一种电解液添加剂及其应用的制作方法

本发明属于电池电解液领域，具体涉及一种电解液添加剂及其应用，适用于锂离子电池或钠离子电池。

背景技术：

1、锂离子电池或钠离子电池主要由电解液、隔膜、正极材料和负极材料构成，作为四大关键材料之一，电解液是离子迁移和电荷传递的介质。电解液作为离子的载体，在充放电过程中运送锂离子或钠离子，因此需要具有极大的离子导电率以及极小的电子导电率。为提升电解液性质、改善锂离子电池性能，添加少量添加剂是本领域的常用方法。添加剂根据功能的不同，可分为sei成膜添加剂、阻燃添加剂、过充保护添加剂、高低温添加剂等等。

2、成膜添加剂的作用是促进在电极材料表面形成稳定有效sei膜。sei膜的性能极大的影响了锂离子电池的首次不可逆容量损失，倍率性能，循环寿命等电化学性质。理想sei膜对电子绝缘的同时允许锂离子自由进出电极，能阻止电极材料与电解液进一步反应且结构稳定，不溶于有机溶剂。常见的成膜添加剂添加剂包括碳酸亚乙烯酯(vc)、丙烯酸腈、so2、cs2和多硫化物等。

3、常规电解液涉及锂离子电池或钠离子电池自放电大问题。充放电过程中常规添加剂如氟代碳酸乙烯酯(fec)碳酸亚乙烯酯(vc)等存在sei膜修复不均匀影响电芯高温存储及循环性能。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种电解液添加剂及其应用。

2、本发明一方面提供了一种电解液添加剂，结构如式(i)所示：

3、

4、其中，r1为li或na；

5、r2选自

6、作为优选，r1为li。

7、作为优选，上述电解液添加剂具有如下结构：

8、

9、本发明另一方面还提供了一种离子电池电解液，含有权利要求1-3任一所述电解液添加剂，含量为0.3wt％～6wt％。

10、作为优选，所述的离子电池电解液还包括8wt％～17wt％的盐以及78wt％～91.7wt％的溶剂；

11、所述盐为钠盐或锂盐；

12、锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、草酸硼酸锂、六氟砷酸锂中的一种或几种混合；

13、钠盐为六氟磷酸钠、四氟硼酸钠、高氯酸钠、草酸硼酸钠、六氟砷酸钠中的一种或几种混合；

14、所述溶剂为碳酸酯类化合物；

15、所述碳酸酯类化合物为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯和碳酸甲丁酯中的一种或多种的混合物。

16、作为优选，所述的盐为锂盐，优选六氟磷酸锂，含量为14wt％。

17、作为优选，所述的碳酸酯类化合物具体为50wt％的碳酸甲乙酯和30.5wt％的碳酸乙烯酯。

18、本发明另一方面还提供了一种上述电解液添加剂或上述离子电池电解液在离子电池中的应用。

19、本发明另一方面还提供了一种锂电池，含有上述离子电池电解液。

20、作为优选，上述锂电池采用常规磷酸铁锂/石墨体系；

21、正极配方：磷酸铁锂：导电剂sp:粘结剂pvdf＝95.5％:2％:2.5％,双面面密度376g/m2，正极压实密度2.4g/cc；

22、负极配方：人造石墨：导电剂sp:la136d：cmc＝96.5％:1％:2.1％：0.4％,负极双面面密度176g/m2,负极压实密度1.6g/cc；

23、电解液注液系数为4.8g/ah。

24、与现有技术相比，本发明具有如下优点：

25、本发明的电解液添加剂含有对苯乙二酰胺主基团、r1和r2基团，其中r1为锂或钠，r2为闭合酰胺及内酯环。r1为补锂或补钠作用，能够进一步提升充放电能量效率。r2基团具有如下有益效果：1)络合磁性杂质金属离子，防止在负极沉积而导致自放电过大；2)协同主链修复sei界面，确保界面的稳定性、均匀性，从而确保循环或静置过程中界面完好，提升电芯的循环寿命和日历寿命；3)主链酰胺基可以与水反应而水解，从而进一步降低内部残存的水分，防止副反应发生和产气鼓胀。

技术特征：

1.一种电解液添加剂，其特征在于，结构如式(i)所示：

2.如权利要求1所述的电解液添加剂，其特征在于，r1为li。

3.如权利要求1所述的电解液添加剂，其特征在于，包括如下结构：

4.一种离子电池电解液，其特征在于，含有权利要求1-3任一所述电解液添加剂，含量为0.3wt％～6wt％。

5.如权利要求4所述的离子电池电解液，其特征在于，还包括8wt％～17wt％的盐以及78wt％～91.7wt％的溶剂；

6.如权利要求5所述的离子电池电解液，其特征在于，所述的盐为锂盐，优选六氟磷酸锂，含量为14wt％。

7.如权利要求6所述的离子电池电解液，其特征在于，所述的碳酸酯类化合物具体为50wt％的碳酸甲乙酯和30.5wt％的碳酸乙烯酯。

8.一种如权利要求1所述电解液添加剂或权利要求4所述离子电池电解液在离子电池中的应用。

9.一种锂电池，其特征在于，含有权利要求7所述离子电池电解液。

10.如权利要求9所述的锂电池，其特征在于，采用常规磷酸铁锂/石墨体系；

技术总结
本发明公开了一种电解液添加剂及其应用。该添加剂结构如式(I)所示，其结构包括对苯乙二酰胺主基团、R1和R2基团，其中R1为锂或钠，R2为闭合酰胺及内酯环。该电解液添加剂适用于锂离子或钠离子电池，不仅能够提升充放电能量效率，还能防止在负极沉积而导致自放电过大，协同主链修复SEI界面，确保界面的稳定性、均匀性，从而确保循环或静置过程中界面完好，提升电芯的循环寿命和日历寿命，此外还能防止副反应发生和产气鼓胀。

技术研发人员：王盈来,李艳红,蒋勤虚,相佳媛,温舒婷,张欣瑞,徐留扣,黄文,方玲,曹华燕,陈相档,蒋岚,王磊
受保护的技术使用者：浙江南都电源动力股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16