[發(fā)明專利]一種含雙氟代丙二酸磷酰亞胺鋰的電解液、使用該電解液的鋰離子電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011065899.7
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112186252B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 萬廣聰;程梅笑;郭營軍;申海鵬;楊冰;鄭暢;龐文博
• 申請（專利權(quán)）人: 香河昆侖新能源材料股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525;H01M10/058;H01M10/42
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發(fā)明提供一種含雙氟代丙二酸磷酰亞胺鋰的電解液、使用該電解液的鋰離子電池，所述電解液包括鋰鹽、溶劑和添加劑，所述添加劑包括式Ⅰ所示的雙氟代丙二酸磷酰亞胺鋰。本發(fā)明的電解液中使用雙氟代丙二酸磷酰亞胺鋰作為添加劑，能夠使得應(yīng)用該電解液的鋰電池?fù)碛休^低的阻抗、較高電導(dǎo)、良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，可以解決目前鋰離子電池非水電解液的安全性及高低溫?zé)o法兼顧的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含雙氟代丙二酸磷酰亞胺鋰的電解液、使用該電解液的鋰離子電池及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

鈷酸鋰(LiCoO₂)是最早商業(yè)化的鋰離子電池正極材料。由于其具有很高的材料密度和電極壓實密度，使用鈷酸鋰正極的鋰離子電池具有最高的體積能量密度，因此鈷酸鋰是消費電子市場應(yīng)用最廣泛的正極材料。提高鈷酸鋰電池的充電電壓可以提高電池的體積能量密度，其充電截止電壓已經(jīng)從1991年最早商業(yè)化時的4.20V逐漸提升至4.45V(vs Li+/Li)，體積能量密度已經(jīng)超過700Wh/L。總的來說，鈷酸鋰的優(yōu)缺點主要為：優(yōu)點方面，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，容量比高，優(yōu)良的工藝性能，體積能量密度高；缺點方面，安全性差，成本非常高，循環(huán)壽命一般，材料穩(wěn)定性不太好。

隨著充電電壓的提高，鈷酸鋰材料會逐漸出現(xiàn)不可逆結(jié)構(gòu)相變、表界面穩(wěn)定性下降、安全性能下降等問題，限制了其實際應(yīng)用。

因此，在本領(lǐng)域，期望開發(fā)一種能夠使得電池具有較好的安全性以及良好高低溫性能的電解液。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種含雙氟代丙二酸磷酰亞胺鋰的電解液、使用該電解液的鋰離子電池。本發(fā)明的電解液能夠解決目前鋰離子電池非水電解液的高電壓下安全性及高低溫?zé)o法兼顧的問題。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一方面，本發(fā)明提供一種含雙氟代丙二酸磷酰亞胺鋰的電解液，所述電解液包括鋰鹽、溶劑和添加劑，所述添加劑包括式Ⅰ所示的雙氟代丙二酸磷酰亞胺鋰：

在本發(fā)明中，使用式Ⅰ所示的雙氟代丙二酸磷酰亞胺鋰作為電解液的添加劑，能夠使得應(yīng)用該電解液的鋰電池?fù)碛休^低的阻抗、較高電導(dǎo)、良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。

在本發(fā)明中，式Ⅰ所示的雙氟代丙二酸磷酰亞胺鋰可以根據(jù)以下合成路徑合成：

具體合成步驟如下，

在1000mL的三口瓶中加入300～600重量份(例如350重量份、380重量份、400重量份、450重量份、480重量份、500重量份、550重量份、600重量份等)二氯甲烷，惰性氣體保護(hù)，加入100～200重量份(例如120重量份、150重量份、180重量份、200重量份等)六甲基二硅胺基鋰，控制溫度為-70～20℃(例如-65℃、-50℃、-30℃、-10℃、0℃、10℃、15℃等)，緩慢通入150～280重量份(例如160重量份、200重量份、220重量份、240重量份、260重量份、280重量份等)三氟氧磷，攪拌使其充分反應(yīng)，反應(yīng)時間為3～8h(例如3h、5h、7h等)。反應(yīng)結(jié)束后，升溫至20～60℃(例如20℃、30℃、40℃、50℃、60℃)除掉副產(chǎn)物三甲基氟硅烷。然后加入200～300重量份(例如220重量份、240重量份、260重量份、280重量份等)三甲基硅基氟代丙二酸，反應(yīng)4h，過濾去除固體雜質(zhì)，旋蒸除去溶劑，獲得雙氟代丙二酸磷酰亞胺鋰。