[发明专利]一种双功能锂离子电池电解液添加剂

说明书

本发明提供一种双功能锂离子电池电解液添加剂，所述添加剂为苯基砜结构，所述添加剂在电解液中一定含量下能够解决电池循环容量衰减快，首次充放电效率低，放电不稳定等问题，在一定浓度时还有防过充的功能。能够有效提高电池在2.8‑4.3V的循环性能和防过充性能，能够有效延长电池的循环寿命，充放电容量以及提高安全性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种锂离子电池电解液添加剂，尤其涉及一种双功能锂离子电池电解液添加剂。

背景技术

锂离子电池因为具有优异的能量和功率密度被广泛用于各种电子设备中。随着新的正极活性物质的不断被发现，锂离子电池的电压范围上线由原来的3V(vs,Li/LI⁺)提高到现在的4.3V(vs,Li/LI⁺)，但也伴随着很多负面效应，如循环不稳定，比容量衰减快等问题。

现如今，将锂离子电池作为储能设备用于电动车及混合性电动车中成为了科学研究的热点，这需要电池有极高的能量和功率密度，而且需要有优异的循环稳定性和容量保持率，并且需要自放电低以防止泊车时容量损耗严重。目前作为电动车动力源比较理想的正极材料是三元富镍层状正极材料，它具有能量密度和容量密度高，成本较低，电化学窗口宽，以及环境友好等优点。但是这种材料的缺点也是显而易见的，其电池储量低，首次容量损失大，循环寿命短，热稳定性差，容易放出气体使电池膨胀，存在爆炸的危险等。所以如何更好的完善以高镍材料作为正极材料的电池，使其稳定性增强，已经成为锂离子电池又一重要的研究方向。通过开发新的高压添加剂来降低电池的不稳定性及容量衰减率，可以达到提高锂离子电池循环性能的目的。

在过充添加剂的发展历史上，较早得到研究和应用的是一类氧化还原飞梭型化合物，这是一类具有高度可逆性氧化还原电位的化合物。过充添加剂的氧化电位略高于正极脱锂电位，当电池超过工作电压时，添加剂优先发生氧化还原反应，造成电池的断路或者微短路，从而使电池停止工作并缓慢放热，且不破坏电极材料和电解液。

CN 104638299 A公开了一种具有防过充功能的二次电池电解液，该电解质溶液由四类成份组成：(A)锂盐，(B)碳酸酯类和/或醚类有机溶剂，(C)防过充添加剂和(D)其他功能添加剂；其中锂盐在此电解液中的摩尔浓度范围是：0.001-2摩尔/升，防过充添加剂在此电解液中所占的质量比例范围是：0.1％-50％，组分其他功能添加剂在此电解液中的摩尔浓度范围是：0-1摩尔/升；上述的防过充添加剂的特征为阳离子或阴离子中含有芳香基团的盐，上述防过充的电解质溶液可应用于一次电池、二次电池以及锂离子电池中。

CN 106450461 A公开了一种二次电池防过充电解液及其锂二次电池，所述电解液包含电解质锂盐、非水有机溶剂、成膜添加剂和防过充添加剂，所述成膜添加剂为三(三甲基硅烷)磷酸酯(TMSP)和硫酸乙烯酯(DTD)中至少一种，所述防过充添加剂包含氧化还原飞梭型防过充添加剂。本发明中的防过充添加剂在电池正常工作电压(2.75～4.35V)下不参与任何反应过程，当电池充电电压超过4.4V时，氧化还原飞梭型防过充添加剂在电极表面发生氧化还原飞梭分流限压，将电压钳制在一定范围内，防止电池内部电解液由于电压过高发生剧烈分解，进而避免电池发生燃烧和爆炸等安全问题。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种锂离子电池电解液添加剂，尤其是一种双功能锂离子电池电解液添加剂，所述添加剂在电解液中一定浓度之内可以有效提高锂离子电池的循环性能并且在较高浓度时可以防止电池过度充电，提高安全性能。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明目的之一在于提供一种双功能锂离子电池电解液添加剂，所述添加剂的结构如式I所示：