一種含硼酸三甲酯添加劑的高壓功能電解液及其制備與應用
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明屬于裡離子電池領域，特別設及及一種含棚酸=甲醋添加劑的高壓功能電 解液及其制備方法與應用。
【背景技術(shù)】
[0002] 裡離子電池具有能量密度大、工作電壓高W及循環(huán)壽命長等的優(yōu)點。當前商業(yè)用 裡離子電池的正極材料有儘酸裡、鉆酸裡、憐酸鐵裡、=元材料運幾種，充電截止電壓一般 都不超過4.2V，隨著科技的進步及市場的不斷發(fā)展，提升裡電池的能量密度日益顯得重要 和迫切。除了現(xiàn)有材料和電池生產(chǎn)工藝的改進之外，高電壓(M.5V)正極材料是比較熱口的 研究方向之一，主要是通過提升正極活性材料的充電深度來實現(xiàn)電池的高能量密度。
[0003] 隨著科技的進步，電子產(chǎn)品、電動汽車、醫(yī)療設備和航天航空等領域?qū)δ茉O備的 要求日益提高，能量密度高、體積小、循環(huán)壽命長的裡離子電池得到廣泛應用。目前，商業(yè)用 裡離子電池的正極材料主要有儘酸裡、鉆酸裡、=元材料、憐酸亞鐵裡幾種，其充電截止電 壓一般不超過4.2V。隨著科技的進步及市場的不斷發(fā)展，提升裡電池的能量密度日益顯得 重要而迫切。因此提升裡離子電池的使用電壓從而提高電池的能量密度是目前研究的重 點。
[0004] 但是，在提高正極材料電壓的同時，電池的充放電循環(huán)等電性能卻在下降，一方面 原因是=元材料材料結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定，另一方面則是電解液的匹配問題。常規(guī)的商用電解液 在高電壓下容易在電池正極表面氧化分解的，電解液自身的氧化分解反應同時也會促使正 極材料形貌改變、結(jié)構(gòu)巧塌等惡性反應。因此必須開發(fā)一種能耐(M.5V)的高電壓的電解 液，進而實現(xiàn)裡電池電性能的優(yōu)良發(fā)揮，提高裡電池循環(huán)壽命。通過在常規(guī)的裡離子電池電 解液中加入少量的電解液添加劑是提高裡離子電池性能的最方便最經(jīng)濟的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種含棚酸=甲醋 添加劑的高壓功能電解液。該電解液通過添加功能添加劑棚酸=甲醋(TB),在應用于裡離 子電池時，能降低正極材料的表面活性，抑制電解液的氧化分解，可W提高高電壓裡離子電 池在常溫下的循環(huán)性能和倍率性能。該電解液能顯著提高裡離子電池高電壓條件下的循環(huán) 穩(wěn)定性和倍率性能。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于提供所述的含棚酸S甲醋添加劑的高壓功能電解液的制 備方法。
[0007] 本發(fā)明的再一目的在于提供所述的含棚酸=甲醋添加劑的高壓功能電解液的應 用。
[000引本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0009] -種含棚酸=甲醋添加劑的高壓功能電解液，該電解液是在普通電解液中添加功 能添加劑制得的;所述的普通電解液由環(huán)狀碳酸醋溶劑、線性碳酸醋溶劑和導電裡鹽構(gòu)成； 所述的功能添加劑為棚酸S甲醋(TB);
[0010] 所述的高壓是指充電截止電壓大于4.2的高電壓；
[0011] 所述的功能添加劑的添加優(yōu)化了正極/電解液界面，降低正極的表面活性，抑制電 解液的氧化分解，所W本發(fā)明能提高高電壓(M.2V)S元材料為正極材料的裡電池的循環(huán) 和倍率性能。
[001^ 所述的立元材料為儀鉆儘酸裡(LiNii/3Coi/3Mm/302)，但不限于此；
[OOU]所述的功能添加劑含量為普通電解液質(zhì)量的1~20% ;優(yōu)選為2%~10%。
[0014] 作為優(yōu)選，所述的普通電解液的溶劑配比所示:環(huán)狀碳酸醋溶劑和線性碳酸醋溶 劑的質(zhì)量比為(1:3)~(3:2);
[0015] 所述的導電裡鹽在普通電解液中的終濃度為0.8~1.2mo 1 /L;
[0016] 所述的環(huán)狀碳酸醋溶劑優(yōu)選為碳酸乙締醋化C)或碳酸丙締醋(PC);
[0017] 所述的線性碳酸醋溶劑包括碳酸二甲醋（DMC)，碳酸甲乙醋化MC)，碳酸二乙醋 (DEC)和碳酸甲丙醋(MPC)中的至少一種；
[0018] 所述的導電裡鹽選自六氣憐酸裡化iPFs)、四氣棚酸裡化iBF4)、二草酸棚酸裡 化iBOB)、二氣草酸棚酸裡化iDF0B)、S氣甲基橫酸裡化iS化CF3)、高氯酸裡化iCl〇4)、六氣 神酸裡化iAsFs)、雙S氣甲基橫酷亞胺裡化i(C的S化)2N)和LiC(C的S化)3中的至少一種；
[0019] 所述的含棚酸=甲醋添加劑的高壓功能電解液的制備方法，包括如下步驟：
