[发明专利]一种硫环磷酰酯结构的化合物作为电解液高电压添加剂的应用

说明书

本发明公开了一种硫环磷酰酯结构的化合物作为电解液高电压添加剂的应用、一种复合添加剂以及一种锂电池高电压电解液，本发明将所述高电压添加剂应用在锂离子电池的电解液中，不仅可以在正极形成稳定且致密的无机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；还可以在负极和辅助添加剂一起成膜，形成复合的SEI膜，改善负极SEI膜的稳定性，提高了锂电池在高电压条件下的性能，延长了锂电池的长高温循环寿命。

技术领域

本发明涉及锂电池技术技术领域，尤其是涉及一种硫环磷酰酯结构的化合物作为电解液高电压添加剂的应用。

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能量密度要求越来越高，提高锂电池的工作电压成为提高锂电池能量密度的技术之一。目前已开发出多种高电压正极材料，如高电压钴酸锂、高电压镍锰材料、和橄榄石结构的LiMPO₄等。

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，传统的常规电解液不仅会自身发生氧化分解，还会和正极材料发生化学反应，导致电池性能劣化，严重地缩短了电池的使用寿命。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

为了解决上述技术问题，本发明提供一种硫环磷酰酯结构的化合物作为电解液高电压添加剂，所述高电压添加剂能够改善电池正极材料表面CEI膜的稳定性，提高锂电池的使用性能。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一方面，本发明提供一种硫环磷酰酯结构的化合物作为电解液高电压添加剂的应用。

具体的，所述硫环磷酰酯结构的化合物结构式为：

其中，R1、R2、R3、R4可选择为氢、碳原子数为1～6的烷基、烯基、炔基或碳原子数为6～12环烷基、环烯基、芳基及其卤代衍生物中的一种，所述烷基、烯基、炔基、芳基的卤代衍生物中卤代为部分取代或全部取代，所述卤代部分的卤素为氟、氯、溴中的一种或多种。

进一步的，所述R1、R2优选为氢、碳原子数为1～2的烷基、烯基、炔基或氟化烷基中的一种，所述R3、R4优选为氢、碳原子数为1～2的烷基、烯基。

更进一步的，所述R1、R2优选为氢、甲基、乙烷、乙烯基、乙炔基或三氟甲基中的一种，所述R3优选为氢、甲基或乙烯基中的一种，所述R4优选为氢或甲基。

具体的，所述硫环磷酰酯结构的化合物的加入量为电解液总质量的0.05wt％～5wt％。

另一方面，本发明还提供一种复合添加剂，所述复合添加剂为上述硫环磷酰酯结构的化合物与复配添加物组合，所述复配添加物为辅助添加剂A和/或辅助添加剂B，所述辅助添加剂A为四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂中的一种或多种，优选为二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)；所述辅助添加剂B为碳酸亚乙烯基酯、乙烯基碳酸乙烯酯、乙烯基乙酸乙酯、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)亚磷酸酯中的一种或多种，优选为碳酸亚乙烯基酯(VC)，所述复配添加物的加入量为电解液总质量的0.5wt％-5wt％。

进一步的，所述硫环磷酰酯结构的化合物与复配添加物之比为1:1-5，优选为1:1-3，更优选为1：(2±0.5)。