一种非水有机高电压电解液添加剂、非水有机高电压电解液和锂离子二次电池的制作方法
【专利摘要】本发明实施例提供了一种非水有机高电压电解液添加剂，化学结构式如式(Ⅰ)所示，其中，Ra、Rb、Rc和Rd为氧或有机基团，所述有机基团包括烷基、烯烃基、炔烃基、芳香基、卤代烷基、卤代烯烃基、卤代炔烃基和卤代芳香基中的一种；其中i、j、q和t为0或1；x、n、e和h为1～4的整数，f为0～(2e+1)的整数，k为0～(2h+1)的整数，m为0～(2n+1)的整数，y为0～(2x+1)的整数。该非水有机高电压电解液添加剂在高电压锂离子二次电池的充电过程中被氧化分解，促进正极材料表面保护膜的形成，可提高高电压下锂离子二次电池的循环性能和放电容量。
【专利说明】-种非水有机高电压电解液添加剂、非水有机高电压电解 液和锂离子二次电池
【技术领域】
[0001] 本发明涉及锂离子二次电池领域，特别是涉及一种非水有机高电压电解液添加 齐U、非水有机高电压电解液和锂离子二次电池。
【背景技术】
[0002] 随着锂离子二次电池应用领域的扩展，包括近年来大型储能电站、基站供电等新 的应用场景的引入，人们对具有高能量锂离子二次电池的需求变得更加迫切。
[0003] 为了实现锂离子二次电池的高能量，一般通过提高锂离子二次电池的工作电 压或研发高能量正极材料来实现。已经报道的高电压正极材料有LiC〇P04、LiNiPO4、和 LiNia5MnuO4等，其充电电压平台接近或高于5V，但与之匹配的非水有机电解液严重滞后 于高电压正极材料的发展，限制了锂离子二次电池的应用。例如IM1^?^溶解在碳酸酯类 溶剂中形成的非水有机电解液，该非水有机电解液在高电压（4. 5V以上电压）电池体系中， 充电过程中会与正极材料发生副反应进而被氧化分解，产生C02、H2O等氧化产物，CO2的产 生对于电池的安全性能造成潜在的威胁；H20的产生使得LiPF6/碳酸酯电解质体系发生自 催化反应，其中间产物HF的产生会导致LiMn1.5NiQ.50 4材料金属原子Mn、Ni的溶出，造成材 料的结构发生畸变或者坍塌。最终导致锂离子二次电池循环性能下降、体积膨胀以及放电 容量下降，因此无法应用于高电压锂离子二次电池体系。
【发明内容】
[0004] 为解决上述问题，本发明实施例第一方面旨在提供一种非水有机高电压电解液添 加剂，该非水有机高电压电解液添加剂在高电压锂离子二次电池的充电过程中被氧化分 解，促进正极材料表面保护膜的形成，抑制正极材料对非水有机电解液溶剂的氧化作用。本 发明实施例第二方面旨在提供一种包含上述非水有机电解液添加剂的非水有机高电压电 解液，该非水有机高电压电解液能够满足4. 5V及以上高电压锂离子二次电池用。本发明实 施例第三方面旨在提供一种包含上述非水有机高电压电解液的锂离子二次电池，锂离子二 次电池在高电压下具有较好的循环性能和放电容量。
[0005] 第一方面，本发明实施例提供了一种非水有机高电压电解液添加剂，所述非水有 机高电压电解液添加剂的化学结构式如式（I)所示：
[0006]
【权利要求】
1. 一种非水有机高电压电解液添加剂，其特征在于，所述非水有机高电压电解液添加 剂的化学结构式如式（I)所示：
其中，Ra、Rb、R。和Rd为氧或有机基团，所述有机基团包括焼基、帰姪基、快姪基、芳香基、 团代焼基、团代帰姪基、团代快姪基和团代芳香基中的一种；其中i、j、q和t为0或1 ;x、n、 e和h为1?4的整数，f为0?（2e+l)的整数，k为0?（2h+l)的整数，m为0?（2n+l) 的整数，y为0?（2x+l)的整数。
