一种含硫酸乙烯酯添加剂的高压功能电解液及其制备与应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于裡离子电池领域，特别设及及一种含硫酸乙締醋添加剂的高压功能电 解液及其制备方法与应用。
【背景技术】
[0002] 裡离子电池具有能量密度大、工作电压高W及循环寿命长等的优点。当前商业用 裡离子电池的正极材料有儘酸裡、钻酸裡、憐酸铁裡、=元材料运几种，充电截止电压一般 都不超过4.2V，随着科技的进步及市场的不断发展，提升裡电池的能量密度日益显得重要 和迫切。除了现有材料和电池生产工艺的改进之外，高电压(M.5V)正极材料是比较热口的 研究方向之一，主要是通过提升正极活性材料的充电深度来实现电池的高能量密度。
[0003] 随着科技的进步，电子产品、电动汽车、医疗设备和航天航空等领域对储能设备的 要求日益提高，能量密度高、体积小、循环寿命长的裡离子电池得到广泛应用。目前，商业用 裡离子电池的正极材料主要有儘酸裡、钻酸裡、=元材料、憐酸亚铁裡几种，其充电截止电 压一般不超过4.2V。随着科技的进步及市场的不断发展，提升裡电池的能量密度日益显得 重要而迫切。因此提升裡离子电池的使用电压从而提高电池的能量密度是目前研究的重 点。
[0004] 但是，在提高正极材料电压的同时，电池的充放电循环等电性能却在下降，一方面 原因是钻酸裡材料在高电压条件下结构不够稳定，另一方面则是过渡金属钻离子会从正极 溶出穿过隔膜在负极沉积并还原，破坏负极表面的界面膜，从而是石墨负极颗粒遭到破坏。 通过在常规的裡离子电池电解液中加入少量的电解液添加剂是提高裡离子电池性能的最 方便最经济的方法。
【发明内容】
[0005] 为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种含硫酸乙締醋 添加剂的高压功能电解液。该电解液通过添加功能添加剂硫酸乙締醋(DTD)，在应用于裡离 子电池时，能在负极表面形成一层保护膜，能够减缓过渡金属离子对电极/电解液界面膜的 破坏，抑制电解液的还原分解，可W提高高电压裡离子电池在常溫下的循环性能。该电解液 能显著提高裡离子电池高电压条件下的循环稳定性。
[0006] 本发明的另一目的在于提供所述的含硫酸乙締醋添加剂的高压功能电解液的制 备方法。
[0007] 本发明的再一目的在于提供所述的含硫酸乙締醋添加剂的高压功能电解液的应 用。
[000引本发明的目的通过下述技术方案实现：
[0009] -种含硫酸乙締醋添加剂的高压功能电解液，该电解液是在普通电解液中加入功 能添加剂得到的；所述的普通电解液是由环状碳酸醋溶剂、线性碳酸醋溶剂和导电裡盐构 成;所述的功能添加剂为硫酸乙締醋(DTD)。
[0010] 所述的高压是指充电截止电压大于4.2V的高电压。
[0011] 所述的功能添加剂的添加优化了负极/电解液界面，能够减缓过渡金属离子对负 极的破坏，降低负极的表面活性，抑制电解液的氧化分解，所W本发明能提高高电压（〉 4.2V)钻酸裡材料为正极材料的裡电池的循环。
[0012] 作为优选，所述的功能添加剂的含量为普通电解液质量的0.5%~5%;更优选为1 ~3%。
[0013] 作为优选，所述的普通电解液的溶剂配比为环状碳酸醋溶剂和线性碳酸醋溶剂的 质量比为（1:3)~(3:2);
[0014] 所述的导电裡盐在普通电解液中的终浓度为0.8~1.2mo 1 /L;
[0015] 所述的环状碳酸醋溶剂优选为碳酸乙締醋化C)或碳酸丙締醋(PC);
[0016] 所述的线性碳酸醋溶剂包括碳酸二甲醋（DMC)，碳酸甲乙醋化MC)，碳酸二乙醋 (DEC)和碳酸甲丙醋(MPC)中的至少一种；
[0017] 所述的导电裡盐选自六氣憐酸裡化iPFs)、四氣棚酸裡化iBF4)、二草酸棚酸裡 化iBOB)、二氣草酸棚酸裡化iDF0B)、S氣甲基横酸裡化iS化CF3)、高氯酸裡化iCl〇4)、六氣 神酸裡化iAsFs)、双S氣甲基横酷亚胺裡化i(C的S化)2N)和LiC(C的S化)3中的至少一种；
[0018] 所述的含硫酸乙締醋添加剂的高压功能电解液的制备方法，包括如下步骤：
[0019] (1)将环状碳酸醋溶剂和线性碳酸醋溶剂混合，纯化除杂、除水；
[0020] (2)在室溫条件下，将导电裡盐加入步骤(1)所得到的溶剂中，得到普通电解液；
