[發明專利]一種含二氟草酸磷酰亞胺鋰的電解液及使用該電解液的鋰離子電池

有效

• 申請號: 202011065913.3
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112186254B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）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）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;H01M10/058;H01M10/0525;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

本發明提供一種含二氟草酸磷酰亞胺鋰的電解液及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，所述添加劑包括如下式Ⅰ所示的二氟草酸磷酰亞胺鋰。本發明的電解液中使用二氟草酸磷酰亞胺鋰作為添加劑，可以解決目前鋰離子電池非水電解液的安全性及高低溫無法兼顧的問題，應用該電解液的鋰電池擁有較低的阻抗、較高電導、良好的熱穩定性和化學穩定性。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種含二氟草酸磷酰亞胺鋰的電解液及使用該電解液的鋰離子電池。

背景技術

磷酸鐵鋰材料在鋰離子電池動力汽車方面應用比較廣泛，磷酸鐵鋰電池體積較大、重量較重、安全穩定強、耐高溫、循環性能好，但是體積大不利于家用車使用，低溫放電性差，在緯度較高地區容易出現容量低等問題。三元材料鋰電池即三元聚合物鋰電池，指的是鎳鈷錳酸鋰或者鎳鈷鋁酸鋰作為正極材料的鋰電池。三元鋰電池體積更小，重量輕、能量密度更高、耐低溫、循環性能更好，但是三元鋰電池安全性能不夠穩定，這是磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池各自優劣勢。綜合能量密度、循環壽命、低溫性能等方面，三元電池綜合性能優于磷酸鐵鋰電池，但是在穩定性以及成本上，磷酸鐵鋰仍具有牢固的地位。很難說磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池哪個更好，這是因為由于材料不同而導致性能上的差異，最終導致三元鋰電池更適合未來電動汽車發展。三元材料要真正在未來得到廣泛應用首先要解決其安全性能的問題，同時還要高低溫性能兼顧。

CN109824726A公開了一種二氟雙草酸磷酸鋰的制備方法、非水電解液和電池，所述二氟雙草酸磷酸鋰具有如下所示結構：該非水電解液導電性好、電化學穩定，包含該非水電解液的電池放電倍率高、內阻小。然而二氟草酸磷酸鋰容易產氣，不能兼顧高低溫性能在制備過程中游離酸和氯離子含量難以控制，本項發明保護的二氟草酸磷酰亞胺鋰制備方法簡單，游離酸和氯離子含量容易控制，包含該非水電解液的電池能后兼顧高低溫性能，在電池化成過程中和充放電過程中不會產氣。

因此，在本領域中，期望開發一種能夠兼顧高低溫性能的電解液解決電池的安全性問題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種含二氟草酸磷酰亞胺鋰的電解液及使用該電解液的鋰離子電池。本發明所述的電解液可以解決目前鋰離子電池非水電解液的安全性及高低溫無法兼顧的問題。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一方面，本發明提供一種含二氟草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，所述添加劑包括如下式Ⅰ所示的二氟草酸磷酰亞胺鋰：

在本發明中，應用該電解液的鋰電池擁有較低的阻抗、較高電導、良好的熱穩定性和化學穩定性。

在本發明中，所述式Ⅰ所示的二氟草酸磷酰亞胺鋰可以根據以下路線來合成：

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，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-70℃、-50℃、0℃、10℃、15℃、20℃等)，緩慢通入150～280重量份(例如160重量份、180重量份、200重量份、230重量份、250重量份、270重量份等)三氟氧磷，攪拌使其充分反應，反應時間為3～8h(例如3h、5h、7h等)。反應結束后，升溫至20～60℃(例如22℃、25℃、30℃、40℃、50℃、60℃等)除掉副產物三甲基氟硅烷。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4h，過濾去除固體雜質，旋蒸除去溶劑，獲得二氟草酸磷酰亞胺鋰。