一种用于降低电解液中水分和酸度的添加剂的制作方法

本发明涉及锂电池技术领域，具体是一种用于降低电解液中水分和酸度的添加剂。

背景技术：

锂离子二次电池凭借工作电压高、循环寿命长及充放电速度快等优势逐步建立了广大的市场，在小型电子产品如手机、电脑、电动工具等领域有着重要的作用。电动汽车和储能领域也逐步发展起来，电解液作为锂离子电池的主要组成部分，其储存和使用过程中的高纯度和稳定性决定了电池的性能能否正常发挥，而通过添加剂控制电解液中的水分和酸度在一个较低的含量是电池性能充分发挥的有力保障。

目前已经报道了很多功能型电解液，如高/低温电解液、高电压电解液、三元高镍电解液、阻燃电解液等。水分和酸度含量较高的情况下，不仅会和锂盐发生反应加剧一系列副反应的发生；还极易和这些功能性电解液中的特殊添加剂发生反应，使得其失去功效性。新型功能电解液对水分和酸度的要求更高，动力电池的发展迫切须要开发提高电解液纯度及稳定性的添加剂。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种用于降低电解液中水分和酸度的添加剂，提高电解液的品质及稳定性，保障电池的电化学安全性能。

本发明的技术方案为：

一种用于降低电解液中水分和酸度的添加剂，选用硫酸酯的含硅衍生物，其化学结构式为：

上述化学结构式中的r1为氢原子，碳原子数为1-4的直链烷基或碳原子数为1-4的直链酰基；上述化学结构式中的r2为羟基，五甲基二硅氧基，碳原子数为1-4的直链烷氧基，或部分甲基被乙基、丙基或者苯甲基取代的三甲基硅氧基。

所述的电解液是由非水溶剂、锂盐和所述的添加剂混合而成，所述的非水溶剂、锂盐和添加剂的质量比为85-95：10-15：0.01-0.5。

所述的非水溶剂选用碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙甲酯、碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯中的两种或两种以上的混合。

所述的锂盐选用六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂和双三氟甲烷磺酰亚胺锂中的至少一种。

本发明的优点：

(1)、本发明电解液的添加剂选用硫酸酯的含硅衍生物，能够很好的控制电解液中的水分和酸度在一个比较低的范围内，从而提高电解液的稳定性，保障电池性能的稳定发挥；

(2)、本发明添加剂在电解液中的添加量少、效果明显、成本低，且对电解液的电化学性能没有副影响；

(3)、本发明用于电解液中，使得锂电池获得优良的电化学性能和较高的安全性能。

附图说明

图1是本发明实施例1-5的电解液和对比例电解液中水分和酸度的含量对照图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种用于降低电解液中水分和酸度的添加剂选用硫酸酯的含硅衍生物，其化学结构式为：

在水/氧指标都＜0.1ppm的惰性气氛手套箱中，将锂盐lipf6溶于有机溶剂碳酸乙烯酯(ec)、碳酸二乙脂(dec)、碳酸甲乙酯(emc)混合溶剂中，得到初步电解液gen,其中溶剂质量比为3:5:2，锂盐浓度为1.0mol/l，然后在初步电解液gen中加入上述的硫酸酯的含硅衍生物，得到电解液gen1，其中，硫酸酯的含硅衍生物的添加质量占初步电解液gen总质量的0.02％。

实施例2

一种用于降低电解液中水分和酸度的添加剂选用硫酸酯的含硅衍生物，其化学结构式为：

在水/氧指标都＜0.1ppm的惰性气氛手套箱中，将锂盐lipf6溶于有机溶剂碳酸乙烯酯(ec)、碳酸二乙脂(dec)、碳酸甲乙酯(emc)混合溶剂中，得到初步电解液gen,其中溶剂质量比为3:5:2，锂盐浓度为1.0mol/l，然后在初步电解液gen中加入上述的硫酸酯的含硅衍生物，得到电解液gen2，其中，硫酸酯的含硅衍生物的添加质量占初步电解液gen总质量的0.05％。

实施例3

一种用于降低电解液中水分和酸度的添加剂选用硫酸酯的含硅衍生物，其化学结构式为：

在水/氧指标都＜0.1ppm的惰性气氛手套箱中，将锂盐lipf6溶于有机溶剂碳酸乙烯酯(ec)、碳酸二乙脂(dec)、碳酸甲乙酯(emc)混合溶剂中，得到初步电解液gen,其中溶剂质量比为3:5:2，锂盐浓度为1.0mol/l，然后在初步电解液gen中加入上述的硫酸酯的含硅衍生物，得到电解液gen3，其中，硫酸酯的含硅衍生物的添加质量占初步电解液gen总质量的0.06％。

实施例4

一种用于降低电解液中水分和酸度的添加剂选用硫酸酯的含硅衍生物，其化学结构式为：

在水/氧指标都＜0.1ppm的惰性气氛手套箱中，将锂盐lipf6溶于有机溶剂碳酸乙烯酯(ec)、碳酸二乙脂(dec)、碳酸甲乙酯(emc)混合溶剂中，得到初步电解液gen,其中溶剂质量比为3:5:2，锂盐浓度为1.0mol/l，然后在初步电解液gen中加入上述的硫酸酯的含硅衍生物，得到电解液gen4，其中，硫酸酯的含硅衍生物的添加质量占初步电解液gen总质量的0.1％。

实施例5

一种用于降低电解液中水分和酸度的添加剂选用硫酸酯的含硅衍生物，其化学结构式与实施例1中的添加剂相同。

在水/氧指标都＜0.1ppm的惰性气氛手套箱中，将锂盐lipf6溶于有机溶剂碳酸乙烯酯(ec)、碳酸二乙脂(dec)、碳酸甲乙酯(emc)混合溶剂中，得到初步电解液gen,其中溶剂质量比为3:5:2，锂盐浓度为1.0mol/l，然后在初步电解液gen中加入上述的硫酸酯的含硅衍生物，得到电解液gen5，其中，硫酸酯的含硅衍生物的添加质量占初步电解液gen总质量的0.05％。

对比例：初步电解液gen。

对实施例1-5和对比例的电解液进行水分和酸度测试，测试结果见图1。

测试设备为卡尔费休水分测试仪和自动电位滴定仪。

测试方式：卡尔费休水分测试仪，接通电源，开机，参数设置，用差量法称出待测样品的质量，放入样品台中，开始测试；自动电位滴定仪，将导管插入洗液瓶中，按清洗键并设定清洗次数，开始清洗，然后设定搅拌速度，放入样品，设置好参数，开始滴定，待到发出声音的时候，自动停止滴定，读取数据并记录。

上述实施例1-5和对比例测试后剩余的电解液搁置于25℃的恒温箱中储存，分别在3天、7天、15天、30天后再次测试其水分和酸度，测试结果见下表1。

从图1得出，实施例1-5制备的电解液的水分和酸度大大低于对比例电解液的水分和酸度。从表1的结果看出，对比例的电解液中由于没有添加添加剂，其初始水分和酸度含量较高，随着存储时间的增加，水分含量虽然也会随之下降，但是下降程度不高；而酸度含量会随着存储时间的增加而增加。而实施例1-5的电解液由于添加了硫酸酯的含硅衍生物，其初始水分和酸度含量较低，且随着存储时间的增加，含量会随着时间进一步降低。

综上所述，本发明的电解液添加剂具备降低电解液水分和酸度的特性，适合高纯度电解液的开发。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。