[發明專利]一種鋰電池添加劑胺基硫酸乙烯酯及其制備方法、應用

有效

• 申請號: 202110539772.2
• 申請日: 2021-05-18
• 公開（公告）號: CN113416178B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 趙宇
• 申請（專利權）人: 杭州師范大學
• 主分類號: C07D327/10
• 分類號: C07D327/10;H01M10/0525;H01M10/0567;H01M10/42
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 何俊

本發明涉及鋰離子電池領域，針對現有電池中庫倫效率低、循環穩定性差的問題，公開了一種鋰電池添加劑胺基硫酸乙烯酯及其制備方法、應用，化學結構式如下所示：分子結構由胺基、烷基鏈以及硫酸乙烯酯三部分組成；其中m，n的數值是相同或者不同，m數值可以是0,1,2,3…，n的數值可以是1,2,3…。本發明所提供的胺基硫酸乙烯酯添加劑，胺基部分可以通過穩定電解液中金屬離子提升電池循環穩定性，硫酸乙烯酯部分可以分解在負電極表面形成穩定的SEI膜，有利于鋰離子均勻沉積，從而提升電池循環性能；能夠改善鋰離子電池正極材料在高電壓下的穩定性，抑制電解液在正極表面分解，改善高電壓鋰離子電池的存儲性能和循環性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池領域，尤其是涉及一種鋰電池添加劑胺基硫酸乙烯酯及其制備方法、應用。

背景技術

鋰離子電池由碳陽極(石墨，焦炭，玻璃碳等)和鋰化過渡金屬氧化物陰極(LiCoO₂，LiNiO₂，LiMn₂O₄等)組成，與其他二次電池(例如鎳金屬氫化物(Ni-MH)和鎳鎘(Ni-Cd)電池)相比，鋰離子電池可提供更高的電壓和更長的使用壽命，并且具有更高的能量密度。鋰離子電池包裝比其他電池更小，更輕，可以通過反復充電來保持良好的容量，已經廣泛應用在移動電子設備(如數碼相機，便攜式攝像機，便攜式計算機，手機等等)中。如今，這些電子設備已經可以買到容量為2000-2400mAh(18,650尺寸)的小型鋰離子電池。由于上述固有的奇妙特性，近年來，鋰離子電池作為電動車輛和/或電力負荷均衡的電源引起了人們的極大興趣。盡管成功改善了電化學性能(例如容量和高倍率放電特性)，但鋰離子電池的固有缺陷-續航里程和安全問題仍未解決，這些問題嚴重阻礙了鋰離子電池在電動汽車(EV)和混合電動汽車(HEV)中的廣泛應用，鋰離子電池的正負極材料設計改性，隔膜改性，添加電解液添加劑，調控SEI膜等方法對提升鋰離子電池的續航里程和解決安全問題都是有效的途徑。其中，合適的電解液添加劑可以穩定鋰離子電池的SEI膜，提高電解液的電導率，改善鋰離子電池的循環性能和安全性能。

專利號CN201780046312.8，專利名稱為“用于鋰電池的電解質的添加劑、包括該添加劑的鋰電池的電解質和使用該電解質的鋰電池”，本發明提供一種用于鋰電池的電解質的添加劑、包括該添加劑的鋰電池的電解質以及使用該電解質的鋰電池。所述用于鋰電池的電解質的添加劑包括由以下式1表示的化合物：式1[P₄O₁₀]_x·[B(OSiR¹R²R³)₃]_y，其中R1、R2、R3以及x與y的摩爾比(x/y)如說明書中所限定的。通過向電解質添加該化合物，可以改善鋰電池在高溫下的壽命特性。

其不足之處在于，其在高溫下保護SEI層穩定不變質的能力有待提升。

發明內容

本發明是為了克服現有電池中庫倫效率低、循環穩定性差的問題，提供了一種鋰電池添加劑胺基硫酸乙烯酯及其制備方法、應用，本發明的胺基硫酸乙烯酯添加劑通過以下兩種策略提升鋰離子電池在循環過程穩定性，①通過胺基穩定電解質中金屬離子，②通過硫酸乙烯酯能夠在金屬表面形成膜減少枝晶的生成。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種鋰電池添加劑胺基硫酸乙烯酯，化學結構式如下所示：

分子結構由胺基、烷基鏈以及硫酸乙烯酯三部分組成；其中m，n的數值是相同或者不同，m數值可以是0,1,2,3…，n的數值可以是1,2,3…。

本發明所提供的胺基硫酸乙烯酯添加劑，胺基部分可以通過穩定電解液中金屬離子提升電池循環穩定性，硫酸乙烯酯部分可以分解在負電極表面形成穩定的SEI膜，有利于鋰離子均勻沉積，從而提升電池循環性能。