[發明專利]一種三甲基硅烷基化合物及電解液和鋰離子電池

在審

• 申請號: 202210138814.6
• 申請日: 2022-02-15
• 公開（公告）號: CN114497702A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 曲群婷;鄭洪河;邵杰;李宇宸;龍富;曹章
• 申請（專利權）人: 蘇州華贏新能源材料科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/0566;H01M10/0567
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 馬歡歡

本發明屬于鋰離子電池技術領域，本發明公開了一種三甲基硅烷基化合物，所述三甲基硅烷基化合物中含有不飽和取代基團；本發明還提供了包含三甲基硅烷基化合物的電解液和鋰離子電池，將三甲基硅烷基化合物作為電解液添加劑使用時，一方面，借助于Si?F化學鍵的強烈作用，可消除電解液中的HF，避免HF對正、負極表面相界面膜的刻蝕和破壞，抑制正極材料中過渡金屬元素的溶解；另一方面，其中的不飽和官能團可發生聚合反應，從而抑制電解液中溶劑和鋰鹽組份的分解，提高鋰離子電池的放電容量，改善電池在常溫和低溫環境下的長期循環性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種三甲基硅烷基化合物及電解液和鋰離子電池。

背景技術

近年來，鋰離子電池在3C數碼產品、新能源電動汽車和儲能電站等領域已經開始大規模應用。能量密度、使用壽命、安全性和大電流充放能力是評價電池性能的核心參數，同時考慮到地域環境差異，高低溫性能兼顧也是需要攻克的技術難題。

鋰離子電池中正、負極表面的固體/電解質相界面，與電池的各項性能有著密切關系。例如石墨負極表面固體/電解質相界面的結構不夠穩定，將會導致電解液持續分解、不可逆鋰消耗以及電池內阻的增加，影響電池的使用壽命和大電流充放電性能；在能量密度上有著特殊優勢的高鎳三元正極材料，由于在脫鋰過程中表層晶格的轉變導致其與電解液之間的反應活性加劇，影響電池的安全性。尤其是在含六氟磷酸鋰或氟代碳酸乙烯酯溶劑的電解液中，由于熱分解、遇痕量水水解或是電化學分解產生的高腐蝕性的HF，會破壞正、負極表面的界面膜，造成正極材料中過渡金屬元素的溶解和晶格結構的破壞，從而嚴重影響到長期循環性能。因此，消除電解液中的HF，并且在正、負極表面構建穩定有效的固體/電解質相界面對提高電池的安全性和長期循環性能至關重要。

在電解液中引入成膜添加劑是實現固體/電解質相界面的構建和調控最直接有效的方法。碳酸亞乙烯酯(VC)、1,3-丙烷磺內酯(PS)和硫酸乙烯酯(DTD)作為電解液添加劑能有效改善電池的固體/電解質相界面性能，提高電池的容量及循環壽命，已被廣泛應用于鋰離子電池中。但是這些成膜添加劑所形成的界面膜阻抗較大，并且對抑制電解液中HF的產生沒有明顯效果，因此開發新型多功能的電解液添加劑對提高鋰離子電池的綜合性能仍具有非常重要的市場應用價值。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種三甲基硅烷基化合物及電解液和鋰離子電池，解決了現有的鋰離子電池電解液中的成膜添加劑所形成的界面膜阻抗較大，并且對抑制電解液中HF的產生沒有明顯效果的問題。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明提供一種三甲基硅烷基化合物，所述三甲基硅烷基化合物結構通式如(I)所示：

所述R為線性或環狀結構的不飽和烴基。

作為優選，所述R為烯丙基、異烯丙基、烯丁基、異烯丁基、乙烯基、環戊二烯基、戊二烯基、乙炔基、戊炔基中的一種。

本發明還提供所述的三甲基硅烷基化合物作為電解液添加劑在制備電解液中的應用。

本發明還提供一種電解液，包含所述的三甲基硅烷基化合物、鋰鹽和非質子溶劑。

作為優選，所述鋰鹽為六氟磷酸鋰、二草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、二氟磷酸鋰、雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰和雙氟磺酰亞胺鋰中的一種或多種。

作為優選，所述非質子溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯和丙酸丙酯中的一種或多種。

作為優選，所述電解液中三甲基硅烷基化合物質量為電解液質量的0.5～5％。

作為優選，所述電解液中鋰鹽的摩爾濃度為1～1.5mol/L。

本發明還提供一種鋰離子電池，包含所述的電解液。