[發明專利]高功率鋰電池用電解液及其制備方法

在審

• 申請號: 202010236233.7
• 申請日: 2020-03-30
• 公開（公告）號: CN111261941A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 林紅;趙衛民;任海;劉永;郭慶元;孫建勇
• 申請（專利權）人: 山東海容電源材料股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/052;H01M10/0525;C07F5/02
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 張貴賓

1.一種高功率鋰電池用電解液，其特征在于，包括鋰鹽和無水有機溶劑，還包括：含有B-O鍵的硼酸酯類添加劑。

2.根據權利要求1所述的高功率鋰電池用電解液，其特征在于，所述硼酸酯類添加劑的結構式為：

[化學式1]

其中，所述[化學式1]中，R₁和R₂相互獨立地為氫、氰基、鹵代(C1-C10)烷基、(C1-C10)烷基、(C1-C10)烷氧基、(C1-C10)烷氧基羰基、(C3-C12)環烷基、(C3-C12)雜環烷基、(C6-C12)芳基、(C3-C12)雜芳基或(C6-C12)芳基(C1-C10)烷基。

3.根據權利要求1所述的高功率鋰電池用電解液，其特征在于，所述硼酸酯類添加劑的結構式為：

[化學式2]

其中，所述[化學式2]中，R₃和R₄相互獨立地為氫、氰基、鹵代(C1-C10)烷基、(C1-C10)烷基、(C1-C10)烷氧基、(C1-C10)烷氧基羰基、(C3-C12)環烷基、(C3-C12)雜環烷基、(C6-C12)芳基、(C3-C12)雜芳基或(C6-C12)芳基(C1-C10)烷基。

4.根據權利要求2所述的高功率鋰電池用電解液，其特征在于，所述硼酸酯類添加劑為吡啶-3-硼酸二醇酯類添加劑，所述吡啶-3-硼酸二醇酯類添加劑為

中的一種或幾種的組合。

5.根據權利要求1至4中任一項所述的高功率鋰電池用電解液，其特征在于，

所述硼酸酯類添加劑在所述高功率鋰電池用電解液中的質量濃度為0.2％-1.5％。

6.根據權利要求5所述的高功率鋰電池用電解液，其特征在于，

所述鋰鹽在所述高功率鋰電池用電解液中的濃度為1.0-1.5mol/L；

所述無水有機溶劑為碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)中的任意一種或者幾種的組合；

所述鋰鹽為六氟磷酸鋰、高氯酸鋰和四氟硼酸鋰中的任意一種或者幾種的組合。

7.根據權利要求6所述的高功率鋰電池用電解液，其特征在于，

所述硼酸酯類添加劑為吡啶-3-硼酸1,3-丙二醇酯，所述吡啶-3-硼酸1,3-丙二醇酯在所述高功率鋰電池用電解液中的質量濃度為0.5％-1.0％。

8.根據權利要求7所述的高功率鋰電池用電解液，其特征在于，

所述無水有機溶劑為碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)按體積比1：1：1：1組成的混合液，所述鋰鹽為六氟磷酸鋰，所述鋰鹽在所述高功率鋰電池用電解液中的濃度為1.3mol/L，所述硼酸酯類添加劑為吡啶-3-硼酸1,3-丙二醇酯，所述吡啶-3-硼酸1,3-丙二醇酯在所述高功率鋰電池用電解液中的質量濃度為1.0％。

9.一種高功率鋰電池用電解液制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

保持手套箱水分＜10ppm，氧分＜1ppm，將選用的無水有機溶劑依次加入；

用冷凝器對加入的無水有機溶劑進行降溫，在不高于10℃的溫度下緩慢加入鋰鹽，使得鋰鹽濃度為指定濃度，繼續攪拌直至溶液變得澄清；

加入指定質量的含有B-O鍵的硼酸酯類添加劑，繼續攪拌至澄清，該過程是在氮氣保護下進行的。

10.一種吡啶-3-硼酸1,3-丙二醇酯的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

在惰性氣體氛圍中，將3-溴吡啶與硼酸三異丙酯溶解在甲苯和四氫呋喃混合溶劑中，加入n-丁基鋰，于低溫-70℃下發生取代反應，反應1h后，在低溫-20℃下加入鹽酸，冷卻至室溫后提純即得到3-吡啶硼酸；

在惰性氣體氛圍中，將3-吡啶硼酸溶解在乙腈中，在酸性條件下，于70℃溫度下反應30min，冷卻至室溫后生成吡啶環硼氧烷化合物；將吡啶環硼氧烷化合物溶解在甲苯中，加入乙二醇，于120℃溫度條件下反應2.5h，對產物進行提純后即得到吡啶-3-硼酸1,3-丙二醇酯。