[发明专利]一种非水电解液用三级腈化合物、包含其的非水电解液及二次电池

说明书

本发明涉及一非水电解液用三级腈化合物、包含其的非水电解液及二次电池。一种非水电解液用三级腈化合物，其具有式(1)表示的结构：其中，R₁，R₂，R₃分别独立的选自烷基、烯基、炔基、苯基或芳基；或R₁，R₂，R₃分别独立的选自含有硼、硅、氮、磷、氧、硫、氟、氯、溴及碘中至少一种元素的基团；其中，R₁，R₂，R₃分别为独立取代基团；或R₁，R₂，R₃为相邻基团联合成环。本发明涉及具有优异输出特性且高温稳定性良好的非水电解液二次电池。

技术领域

本发明涉及一非水电解液用三级腈化合物、包含其的非水电解液及二次电池。

背景技术

铝塑膜软包电池已普遍被用于笔记本电脑、手机、可穿戴设备等，目前已逐渐开始被电动汽车大量使用。铝塑膜软包电池具有安全性相对较好、重量轻、容量大、内阻小、设计灵活等优点。安全性相对较好是指在滥用条件下，软包电池一般表现为胀气，严重胀气时铝塑膜外包装会开裂，但铝壳电池则可能发生爆炸。同时，软包电池重量较同等容量的钢壳电池轻，质量能量密度占优势，且软包装电池外形可变，可根据汽车的结构设计尺寸。但软包装电池也有缺点，如电芯一致性较差，易发生漏液事故，尤其对电解液的高温特性有更高要求。当电池在较高温度下(>45℃)运行时，如果电解液中的溶剂成分沸点较低(蒸汽压较高)，铝塑膜外包装会鼓气，电池内阻上升(正负极之间物理距离增大)，导致电池性能劣化。此外，软包装电池对溶剂的电化学窗口也提出更高要求，当溶剂在正极一侧耐氧化性或者在负极一侧耐还原性较差时，溶剂与电极活性材料发生氧化和/和/或还原反应，释放出气体如CO₂、CH₄、H₂等，也会造成软包装鼓气。

目前，常见的有机电解液是LiPF₆混合碳酸酯溶剂构成的体系。碳酸酯溶剂多为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)与碳酸甲乙酯(EMC)构成的混合溶剂。其中，EC介电常数大，能够使锂盐充分溶解或电离，有利于提高电解液的电导率；EC热稳定高，加热至200℃以上才会分解；EC可以在碳基(特别是石墨)电极表面形成SEI膜，提高电池充放电效率，延长电池循环寿命。然而，EC粘度大、熔点高(m.p.36.4℃)，其需要和低粘度、低熔点的线性碳酸酯(DMC、EMC、DEC等)混合使用方能获得好的性能，以满足锂二次电池的应用要求。且上述混合溶剂在碱性或酸性条件下，尤其在正极表面活性元素(过渡金属元素铁、镍、钴、锰等)的催化作用下，易发生分解，释放出气体。

电解液溶剂，尤其具有优异高温特性的电解液溶剂，最好满足下述要求：1)对电极惰性，即使在高温运行工况下，也不与正负极发生电化学或者催化反应，外观表现为电池不鼓气；2)具有高的介电常数和小的粘度，电解液电导率高，电池倍率性能好，满足电动汽车工况要求；3)具有宽的液程，沸点高、熔点低，配成电解液后高低温特性兼顾，不牺牲低温性能；4)成本低，环境友好。自1991年锂离子二次电池成功商业化以来，历经数十年，这一领域的技术人员尚未找到可以替代碳酸酯的溶剂。