[0020] (1)將環(huán)狀碳酸醋溶劑和線性碳酸醋溶劑混合，純化除雜、除水；
[0021] (2)在室溫條件下，將導電裡鹽加入步驟(1)所得到的溶劑中，得到普通電解液；
[0022] (3)在步驟(2)得到的普通電解液中加入功能添加劑，得到含棚酸S甲醋添加劑的 高壓功能電解液;所述的功能添加劑為棚酸=甲醋；
[0023] 步驟（1)中所述的環(huán)狀碳酸醋溶劑和所述的線性碳酸醋溶劑優(yōu)選按質(zhì)量比（1: 3) ~(3:2)混合；
[0024] 所述的環(huán)狀碳酸醋溶劑優(yōu)選為碳酸乙締醋化C)或碳酸丙締醋(PC);
[0025] 所述的線性碳酸醋溶劑包括碳酸二甲醋（DMC)，碳酸甲乙醋化MC)，碳酸二乙醋 (DEC)和碳酸甲丙醋(MPC)中的至少一種；
[0026] 步驟（1)中所述的純化除雜、除水優(yōu)選通過分子篩、活性炭、氨化巧、氨化裡、無水 氧化巧、氯化巧、五氧化二憐、堿金屬或堿±金屬中的任意一種或幾種進行處理；
[0027] 所述的分子篩可W采用3A型、4A型或5A型，最好選用4乂型或14型。
[0028] 步驟(2)中所述的室溫的溫度為25~40°C;
[0029] 步驟(2)中所述的導電裡鹽的用量優(yōu)選為在所述的普通電解液中的終濃度為0.8 ~1.2mol/L；
[0030] 所述的導電裡鹽選自六氣憐酸裡化iPFs)、四氣棚酸裡化iBF4)、二草酸棚酸裡 化iBOB)、二氣草酸棚酸裡化iDFOB)、S氣甲基橫酸裡化iS化CF3)、高氯酸裡化iCl〇4)、六氣 神酸裡化iAsFs)、雙S氣甲基橫酷亞胺裡化i(C的S化)2N)和LiC(C的S化)3中的至少一種；
[0031] 所述的含棚酸=甲醋添加劑的高壓功能電解液應用于制造裡離子電池，得到的電 池具有良好的充放電性能。
[0032] 一種含有上述含棚酸=甲醋添加劑的高壓功能電解液的裡離子電池，包括正極片 和負極片，電解液，隔膜;所述正極片由=元材料制成，負極片由石墨材料制成，間隔于正極 片和負極片之間的隔膜是由聚乙締薄膜制成的，所述的電解液為上述所述的含棚酸=甲醋 添加劑的高壓功能電解液。
[0033] 本發(fā)明使用得的功能添加劑在3~4.5V的充放電體系中，在正極表面形成了一層 阻抗比較低的穩(wěn)定的具有保護功能的膜，一方面抑制了高電壓電解液的氧化分解，另一方 面保護正極材料，可W同時提高了高電壓裡離子的循環(huán)性能和倍率性能。
[0034] 本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點及效果：
[0035] 本發(fā)明使用棚酸=甲醋添加劑作為裡離子電解液的高壓成膜添加劑，由于該類添 加劑具有較低的氧化和還原電位，在首次充放電過程中能夠在正極和負極表面形成一層致 密、穩(wěn)定的SEI膜，優(yōu)化了正負極表面膜，減小正極和電解液之間的電阻，抑制電極的表面活 性，從而抑制電解液與電極活性物質(zhì)的進一步接觸，減少電解液主體溶劑在電極表面的氧 化分解。含有運種電解液添加劑的裡離子電池在3~4.5V下的循環(huán)性能和倍率性能得到改 善。
【附圖說明】
[0036] 圖1是本發(fā)明實施例1與對比實施例制備的電解液制作的裡離子電池線性掃描對 比圖。
[0037] 圖2是本發(fā)明實施例1與對比實施例制備的電解液制作的裡離子電池循環(huán)200圈的 充放電對比圖。
[0038] 圖3是本發(fā)明實施例1與對比實施例制備的電解液制作的裡離子電池倍率性能對 比圖。
【具體實施方式】
[0039] 下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限 于此。
[0040] 實施例1
[0041] (1)將環(huán)狀碳酸醋溶劑碳酸乙締醋化C)和線性碳酸醋溶劑碳酸甲乙醋化MC) W及 碳酸二乙醋化EC)按質(zhì)量比EC:EMC:DEC = 3:5:2混合，并采用分子篩、氨化巧、氨化裡純化除 雜、除水；
[0042] (2)在室溫條件下，將導電裡鹽LiPFs溶解在步驟（1)得到的溶劑中，終濃度為 1. Omol/L，攬拌均勻，得到普通電解液；
[0043] (3)在步驟(2)制備的普通電解液中添加棚酸S甲醋的用量為普通電解液質(zhì)量的 10% ;得到含棚酸S甲醋添加劑的高壓功能電解液。
[0044] 實施例2
[0045] (1)將環(huán)狀碳酸醋溶劑碳酸乙締醋化C)和線性碳酸醋溶劑碳酸甲乙醋化MC) W及 碳酸二乙醋化EC)按質(zhì)量比EC:EMC:DEC = 3:5:2混合，并采用分子篩、氨化巧、氨化裡純化除 雜、除水；
[0046] (2)在室溫條件下，將導電裡鹽LiPFs溶解在步驟（1)得到的溶劑中，終濃度為 1. Omol/L，攬拌均勻，配成普通電解液；
[0047] (3)在步驟(2)制備的普通電解液中添加棚酸S甲醋的用量