一种含锂添加剂的制备方法及其非水系电解液和锂离子电池与流程

本发明涉及电池材料，尤其是涉及一种含锂添加剂的制备方法及其非水系电解液和锂离子电池。

背景技术：

1、锂离子电池作为一种高效的储能设备，广泛应用于手机、笔记本电脑、电动汽车等领域。然而，为了提高锂离子电池的性能，科研人员一直在寻求改进非水系电解液的配方。传统的非水系电解液通常使用有机碳酸酯类溶剂和锂盐，但这些电解液在高温或高电压工作条件下可能存在燃烧风险，导致电池安全性问题，如热失控和自燃。

2、随着锂离子电池应用的不断推广，为满足不同性能要求的添加剂的研究越来越多，除用来改善电池安全特性方面的阻燃添加剂外，还有用于改善锂离子电池循环性能添加剂。现有的添加剂无法与锂离子电池电解液界面处形成稳定的cei膜，导致非水系电解液的分解以及锂离子电池长循环过程中的容量衰减程度。

3、因此，寻找一种含锂添加剂，以及能够提高锂离子电池性能以满足不断增长的锂离子电池应用需求迫在眉睫。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种含锂添加剂的制备方法，将其应用于锂离子电池中，能够有效抑制非水系电解液的燃烧，大幅度提高电池的安全性能，在正极侧形成稳定的cei膜，抑制非水系电解液的分解，降低界面阻抗，改善锂离子电池的循环性能。

2、本发明的第二方面，提供了一种非水系电解液。

3、本发明的第三方面，提供了一种锂离子电池。

4、根据本发明的第一方面，提出了一种含锂添加剂的制备方法，包括以下步骤：

5、s1.在无水条件下将六甲基二硅基胺基锂(lihmds)与硫化剂混合反应得到硫代硅基胺基锂酮化合物；

6、s2.将硫代硅基胺基锂酮化合物在碱性条件下与酮化剂反应。

7、根据本发明的一些实施方式，所述硫化剂包括硫化氢；优选地，所述酮化剂包括n,n-二甲基甲酰胺。

8、本发明中的含锂添加剂中，li与两个六甲基二硅胺基(n(si(ch3)3)2)基团相结合lihmds是一种强碱，其中的锂离子具有较低的氧化电位，(li+)在水解时会释放氢气(h2)，同时生成氢氧化锂(lioh)。lihmds分子中的锂离子与硅胺基团结合，硅胺基团中的硅原子具有较高的电子亲和性，因此可以向锂离子提供电子，使锂离子更容易氧化，同时锂离子本身是一种轻量级离子，具有较小的原子半径，这使得它们更容易移动并参与电子传递过程，从而降低了氧化电位。硫代硅基胺基锂酮化合物的硫基和酮官能团可以增强电解液的稳定性。硫酮官能团(s＝o)表现出较高的电子亲和性，因此可以吸收或捕获一些可能对电解液造成不利影响的电子，这有助于减少电解液中的不稳定性和降解反应，提高电池的耐高温性；此外，硫基和酮官能团的结构使得lihmds-s＝o具有良好的抗氧化性质。在高压和高温下，电池正极材料通常会受到氧化应力的影响，但lihmds-s＝o可以充当抗氧化剂，减轻正极材料的氧化程度，从而提高电池的稳定性，硫代硅基胺基锂酮化合物可以与电解液中的锂离子和其他成分形成稳定的界面层(sei)，这有助于隔离电池组分，减少电解液的分解反应，提高电池的性能。

9、根据本发明的一些实施方式，步骤s1中，反应的温度为-78°～-33℃。

10、根据本发明的一些实施方式，所述六甲基二硅基胺基锂和所述硫化剂的摩尔比为1:1～1.5。

11、根据本发明的一些实施方式，步骤s1中，包括加入碘苯。

12、根据本发明的一些实施方式，所述碱性条件的ph值为7～9。

13、根据本发明的一些实施方式，步骤s2中，硫代硅基胺基锂酮化合物和酮化剂的摩尔比为1:1～1.5。

14、本发明的第二方面，提供了一种非水系电解液，包括所述的制备方法制备得到的含锂添加剂。

15、根据本发明的一些实施方式，所述电解液还包括锂盐和溶剂。

16、根据本发明的一些实施方式，所述含锂添加剂用量为锂离子电池非水系电解液总质量的0.01wt％～10wt％。

17、根据本发明的一些实施方式，所述的锂盐包括libf4、lipf6、liasf6和libob中的至少一种。

18、根据本发明的一些实施方式，所述锂盐在锂离子电池非水系电解液中的浓度为1～2.5mol/l。

19、根据本发明的一些实施方式，所述的溶剂为碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯和氟代碳酸亚乙酯中的至少一种。

20、本发明的第三方面，提出了一种锂离子电池，包括正极、负极、存在于正极和负极之间的隔膜以及锂离子电池非水系电解液。

21、根据本发明的一些实施方式，所述的正极包括钴酸锂、锰酸锂、镍锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂材料中至少的一种。

22、根据本发明的一些实施方式，所述的负极包括自由碳基活性材料、硅基活性材料、金属基活性材料或含锂氮化物中的至少一种。

23、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

技术特征：

1.一种含锂添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硫化剂包括硫化氢；优选地，所述酮化剂包括n,n-二甲基甲酰胺。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱性条件的ph值为7～9。

4.一种非水系电解液，其特征在于，包括如权利要求1～3中任一项所述的制备方法制备得到的含锂添加剂。

5.根据权利要求4所述的非水系电解液，其特征在于，所述电解液还包括锂盐和溶剂。

6.根据权利要求4所述的非水系电解液，其特征在于，所述含锂添加剂用量为锂离子电池非水系电解液总质量的0.01wt％～10wt％。

7.根据权利要求4所述的非水系电解液，其特征在于，所述的锂盐包括libf4、lipf6、liasf6和libob中的至少一种。

8.根据权利要求4所述的非水系电解液，其特征在于，所述锂盐在锂离子电池非水系电解液中的浓度为1～2.5mol/l。

9.根据权利要求4所述的非水系电解液，其特征在于，所述的溶剂为碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯和氟代碳酸亚乙酯中的至少一种。

10.一种锂离子电池，包括正极、负极、存在于正极和负极之间的隔膜以及如权利要求4～9任一项所述的锂离子电池非水系电解液。

技术总结
本发明公开了一种含锂添加剂的制备方法及其非水系电解液和锂离子电池，包括以下步骤：S1.在无水条件下将六甲基二硅基胺基锂(LiHMDS)与硫化剂混合反应得到硫代硅基胺基锂化合物；S2.将硫代硅基胺基酮化合物在碱性条件下与酮化剂反应。本发明提供的含锂添加剂制备得到的电解液，能够有效抑制非水系电解液的燃烧，大幅度提高电池的安全性能，在正极侧形成稳定的CEI膜，抑制非水系电解液的分解，降低界面阻抗，改善锂离子电池的循环性能。

技术研发人员：张利娟,邵俊华,孔东波,李海杰,龚国斌,闫志卫,郭飞,王郝为,闫国锋,王亚洲,韩飞,宋东亮,施艳霞,李渠成,侯红歧
受保护的技术使用者：湖南法恩莱特新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15