[发明专利]一种高电压添加剂及锂电池用高电压电解液

说明书

本发明提供了一种高电压添加剂及锂电池用高电压电解液，高电压添加剂为含有环状烯胺与硫代膦酸酯结构的化合物，其结构式I如下：其中R₁，R₂分别为碳原子数为1～8烷基、卤代烷基，碳原子数为2～8的烯基、卤代烯基，碳原子数为2～8的炔基、卤代炔基，碳原子数为6～8的芳基或卤代芳基中的一种。本发明所述的高电压添加剂不仅可以在正极形成稳定且致密的CEI膜，稳定正极材料表面的过渡金属离子，抑制正极材料的氧析出，减少电解液的氧化分解；还可以在负极成膜，改善负极SEI膜的稳定性，提高锂电池在高电压条件下的性能。

技术领域

本发明属于锂电池技术技术领域，尤其是涉及一种高电压添加剂及锂电池用高电压电解液。

背景技术

自20世纪90年代商业化以来，锂电池因为其能量密度高、充放电效率高、自放电小、使用寿命长和对环境友好等优点，被人们广泛应用。目前已经应用到消费电子、航天航空、军事、电动工具及电动汽车等领域。随着技术的发展，不论是消费领域还是动力电池领域，人们对锂离子电池的续航能力要求越来越高，发展高能量密度(质量能量密度和体积能量密度)锂电池成为关键。发展高能量密度锂电池可以充两个方面入手，一是发展新的高克容量的正负极材料；二是提高锂电池的充放电电压。提高锂电池的充放电电压，可以同时提高锂电池的质量能量密度和体积能量密度，还可以降低锂电池的成本，成为人们研究的热点。

但是在研究高电压锂电池时，人们发现随着锂电池电压的升高，电池的性能劣化明显。主要原因是当锂电池电压升高，正极材料会和电池中的电解液发生反应，影响锂电池的性能。因此发展与高电压锂电池匹配的电解液就成为关键。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种高电压添加剂及锂电池用高电压电解液，可以改善电池正极材料表面CEI膜的稳定性，提高锂电池的循环性能和存储性能。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种高电压添加剂，所述高电压添加剂为含有环状烯胺与硫代膦酸酯结构的化合物，其结构式I如下：

其中R₁，R₂分别为碳原子数为1～8烷基、卤代烷基，碳原子数为2～8的烯基、卤代烯基，碳原子数为2～8的炔基、卤代炔基，碳原子数为6～8的芳基或卤代芳基中的一种。

进一步的，所述卤代烷基、卤代烯基、卤代芳基中的卤代为部分取代或全部取代。

进一步的，卤素为氟、氯、溴中的一种或多种。

本发明还提供了一种锂电池用高电压电解液，包括如下组分：锂盐电解质、有机溶剂、高电压添加剂和辅助添加剂，高电压添加剂的加入量为电解液总质量的0.01wt％～5wt％。

进一步的，所述锂盐电解质为六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、甲基磺酸锂、三氟甲基磺酸锂、双(五氟乙基磺酰亚胺)锂、双(三氟甲基磺酰亚胺)锂和双(氟磺酰亚胺)锂中的一种或多种。

进一步的，所述锂盐电解质的加入量为电解液总质量的1wt％-20wt％。

进一步的，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲脂、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、1，4-丁内酯、甲酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸乙酯及其卤代衍生物中的任意一种或几种组成的混合物。

进一步的，有机溶剂的加入量为电解液总质量的70wt％-90wt％。

进一步的，所述辅助添加剂为碳酸亚乙烯基酯、乙烯基碳酸亚乙酯、乙烯基乙酸乙烯脂、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、硫酸乙烯酯、1，3-丙磺酸内酯、丙烯基-1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、甲基二磺酸亚甲酯、六甲基二硅氮烷、三氟甲基磺酸亚胺镁、三(五氟化苯基)硼、三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯、腈类、砜类、酸酐中的一种或多种。