[0021] (3)在步骤(2)得到的普通电解液中加入功能添加剂;得到含硫酸乙締醋添加剂的 高压功能电解液;所述的功能添加剂为硫酸乙締醋。
[0022] 步骤(1)中所述的环状碳酸醋溶剂和线性碳酸醋溶剂优选按质量比（1:3)~(3:2) 混合；
[0023] 所述的环状碳酸醋溶剂优选为碳酸乙締醋化C)或碳酸丙締醋(PC);
[0024] 所述的线性碳酸醋溶剂包括碳酸二甲醋（DMC)，碳酸甲乙醋化MC)，碳酸二乙醋 (DEC)和碳酸甲丙醋(MPC)中的至少一种；
[0025] 步骤（1)中所述的纯化除杂、除水优选通过分子筛、活性炭、氨化巧、氨化裡、无水 氧化巧、氯化巧、五氧化二憐、碱金属或碱±金属中的任意一种或几种进行处理；
[00%]所述的分子筛可W采用3A型、4A型或5:A型，最好选用4A埋或5A型。
[0027]步骤(2)中所述的室溫的溫度为25~40°C;
[00%]步骤(2)中所述的导电裡盐的用量优选为在所述的普通电解液中的终浓度为0.8 ~1.2mol/L；
[0029] 所述的导电裡盐选自六氣憐酸裡化iPFs)、四氣棚酸裡化iBF4)、二草酸棚酸裡 化iBOB)、二氣草酸棚酸裡化iDF0B)、S氣甲基横酸裡化iS化CF3)、高氯酸裡化iCl〇4)、六氣 神酸裡化iAsFs)、双S氣甲基横酷亚胺裡化i(C的S化)2N)和LiC(C的S化)3中的至少一种；
[0030] 所述的含硫酸乙締醋添加剂的高压功能电解液应用于制造裡离子电池，得到的电 池在高电压的情况下具有良好的循环性能。
[0031] 一种含有上述含硫酸乙締醋添加剂的高压功能电解液的裡离子电池，包括正极片 和负极片，电解液，隔膜;所述正极片由钻酸裡材料制成，负极片由石墨材料制成，间于正极 片和负极片之间的隔膜是由聚乙締薄膜制成，所述的电解液为上述所述的含硫酸乙締醋添 加剂的高压功能电解液。
[0032] 本发明使用得的功能添加剂在3~4.45V的充放电体系中，在石墨负极颗粒表面形 成了一层稳定的具有保护功能的界面膜，能够抑制过渡金属离子对保护膜的破坏能够很好 的保护石墨负极颗粒，同时能够抑制电解液还原分解，可W同时提高了在高电压条件下裡 离子的循环性能。
[0033] 本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
[0034] 本发明使用硫酸乙締醋添加剂作为裡离子电解液的高压成膜添加剂，由于该类添 加剂具有较高的还原电位，在首次充放电过程中能够在负极表面形成一层致密、稳定的SEI 膜，优化了负极表面膜，减小负极和电解液之间的电阻，抑制电极的表面活性，从而抑制电 解液与电极活性物质的进一步接触，减少电解液主体溶剂在电极表面的氧化分解。含有运 种电解液添加剂的裡离子电池在3~4.45V下的循环性能得到改善。
【附图说明】
[0035] 图1是本发明实施例1与对比实施例制备的电解液制作的裡离子电池循环200圈的 充放电对比图。
[0036] 图2是本发明新鲜石墨和实施例1与对比实施例制备的电解液制作的裡离子电池 循环完成后石墨估计的XRD图。
【具体实施方式】
[0037] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限 于此。
[003引实施例1
[0039] (1)将环状碳酸醋溶剂碳酸乙締醋化C)和线性碳酸醋溶剂碳酸甲乙醋化MC) W及 碳酸二乙醋化EC)按质量比EC:EMC:DEC = 3:5:2混合，并采用分子筛、氨化巧、氨化裡纯化除 杂、除水；
[0040] (2)在室溫条件下，将导电裡盐LiPFs溶解在步骤（1)得到的溶剂中，终浓度为 1. Omol/L，揽拌均匀，得到普通电解液；
[0041] (3)在步骤(2)制备的普通电解液中添加硫酸乙締醋的用量为普通电解液质量的 2% ;得到含硫酸乙締醋添加剂的高压功能电解液。
[0042] 实施例2
[0043] (1)将环状碳酸醋溶剂碳酸乙締醋化C)和线性碳酸醋溶剂碳酸甲乙醋化MC) W及 碳酸二乙醋化EC)按质量比EC:EMC:DEC = 3:5:2混合，并采用分子筛、氨化巧、氨化裡纯化除 杂、除水；
[0044] (2)在室溫条件下，将导电裡盐LiPFs溶解在步骤（1)得到的溶剂中，终浓度为 1. Omol/L，揽拌均匀，配成普通电解液；
[0045] (3)在步骤(2)制备的普通电解液中添加硫酸乙締