[發明專利]含硅氧烷基的腈類化合物于電池電解液中的應用

有效

• 申請號: 201810791486.3
• 申請日: 2018-07-18
• 公開（公告）號: CN108987804B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 武利斌;張民;郝俊;王軍;閆彩橋;葛建民;苗強強;侯榮雪
• 申請（專利權）人: 石家莊圣泰化工有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567
• 代理公司: 石家莊元匯專利代理事務所(特殊普通合伙) 13115
• 代理人: 李彤曉

含硅氧烷基的腈類化合物于電池電解液中的應用，屬于電池電解液的技術領域，含硅氧烷基的腈類化合物作為添加劑加入到電池電解液中，添加量為電池電解液質量的0.1?10％，所述含硅氧烷基的腈類化合物所述含硅氧烷基的腈類化合物的化學結構式為：其中n≥1，R選自甲基、乙烯基或叔丁基。通過向鋰電池電解液中加入含硅氧烷基的腈類化合物，使電池低溫放電特性和壽命周期特性出色；即使電池在完全充電狀態下儲存于高溫或正進行充電/放電過程，基于碳酸酯的有機溶劑的分解反應也會受到抑制，從而解決了膨脹問題，電池的高溫壽命周期特性也獲得了改善。

技術領域

本發明屬于電池電解液的技術領域，涉及一種電池電解液的添加劑，具體涉及將含硅氧烷基的腈類化合物應用于電池電解液中。通過向鋰電池電解液中加入含硅氧烷基的腈類化合物，使電池低溫放電特性和壽命周期特性出色；即使電池在完全充電狀態下儲存于高溫或正進行充電/放電過程，基于碳酸酯的有機溶劑的分解反應也會受到抑制，從而解決了膨脹問題，電池的高溫壽命周期特性也獲得了改善。

背景技術

近來，對能量存儲技術的關注不斷增加。隨著能量存儲技術向諸如手提電話、可攜式攝像機、筆記本電腦、個人電腦以及電動車輛等設備的延伸，對用作此類電子設備的能量來源的高能量密度電池的需求也在增加。鋰離子二次電池是最令人滿意的電池之一，目前正在積極進行多種對其改進的研究。

在目前使用的二次電池中，20世紀90年代初開發的鋰二次電池包括一個由能夠嵌入或脫出鋰離子的碳材料制成的陽極，一個由含鋰氧化物制成的陰極和一種通過將適量鋰鹽溶于混合有機溶劑中而制備的非水電解質溶液。隨著人們對鋰離子電池的能量密度提出越來越高的要求，常規鋰離子電池已經不能滿足人們的需求。

目前為了提高鋰離子電池的能量密度，研究者通常采用開發高容量、高工作電壓的正極材料來解決此問題，如提高鋰鈷復合氧化物、鋰錳復合氧化物的工作電壓，開發高工作電壓的鋰鎳錳復合氧化物等。然而，這些正極材料在高電壓下溶劑發生結構改變，過渡金屬容易發生溶解，并且會在負極上沉積，另外，常用的電解液，通常會在高于4V的電壓下發生分解，產氣，從而會導致電池性能的降低。為了解決以上問題，研究者通常會對正極材料進行表面保護包覆或者摻雜來提高高電壓下的循環性能，但是這些方法往往會伴隨著電池可容量的損失，而且制作工藝繁瑣，制造成本增加。通過開發新型高電壓電解液取代目前常用的電解液體系是實現高電壓鋰離子電池商業化的改善途徑之一。

發明內容

本發明為解決上述問題，提出了將含硅氧烷基的腈類化合物用于電池電解液中，從而改善電池的高溫、常溫、低溫循環性能，提高電池的使用壽命。

本發明為實現其目的采用的技術方案是：

含硅氧烷基的腈類化合物于電池電解液中的應用，含硅氧烷基的腈類化合物作為添加劑加入到電池電解液中，添加量為電池電解液質量的0.1-10％，所述含硅氧烷基的腈類化合物所述含硅氧烷基的腈類化合物的化學結構式為：

其中n≥1，R選自甲基、乙烯基或叔丁基。

所述含硅氧烷基的腈類化合物選自4-[(乙烯基二甲基硅烷基)氧基]丁腈、4-[(叔丁基二甲基硅烷基)氧基]丁腈、4-[(三甲基硅烷基)氧基]丁腈、3-[(三甲基硅烷基)氧基]丙腈、5-[(三甲基硅烷基)氧基]戊腈中的一種或幾種的組合。

所述的電池電解液包括質量比為(15-20)：(60-80)：(0.1-10)鋰鹽、有機溶劑和含硅氧烷基的腈類化合物。

所述有機溶劑選自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁內酯、γ-戊內酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、三氟乙酸甲酯、三氟乙酸乙酯、三氟乙酸丁酯中的一種或多種。