[發明專利]一種1,2-環亞硫酸甘油酯類添加劑及含有該添加劑的鋰離子電池電解液

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• 申請號: 202010548103.7
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111668545A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 王健;朱學全;王建斌;潘立寧;唐明明
• 申請（專利權）人: 杉杉新材料（衢州）有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0566;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 程曉明

本發明公開了一種1,2?環亞硫酸甘油酯類添加劑及含有1,2?環亞硫酸甘油酯類添加劑的鋰離子電池電解液。本發明的1,2?環亞硫酸甘油酯類添加劑，可以在電池的充放電過程中優先還原，在石墨電極表面形成致密均勻的SEI膜，顯著降低了鋰離子電池的阻抗，改善了鋰離子電池的循環穩定性，提高了鋰離子電池的庫侖效率和循環保持率,并改善其在4.5V工作時的循環性能，從而大大提高鋰離子電池的安全性，在高電壓電池體系具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，具體涉及一種1,2-環亞硫酸甘油酯類添加劑及含有該添加劑的鋰離子電池電解液。

背景技術

由于電動汽車的高速發展和普及以及風能和太陽能等新能源的儲存對高性能電池的迫切需求，開發大充放電流、高電壓、高能量密度、高安全性能的鋰離子電池成為研究熱點。在未來5～10年，電動汽車和能源存儲等行業有望成為鋰離子電池的第一大應用領域。高能量和功率密度的鋰離子電池可以通過提高鋰離子電池的工作電壓來實現。電池的工作電壓由正極材料決定，現有的正極材料如LiCoPO₄，LiNiPO₄，LiNi_0.5Mn_1.5O₄，Li₃V₂(PO₄)₃等工作電壓均較高，但一般的電解液不能滿足高電位條件下鋰離子電池充放電要求。并且隨著工作電壓的增大，不可避免地伴隨著活性材料顆粒的嚴重劣化和非水電解質的氧化。傳統的有機碳酸酯，如鏈狀碳酸酯---碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)，以及環狀碳酸酯---碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)等在高電壓下容易發生分解，且其高度易燃的性質降低了鋰離子電池的安全性。通過活性材料的表面改性或引入功能型添加劑來克服這些障礙是目前最經濟、最廣泛使用的方法。

目前常用的鋰離子電池電解液成膜添加劑是碳酸亞乙烯酯(VC)、亞硫酸乙烯酯(ES)等，其具有良好的成膜特性，但碳酸亞乙烯酯(VC)、亞硫酸乙烯酯(ES)成膜阻抗大，對鋰離子電池的循環性能造成了不利影響。

發明內容

鑒于現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種1,2-環亞硫酸甘油酯類添加劑及含有該添加劑的鋰離子電池電解液。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：一種1,2-環亞硫酸甘油酯類添加劑，其結構式如下式所示：

式中，R選自經取代或未取代的烷基、苯基、碳酸酯基團、羧酸酯基團；n為1-6。

優選的，所述經取代的苯基中的取代基為羧基、酯基、酮基。

優選的，所述1,2-環亞硫酸甘油酯類添加劑選自三(1,2-環亞硫酸甘油酯)均苯三甲酸酯、四(1，2-環亞硫酸甘油酯)均苯四甲酸酯、雙(1,2-環亞硫酸甘油酯)碳酸酯和雙(1,2-環亞硫酸甘油酯)丁二酸酯中的至少一種，上述物質的結構式如下所示：

本發明還提供含有1,2-環亞硫酸甘油酯類添加劑的鋰離子電池電解液，按重量份數，其組成為：

鋰鹽 5～19份

有機溶劑 79～94份

1,2-環亞硫酸甘油酯類添加劑 0.5-2份

優選的，所述的鋰鹽選自六氟磷酸鋰(LiPF₆)、二氟草酸硼酸鋰(LiDFOB)、雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI)中的至少一種。

優選的，所述的有機溶劑選自酯類中任意一種或幾種組成的混合物。