[發明專利]一種鋰離子電池電解液添加劑及其制備方法以及鋰離子電池電解液

有效

• 申請號: 202011065923.7
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112201852B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 程梅笑;萬廣聰;郭營軍;申海鵬;賴定坤;羅元鐘
• 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;C07D207/48;C07F5/02;C07F7/02;C07F7/10;C07F9/572
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供一種鋰離子電池電解液添加劑及其制備方法以及鋰離子電池電解液。所述鋰離子電池電解液添加劑為丁二酰亞胺酯類添加劑，所述丁二酰亞胺酯類添加劑包括結構如式I所示的雙丁二酰亞胺酯或其金屬鹽或者丁二酰亞胺酯鹽。本發明添加劑的制備原料易得，成本低廉，工藝簡單，生產效率高，純度高，可作為電解液添加劑使用。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，涉及一種鋰離子電池電解液添加劑及其制備方法以及鋰離子電池電解液。

背景技術

長壽命的鋰離子電池依然是當今生產生活中最重要的需求之一，目前相對較長壽命的鋰離子電池除了正負極材料要滿足適應性之外，電解液方面也要適應長循環的要求。隨著鋰離子電池長壽命長循環的要求越來越高，目前電解液方面所使用的常規添加劑例如：碳酸亞乙烯酯(VC)，氟代碳酸乙烯酯(FEC)等，在電池充電過程中會形成一層固體電解質界面膜(SEI)，但在頻繁的充放電循環過程中，尤其是在高溫循環中，出現循環性能下降甚至跳水。導致鋰離子電池長循環過程中出現容量跳水的原因可以歸結為三點：1)在循環過程中正極的過渡金屬的晶體結構發生變化；2)電解液在長循環過程中阻抗太大導致負極析鋰嚴重；3)形成的SEI會被六氟磷酸鋰分解產生的HF破壞。

CN108511798A公開了一種在高溫條件下可以實現長循環的電解液。該電解液由有機溶劑，鋰鹽，成膜劑及鈍化添加劑組成，鈍化添加劑為雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰和/或甲烷二磺酸亞甲酯，使得SEI膜表面更加致密，結構更加穩定，減少電解液和鋰鹽的分解，從而提升電池的循環性能。該電解液使用所述添加劑僅僅可以改變SEI膜的致密性和穩定性，并不能抑水抑酸，進而不能完全解決循環跳水的問題。

因此，在本領域，期望開發一種能夠解決鋰離子電池中固體電解質界面膜不穩定，在長循環過程中容量保持率低等問題的電解液添加劑。

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鋰離子電池電解液添加劑及其制備方法以及鋰離子電池電解液。本發明所述鋰離子電池電解液添加劑為雙丁二酰亞胺酯或其金屬鹽或者丁二酰亞胺酯鹽，該添加劑能夠使得鋰離子電池電解液具有穩定的固體電解質界面膜以及在進行高溫存儲時，對酸和水有抑制效果，同時長循環時容量保持率高。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一方面，本發明提供一種鋰離子電池電解液添加劑，所述鋰離子電池電解液添加劑為丁二酰亞胺酯類添加劑，所述丁二酰亞胺酯類添加劑包括結構如式I所示的雙丁二酰亞胺酯或其金屬鹽或者丁二酰亞胺酯鹽：

其中M為Si、S、N、P或B，R選自烷基、烷氧基、O、F、H，n為1-3的整數(例如1、2或3)，n大于1時，n個R相同或者不同，代表單鍵或者雙鍵。

在本發明中如式I所示的雙丁二酰亞胺酯的金屬鹽也可以以如下通式進行表示：

其中M₁表示金屬離子。

優選地，所述烷基為碳原子數為1-5(例如1、2、3、4或5)的烷基，例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基等。

優選地，所述烷氧基為碳原子數為1-5(例如1、2、3、4或5)的烷氧基，例如甲氧基、乙氧基、丙氧基等等。

優選地，所述結構如式I所示的雙丁二酰亞胺酯為如下化合物S01-S06中的任意一種：

優選地，所述雙丁二酰亞胺酯的金屬鹽為如下S07-S10所示鹽中的任意一種：

優選地，所述丁二酰亞胺酯鹽為S11所示鹽：

另一方面，本發明提供一種如上所述的鋰離子電池電解液添加劑的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：