[发明专利]一种亚磷酸酯类锂离子电池电解液添加剂及其应用

说明书

本发明公开了一种亚磷酸酯类锂离子电池电解液添加剂，其结构通式如式1所示；其中，R为如下基团中的一种：硅烷基；含氰基的硅烷基；碳原子数1～6的直链或非直链烷基；碳原子数1～6的直链或非直链不饱和烃基；酰氧基；磺酰基。本发明还提供了上述添加剂的制备方法及其在锂离子电池电解液中的应用。本发明提供的添加剂应用于锂电池电解液，能够有效阻止有机溶剂的燃烧或爆炸，提高电解液自身的热稳定性，稳定正极/电解液界面，提高电化性，提升正极稳定性，改善电池循环的稳定性和安全性，同时提高锂离子电池的充/放电循环效率。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种亚磷酸酯类锂离子电池电解液添加剂及其应用。

背景技术

锂离子电池以其高电压、无记忆效应、高比能量、环保以及寿命长等优点已经广泛应用于便携式电子产品如移动电话、笔记本电脑及小型电源驱动设备的电源。但近些年由于电池在滥用(热冲击、过冲、短路等)状态下引起热失控而导致的安全性问题，特别是在电动车等大容量电源应用方面，安全问题尤其重要。

目前，锂离子电池电解质大多为有机液体电解质，由有机溶剂和导电锂盐组成。常用的有机溶剂为烷基碳酸酯类化合物，如碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲乙酯(EMC)等。由于这些有机溶剂的闪点都很低，使锂离子电池电解质溶液(电解液)极易燃烧。尽管电池配有保护电路、安全阀和正温度系数热敏电阻(PTC)等，但也不能完全避免这些有机溶剂出现泄漏，燃烧甚至爆炸的情况。

另外，锂离子电池在充电状态下，在正极材料与非水系电解液的界面会发生部分氧化分解，因而由此产生的分解物会阻碍电池原本的电化学反应，导致电池循环特性等性能下降。

为克服上述锂离子电池的缺点，通常在电解液中加入少量磷酸酯或亚磷酸酯结构的添加剂，如：TMSP、TMSPi、TTBP、TAP、TOP等添加剂，改善电池循环的稳定性和安全性，同时稳定正极/电解液界面,提高正极稳定性以及电化学性。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种亚磷酸酯类的电解液添加剂，并将其应用到锂离子电池中，能够有效抑制电解液变色和酸值升高，阻止有机溶剂的燃烧或爆炸，提高电解液自身的热稳定性，稳定正极/电解液界面，提高正极稳定性以及电化学性，同时提高锂离子电池的充/放电循环效率。

具体技术方案如下：

本发明的目的之一是提供一种亚磷酸酯类锂离子电池电解液添加剂，其结构通式如式1所示；

其中，R为如下基团中的一种：

硅烷基；含氰基的硅烷基；碳原子数1～6的直链或非直链烷基；碳原子数1～6的直链或非直链不饱和烃基；酰氧基；磺酰基。

具体地，所述的亚磷酸酯类锂离子电池电解液添加剂，已有文献报道制备方法，参考文献：Heteroatom Chemistry(2010),21(6),441-445.；Green Chemistry(2016),18(5),1278-1286.；Heteroatom Chemistry(2012),23(3),281-289.；Journal of generalchemistry of the USSR(1967),37,2614～2617等均已介绍该类材料。

进一步，所述的亚磷酸酯类锂离子电池电解液添加剂为如下结构A01～A40中的一种或两种以上的混合：

本发明的目的之二是提供一种锂离子电池非水电解液，包括溶剂和电解质锂盐，还包括上述亚磷酸酯类锂离子电池电解液添加剂。