专利名称：一种锂二次电池电解液添加剂及溶剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锂二次电池电解液添加剂及溶剂，具体地说，涉及一种适合在低温环境工作的锂二次电池电解液添加剂，还涉及一种锂二次电池电解液的溶剂，所述溶剂能在锂二次电池的阳极上被还原形成固体电解质界面(SEI)膜，属于锂电池材料领域。
背景技术：
近年来，随着电子和信息产业的快速发展，移动通讯、数字处理机、便携式计算机的广泛应用，空间技术和国防装备技术需求的不断进步以及电动汽车(EV)的研制和开发， 人们对化学电源，特别是高性能的二次电池的需求迅速增长。锂二次电池具有工作电压高、体积小、质量轻、能量高、无记忆效应、无污染、自放电小和循环寿命长等优良特性，是21世纪化学电源发展的主体能源。其中，电解液作为锂二次电池的重要组成部分，在很大程度上影响着锂二次电池的电化学性能和安全性能。为了保证锂二次电池的低内阻、长寿命和安全性好的性能，一般要求锂二次电池的电解液应当满足如下特性首先，要求其在较宽的温度范围内离子电导率高并且锂离子的迁移数大， 以减少电池在充放电过程中的浓差极化；其次，要求其电化学窗口较宽，满足在电化学过程中电极反应的单一性，并与电极的相容性要好；最后，还要求其安全性好，闪点高或不燃烧。锂二次电池电解液主要由锂盐、溶剂和添加剂三部分组成，研究发现，通过改变电解液的组成来改善锂二次电池在低温下的性能被证明是可行的技术途径。但是，目前商品化的锂二次电池还很难满足诸如电动车、航天技术和军事等重要领域的需要，主要原因之一就是商品化的锂二次电池在低温下性能不佳，即电池的循环性能、容量性能以及倍率性能等性能差，这主要是由于低温下锂二次电池电解液的电导率低造成的。此外，为了提高电解液与锂二次电池阳极的相容性，通常希望电解液能在锂二次电池的阳极表面形成一层固体电解质界面膜，以起到保护阳极的作用。近年来，为了在锂二次电池的阳极表面形成一层固体电解质界面膜，一些新型的成膜化合物已经在锂二次电池电解液中得到应用，例如碳酸亚乙烯酯(VC)，参见国际专利公开文本W0200904^58-A1。但是现有技术中的这些成膜化合物通常闪点和沸点很低，而且氧化电位也不高，限制了它们的进一步应用。
发明内容
针对现有锂二次电池的电解液在低温下电导率低，电解液中在阳极表面形成固体电解质界面膜的溶剂化合物闪点、沸点和氧化电位低的缺陷，本发明的目的之一是提供一种锂二次电池电解液添加剂，所述电解液添加剂可以显著提高锂二次电池电解液在低温下的电导率。本发明的目的之二是提供一种锂二次电池电解液的溶剂，所述溶剂能在锂二次电池的阳极上被还原形成固体电解质界面膜，具有很好的成膜性能，并具备高的闪点、沸点和氧化电位，是锂二次电池阳极上固体电解质界面膜的理想的成膜材料。本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
一种锂二次电池电解液添加剂，所述添加剂为化学结构式如式I所示的线性碳酸
权利要求
1.一种锂二次电池电解液添加剂，其特征在于所述添加剂为化学结构式如式I所示的线性碳酸酯
2.根据权利要求1所述的一种锂二次电池电解液添加剂，其特征在于R和R'分别独立地选自为碳原子数为1 6的烷基。
3.根据权利要求1所述的一种锂二次电池电解液添加剂，其特征在于R和R'分别独立地选自碳原子数为1 3的烷基。
4.一种含有权利要求1 3任意一项所述的锂二次电池电解液添加剂的锂二次电池电解液，所述电解液主要由锂盐、溶剂和添加剂三部分组成，其特征在于以所述电解液中溶剂和添加剂的总体质量为100%计，所述添加剂的质量百分数为1 50%。
5.根据权利要求4所述的一种锂二次电池电解液，其特征在于所述锂盐的物质的量浓度为0. 5 2. Omol/Lο
6.根据权利要求4所述的一种锂二次电池电解液，其特征在于溶剂中含有一种异氰酸酯类化合物，所述异氰酸酯类化合物的结构式如式II IX所示
7.—种锂二次电池，所述锂二次电池主要由阴极、隔膜、阳极和电解液组成，其特征在于所述电解液为如权利要4所述的一种锂二次电池电解液。
8.根据权利要求7所述的一种锂二次电池，其特征在于所述电解液中锂盐的物质的量浓度为0. 5 2. Omol/Lο
9.根据权利要求7或8所述的一种锂二次电池，其特征在于所述电解液的溶剂中含有一种异氰酸酯类化合物，所述异氰酸酯类化合物的结构式如式II IX所示
10.根据权利要求9所述的一种锂二次电池，其特征在于所述阳极表面具有固体电解质界面膜，所述固体电解质界面膜含有还原态的异氰酸酯类化合物。
全文摘要
本发明涉及一种锂二次电池电解液添加剂及溶剂，属于锂电池材料领域。所述添加剂结构式如下式其中，R为碳原子数为1～20的烷基或用卤素原子取代氢的碳原子数为1～20的烷基；R′选自碳原子数为1～20的烷基、用卤素原子取代氢的碳原子数为1～20的烷基、碳原子数为1～20的烷氧乙基、用卤素原子取代氢的碳原子数为1～20的烷氧乙基、碳原子数为6～30的芳基或用卤素原子取代氢的碳原子数为6～30的芳基；添加剂质量百分数为1～50％；溶剂优选为含质量百分数为1～50％的异氰酸酯类化合物的溶剂。含所述添加剂和溶剂的电解液低温下电导率高，能在锂二次电池阳极表面形成SEI膜，安全性高，氧化分解电位高。
文档编号H01M10/0569GK102208682SQ20111011743
公开日2011年10月5日 申请日期2011年5月6日 优先权日2011年5月6日
发明者向晋, 吴锋, 张海琴, 朱露, 李丽, 陈人杰, 陈实 申请人:北京理工大学