[发明专利]锂电池电解液的多功能添加剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种锂电池电解液的多功能添加剂及其制备方法和应用，所述多功能添加剂为含硅基苯磺酯化合物，结构通式为：R1为中的一种；R2为含有Si原子化合物；R3为含有不饱和键的芳基或杂芳基中的一种。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种锂电池电解液的多功能添加剂及其制备方法和应用。

背景技术

离子电池被广泛地应用于人们的生活中，随着市场的不断发展，提高电池的能量密度至关重要。目前提高电池的能量密度，主要采用高比容量材料或高电压正极材料，比如高镍三元材料、高电压钴酸锂、富锂材料等。

限制锂离子电池性能的一个关键因素是正极材料，正极在使用过程中会出现：电解液分解、过渡金属离子溶解、副产物破坏固态电解质界面(SEI)膜、HF对电极材料的腐蚀等问题。针对目前正极材料的问题，一般使用在电解液中添加添加剂来解决。

现有添加剂基本上都是针对某个单一问题，比如噻吩类不饱和键聚合类来解决正极稳定性和降低副反应，但其不能用于消除电解液中的H₂O造成的六氟磷酸锂产生的HF对电极材料的腐蚀问题。

为了解决上述的多种问题，目前的实际采用多种添加剂的复合，比如实际配方中会同时加入碳酸酯类的碳酸亚乙烯酯(VC)、含硫类硫酸乙烯酯(DTD)、含不饱和键聚合物类的噻吩、含硅类的三(三甲基硅烷)磷酸酯(TMSP)等。在当添加剂复合种类比较多时，会影响电解液的电导率，而且成本较高。

发明内容

本发明实施例提供了一种锂电池电解液的多功能添加剂及其制备方法和应用，多功能添加剂的合成方法简单，原料易得，可规模化生产；添加剂属多功能型，同时含有硅基、不饱和聚合物和含硫官能团，其中，含有的不饱和键可以缩聚合成导电聚合物膜、硅基可以消耗HF从而降低HF对电极的腐蚀、含硫官能团可以用于产生Li₂SO₃和(RSO₃Li)₂，使电池的存储和循环性能有所提升，同时对降低界面阻抗也有一定效果。

第一方面，本发明实施例提供了一种锂电池电解液的多功能添加剂，其特征在于，所述多功能添加剂为含硅基苯磺酯化合物，结构通式为：

R1为-S-中的一种；

R2为含有Si原子的化合物；

R3为含有不饱和键的芳基或杂芳基中的一种。

优选的，所述Si原子的化合物包括烷烃硅化合物、含芳基硅化合物或含氟硅化合物中的任一种；

所述芳基包括苯基、蒽基、萘基或联苯基中的任一种；

所述杂芳基的碳原子数为3至20，包括O，S，P，N的1-3个杂原子；所述杂芳基具体包括吡啶基、吲哚基、吡咯基、咪唑基、噻吩基、呋喃基、1,2-噻唑基、1,3-噻唑基、1,2,3-噁二唑基、1,2,4-噁二唑基、噻二唑基、1,2,3-三唑基、1,2,4-三唑基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、1,3,5-三嗪基、1,2,4-三嗪基、1,2,3-三嗪基、吲哚、异吲哚、苯并咪唑、萘并咪唑、菲并咪唑、苯并三唑、苯并噁唑、萘并噁唑，菲并噁唑、苯并噻二唑基、苯并三唑基、喹啉基、异喹啉基、苯并吡嗪基、苯并噻吩基、苯并呋喃基、苯并吡咯基、咔唑基、萘并噻二唑基中的任一种。

优选的，所述含硅基苯磺酯化合物具体包括：

中的任一种。

第二方面，本发明实施例提供了一种上述第一方面所述的多功能添加剂的制备方法，所述方法包括：

在惰性环境下，在反应器中首先通入四氢呋喃，然后依次通入苯磺酸或苯亚磺酸或苯次磺酸中的一种、三乙胺；