為獨立取代基團；或R₁，R₂，R₃為相鄰基團聯合成環。本發明涉及具有優異輸出特性且高溫穩定性良好的非水電解液二次電池。

技術領域

本發明涉及一非水電解液用三級腈化合物、包含其的非水電解液及二次電池。

背景技術

鋁塑膜軟包電池已普遍被用于筆記本電腦、手機、可穿戴設備等，目前已逐漸開始被電動汽車大量使用。鋁塑膜軟包電池具有安全性相對較好、重量輕、容量大、內阻小、設計靈活等優點。安全性相對較好是指在濫用條件下，軟包電池一般表現為脹氣，嚴重脹氣時鋁塑膜外包裝會開裂，但鋁殼電池則可能發生爆炸。同時，軟包電池重量較同等容量的鋼殼電池輕，質量能量密度占優勢，且軟包裝電池外形可變，可根據汽車的結構設計尺寸。但軟包裝電池也有缺點，如電芯一致性較差，易發生漏液事故，尤其對電解液的高溫特性有更高要求。當電池在較高溫度下(>45℃)運行時，如果電解液中的溶劑成分沸點較低(蒸汽壓較高)，鋁塑膜外包裝會鼓氣，電池內阻上升(正負極之間物理距離增大)，導致電池性能劣化。此外，軟包裝電池對溶劑的電化學窗口也提出更高要求，當溶劑在正極一側耐氧化性或者在負極一側耐還原性較差時，溶劑與電極活性材料發生氧化和/和/或還原反應，釋放出氣體如CO₂、CH₄、H₂等，也會造成軟包裝鼓氣。

目前，常見的有機電解液是LiPF₆混合碳酸酯溶劑構成的體系。碳酸酯溶劑多為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)與碳酸甲乙酯(EMC)構成的混合溶劑。其中，EC介電常數大，能夠使鋰鹽充分溶解或電離，有利于提高電解液的電導率；EC熱穩定高，加熱至200℃以上才會分解；EC可以在碳基(特別是石墨)電極表面形成SEI膜，提高電池充放電效率，延長電池循環壽命。然而，EC粘度大、熔點高(m.p.36.4℃)，其需要和低粘度、低熔點的線性碳酸酯(DMC、EMC、DEC等)混合使用方能獲得好的性能，以滿足鋰二次電池的應用要求。且上述混合溶劑在堿性或酸性條件下，尤其在正極表面活性元素(過渡金屬元素鐵、鎳、鈷、錳等)的催化作用下，易發生分解，釋放出氣體。

電解液溶劑，尤其具有優異高溫特性的電解液溶劑，最好滿足下述要求：1)對電極惰性，即使在高溫運行工況下，也不與正負極發生電化學或者催化反應，外觀表現為電池不鼓氣；2)具有高的介電常數和小的粘度，電解液電導率高，電池倍率性能好，滿足電動汽車工況要求；3)具有寬的液程，沸點高、熔點低，配成電解液后高低溫特性兼顧，不犧牲低溫性能；4)成本低，環境友好。自1991年鋰離子二次電池成功商業化以來，歷經數十年，這一領域的技術人員尚未找到可以替代碳酸酯的溶劑。