2. 如权利要求1所述的一种非水有机高电压电解液添加剂，其特征在于，所述Ra、Rb、R。 和Rd为氧、碳原子数为1?8的焼基、碳原子数为2?8的帰姪基、碳原子数为2?8的快 姪基、碳原子数为6?8的芳香基、碳原子数为1?8的团代焼基、碳原子数为2?8的团 代帰姪基、碳原子数为2?8的团代快姪基或碳原子数为6?8的团代芳香基。
3. 如权利要求2所述的一种非水有机高电压电解液添加剂，其特征在于，所述Ra、Rb、R。 和咕为碳原子数为2?6的焼基、碳原子数为2?6的帰姪基、碳原子数为2?6的快姪 基、碳原子数为2?6的团代焼基、碳原子数为2?6的团代帰姪基和碳原子数为2?6的 团代快姪基中的一种。
4. 如权利要求1所述的一种非水有机高电压电解液添加剂，其特征在于，所述非水有 机高电压电解液添加剂的化学结构式为式I a?式I f中的一种：
5. -种非水有机高电压电解液，其特征在于，包括；裡盐、非水有机溶剂和非水有机高 电压电解液添加剂，所述非水有机高电压电解液添加剂的化学结构式如式（I )所示：
其中，Ra、Rb、R。和Rd为氧或有机基团，所述有机基团包括焼基、帰姪基、快姪基、芳香基、 团代焼基、团代帰姪基、团代快姪基和团代芳香基中的一种；其中i、j、q和t为0或1 ;x、n、 e和h为1?4的整数，f为0?（2e+l)的整数，k为0?（2h+l)的整数，m为0?（2n+l) 的整数，y为0?（2x+l)的整数。
6. 如权利要求5所述的一种非水有机高电压电解液，其特征在于，所述R。、Rb、R。和Rd 为氧、碳原子数为1?8的焼基、碳原子数为2?8的帰姪基、碳原子数为2?8的快姪基、 碳原子数为6?8的芳香基、碳原子数为1?8的团代焼基、碳原子数为2?8的团代帰姪 基、碳原子数为2?8的团代快姪基或碳原子数为6?8的团代芳香基。
7. 如权利要求6所述的一种非水有机高电压电解液，其特征在于，所述R。、Rb、R。和Rd 为碳原子数为2?6的焼基、碳原子数为2?6的帰姪基、碳原子数为2?6的快姪基、碳 原子数为2?6的团代焼基、碳原子数为2?6的团代帰姪基和碳原子数为2?6的团代 快姪基中的一种。
8. 如权利要求5所述的一种非水有机高电压电解液，其特征在于，所述非水有机高电 压电解液添加剂的化学结构式为式I a?式I f中的一种：
9. 如权利要求5所述的一种非水有机高电压电解液，其特征在于，按质量分数计，所述 非水有机高电压电解液添加剂占非水有机电解液的0. 1?10%。
10. -种裡离子二次电池，其特征在于，包括： 正极，正极包括能嵌入或脱出裡离子的正极活性材料； 负极，负极包括能嵌入或脱出裡离子的负极活性材料； 隔膜； 非水有机高电压电解液，所述非水有机高电压电解液包括；裡盐、非水有机溶剂和非水 有机高电压电解液添加剂，所述非水有机高电压电解液添加剂的化学结构式如式（I )所 示：
其中，Ra、Rb、R。和Rd为氧或有机基团，所述有机基团包括焼基、帰姪基、快姪基、芳香基、 团代焼基、团代帰姪基、团代快姪基和团代芳香基中的一种；其中i、j、q和t为0或1 ;x、n、 e和h为1?4的整数，f为0?（2e+l)的整数，k为0?（2h+l)的整数，m为0?（2n+l) 的整数，y为0?（2x+l)的整数。
【文档编号】H01M10/0567GK104425841SQ201310400272
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年9月5日 优先权日:2013年9月5日
【发明者】许梦清, 邢丽丹, 李伟善, 杨同勇, 安伟峰 申请人:华为技术有限公司