[发明专利]一种含四氰基的腈醚类电解液添加剂和电解液及锂离子电池

说明书

本发明属于电解液领域，公开了一种含四氰基的腈醚类的电解液添加剂，包括具有如结构式Ⅰ所示结构的化合物：其中，A1选自C1～20的亚烷基或卤代亚烷基、C2～20的亚烯基或卤代亚烯基中的一种；A2、A3、A4、A5各自独立地选自C1～20的亚烷氧基或卤代亚烷氧基、C2～20的亚烯氧基或卤代亚烯氧基。该添加剂用于电解液后再高电压下具有良好的循环性能以及高温存储和低温性能。同时，本发明还公开了一种电解液和锂二次电池。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种含四氰基的腈醚类电解液添加剂和电解液及锂离子电池。

背景技术

近年来，锂离子二次电池由于具有高比能量、寿命长、轻量化、薄膜化及小体积等特点得到广泛应用。而且在钴酸锂、镍钴锰三元材料体系的锂离子电池可以通过提高充电电压来提高电池能量密度。然而在高电压下，正极材料的氧化活性升高同时稳定性降低，这导致非水电解液容易在正极表面发生电化学氧化反应，进而分解产生气体。与此同时，正极活性材料中的过渡金属元素(如镍、钴、锰等)会发生还原反应而溶出，从而引起锂离子电池电化学性能进一步恶化。上述两个因素会导致电池高低温性能以及高电压下循环性能的下降。目前，加入含氰基类有机化合物是解决上述问题最有效的方法之一。上述氰基化合物有较宽的电化学窗口，适中的介电常数，良好的物理及热稳定性，具有高的氧化稳定性及低可燃性，故其在高电压正极方面得到广泛研究。目前，含单氰基、双氰基以及三氰基官能团的添加剂已经在锂离子电池方面作了很多研究并申请多项专利。相对来说，含四氰基官能团的添加剂在专利上报道却不多，目前能搜索出专利仅有7个，分别是CN109309226A、CN109687024A、CN105074993B、CN104766995A、CN104852087A、CN109428118A、CN111435759A、CN112151867A，而且里面含四氰基化合物实施例中，并没有含腈醚的化合物。故研究含四氰基的醚类物质的作用，并将其与常规的腈类添加剂丁二腈、已二腈、1,2-双(氰乙氧基)乙烷进行性能对比，具有重要意义。

发明内容

本发明的目的之一在于，提供一种在高电压下具有良好的循环性能以及高温存储和低温性能的用于锂离子电池电解液的含四氰基的腈醚类的电解液添加剂。

本发明的目的之二在于，提供一种含有上述电解液添加剂，在高电压下具有良好的循环性能以及高温存储和低温性能的用于锂离子电池的电解液。

本发明的目的之三在于，提供一种含有上述电解液，有效抑制循环产气，在高电压下具有良好的循环性能以及高温存储和低温性能的锂离子电池。

为实现上述目的，本发明提供了一种电解液添加剂，包括具有如结构式Ⅰ所示结构的化合物：

其中，A1为C1～20的亚烷基或卤代亚烷基、C2～20的亚烯基或卤代亚烯基中的一种；A2、A3、A4、A5各自独立地选自C1～20的亚烷氧基或卤代亚烷氧基、C2～20的亚烯氧基或卤代亚烯氧基。

优选地，A1为亚丁烷基、亚异戊烷基或亚正戊烷基。

具体地，结构式(Ⅰ)为以下结构式的任意一种。

本发明还提供了一种电解液，包括锂盐、溶剂和添加剂，添加剂包括上述的电解液添加剂。

较佳地，本发明的电解液添加剂的质量占锂盐和溶剂的总质量的质量百分数为0.1％-5.0％。

较佳地，本发明的电解液的锂盐选自所述的导电锂盐为六氟磷酸锂(LiPF₆)、四氟硼酸锂(LiBF₄)、二草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟草酸硼酸锂(LiODFB)、双氟磺酰亚胺锂盐(LiFSI)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)中的至少一种。