[发明专利]一种化合物及其组成的电解液、锂离子电池

说明书

本发明涉及一种化合物及其组成的电解液、锂离子电池。化合物通式为：其中，R₁、R₂、R₄、R₅各自独立地为‑S‑、‑C‑或‑S(＝O)‑；R₃为‑SiH‑、‑N‑、‑P‑或‑P(＝O)‑；R₆为‑SiH₂‑、‑NH‑、‑PH‑或‑PH(＝O)‑；以及R₇为‑F、‑NH₂、‑COOH、‑OH或‑CN。本发明能够提高电池的高低温循环性能和倍率性。

技术领域

本发明涉及电池材料技术领域，特别涉及一种化合物及其组成的电解液、锂离子电池。

背景技术

锂离子电池由于其具有高能量密度、高电压和长寿命等特点而广泛应用于便携式电子产品，同时也成为当前动力和储能领域的重要选择。

锂离子电池电解液主要由锂盐和有机碳酸酯组成，被称为电池的血液。电解液是连接正负电极的桥梁，在电池内部起着传输离子和传导电流的作用。因此，电解液性质对电池性能的影响非常显著，电解液组成和性能的优化对提高锂离子电池的性能具有非常重要的意义。在锂离子电池首次充放电过程中，锂盐、溶剂和添加剂会在碳负极表面发生不可逆的还原反应，形成一层电子绝缘离子可导的固体电解质界面膜(SEI膜)。SEI膜的形成是一个不可逆的反应，会消耗掉电池中的一部分能够循环的锂离子，造成电池的可逆容量降低。加入添加剂可以在不增加或基本不增加电池成本、不改变生产工艺的情况下提高电池整体电化学性能，其具有用量小、针对性强的特点。以往的添加剂大多是有机溶剂如碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)等。这些添加剂虽然可以提高整体性能，然而其组成的电池不耐高低温，在高温和低温下的循环性能仍不足。

为此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种化合物，该化合物添加到电解液中能够提高电池的高低温循环性能和倍率性。

本发明的第二目的在于提供含有上述化合物的电解液和锂离子电池。

为了实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：

一种化合物，其通式为：

其中，R₁、R₂、R₄和R₅各自独立地为-S-、-C-或-S(＝O)-；

R₃为-SiH-、-N-、--P或-P(＝O)-；

R₆为-SiH₂-、-NH-、-PH-或-PH(＝O)-；以及

R₇为-F、-NH₂、-COOH、-OH或-CN。

以上通式范围内的化合物都含有强吸电子基团氟原子，并且含有不饱和官能团，用作电解液的添加剂，可优先于有机溶剂与负极反应生成SEI膜，更利于电池循环性能的提高。

通式范围内的化合物包括但不限于：

在一些优选的实施方式中，R₃为-N-、-SiH-或-P-，R₆为-NH-或-PH-，R₇为-F或-NH₂时化合物对电解池的电性能改善明显。在一些更加优选的实施方式中，R₃为-N-，R₆为-NH-，R₇为-F时化合物对电解池的电性能改善更明显，尤其是化合物1、化合物2、化合物3。

本发明的上述化合物主要通过缩合反应制得，以化合物1、化合物2、化合物3为例，其制备路线为：