[發明專利]鋰電池電解液的多功能添加劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010598099.5
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111710909B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 黃建;李立飛
• 申請（專利權）人: 天目湖先進儲能技術研究院有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/058;H01M10/052;H01M10/42
• 代理公司: 北京慧誠智道知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11539
• 代理人: 李楠

本發明涉及一種鋰電池電解液的多功能添加劑及其制備方法和應用，所述多功能添加劑為含硅基苯磺酯化合物，結構通式為：R1為中的一種；R2為含有Si原子化合物；R3為含有不飽和鍵的芳基或雜芳基中的一種。

技術領域

本發明涉及鋰電池技術領域，尤其涉及一種鋰電池電解液的多功能添加劑及其制備方法和應用。

背景技術

離子電池被廣泛地應用于人們的生活中，隨著市場的不斷發展，提高電池的能量密度至關重要。目前提高電池的能量密度，主要采用高比容量材料或高電壓正極材料，比如高鎳三元材料、高電壓鈷酸鋰、富鋰材料等。

限制鋰離子電池性能的一個關鍵因素是正極材料，正極在使用過程中會出現：電解液分解、過渡金屬離子溶解、副產物破壞固態電解質界面(SEI)膜、HF對電極材料的腐蝕等問題。針對目前正極材料的問題，一般使用在電解液中添加添加劑來解決。

現有添加劑基本上都是針對某個單一問題，比如噻吩類不飽和鍵聚合類來解決正極穩定性和降低副反應，但其不能用于消除電解液中的H₂O造成的六氟磷酸鋰產生的HF對電極材料的腐蝕問題。

為了解決上述的多種問題，目前的實際采用多種添加劑的復合，比如實際配方中會同時加入碳酸酯類的碳酸亞乙烯酯(VC)、含硫類硫酸乙烯酯(DTD)、含不飽和鍵聚合物類的噻吩、含硅類的三(三甲基硅烷)磷酸酯(TMSP)等。在當添加劑復合種類比較多時，會影響電解液的電導率，而且成本較高。

發明內容

本發明實施例提供了一種鋰電池電解液的多功能添加劑及其制備方法和應用，多功能添加劑的合成方法簡單，原料易得，可規模化生產；添加劑屬多功能型，同時含有硅基、不飽和聚合物和含硫官能團，其中，含有的不飽和鍵可以縮聚合成導電聚合物膜、硅基可以消耗HF從而降低HF對電極的腐蝕、含硫官能團可以用于產生Li₂SO₃和(RSO₃Li)₂，使電池的存儲和循環性能有所提升，同時對降低界面阻抗也有一定效果。

第一方面，本發明實施例提供了一種鋰電池電解液的多功能添加劑，其特征在于，所述多功能添加劑為含硅基苯磺酯化合物，結構通式為：

R1為-S-中的一種；

R2為含有Si原子的化合物；

R3為含有不飽和鍵的芳基或雜芳基中的一種。

優選的，所述Si原子的化合物包括烷烴硅化合物、含芳基硅化合物或含氟硅化合物中的任一種；

所述芳基包括苯基、蒽基、萘基或聯苯基中的任一種；

所述雜芳基的碳原子數為3至20，包括O，S，P，N的1-3個雜原子；所述雜芳基具體包括吡啶基、吲哚基、吡咯基、咪唑基、噻吩基、呋喃基、1,2-噻唑基、1,3-噻唑基、1,2,3-噁二唑基、1,2,4-噁二唑基、噻二唑基、1,2,3-三唑基、1,2,4-三唑基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、1,3,5-三嗪基、1,2,4-三嗪基、1,2,3-三嗪基、吲哚、異吲哚、苯并咪唑、萘并咪唑、菲并咪唑、苯并三唑、苯并噁唑、萘并噁唑，菲并噁唑、苯并噻二唑基、苯并三唑基、喹啉基、異喹啉基、苯并吡嗪基、苯并噻吩基、苯并呋喃基、苯并吡咯基、咔唑基、萘并噻二唑基中的任一種。

優選的，所述含硅基苯磺酯化合物具體包括：

中的任一種。

第二方面，本發明實施例提供了一種上述第一方面所述的多功能添加劑的制備方法，所述方法包括：

在惰性環境下，在反應器中首先通入四氫呋喃，然后依次通入苯磺酸或苯亞磺酸或苯次磺酸中的一種、三乙胺；