[发明专利]一种高浸润高安全性电解液添加剂、电解液、制备方法及电池

说明书

本发明公开了一种高浸润高安全性电解液添加剂、电解液、制备方法及电池，其中，所述高浸润高安全性电解液添加剂为卤代烷基苯磺酰基取代烯丙基磷酸酯衍生物。本发明的电解液添加剂断裂形成的长直链烷基苯磺酸锂降低了电解液的表面张力，提高其浸润性，降低了电解液用量，提高了安全性；本发明中电解液中添加剂通过大量的F元素和芳香基团极有效地提高了电解液的阻燃性能；本发明中电解液中添加剂聚合形成的膜厚且致密，并且稳定性高，大幅降低了针刺实验中电池的短路电流，从而提高了电池的安全性能。

技术领域

本发明涉及电解液技术领域，具体涉及一种高浸润高安全性电解液添加剂、电解液、制备方法及电池。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、工作电压高、循环寿命长、环境污染小、无记忆效应等优点，被认为是发展前景最大的二次电池之一。目前已广泛应用于便携电子设备领域，如手机、笔记本、照相机等。在新兴的动力与储能领域，锂离子电池也逐渐占据不可取代的地位。但同时，随着人们在这一领域对动力单元要求的不断提升，锂离子电池在安全性能、高低温性能和倍率性能等方面都面临着巨大的挑战。

锂离子电池贴近人们的生活，安全性问题轻则损毁设备，造成经济损失，重则危及使用者的生命。因此，安全性能一直是这一领域的研究重点。电池系统热失控是电池安全问题的起因，SEI膜的分解是电池热失控的起点，后续伴随着电解液与正负极材料的反应，这些热失控因素都与电解液性质直接相关。因此，从目前来看，使用高安全性电解液仍然是较为实用和有效的措施，可以从根源上改善锂离子电池的安全性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种高浸润高安全性电解液添加剂、电解液、制备方法及电池。

首先，本发明的第一个目的在于：提供一种高浸润高安全性电解液添加剂，所述高浸润高安全性电解液添加剂为卤代烷基苯磺酰基取代烯丙基磷酸酯衍生物，其结构通式如式(Ⅰ)所示：

其中，R1选自卤素以部分取代或者全部取代的烷基、烷氧基、烷基硅、烷氧基硅中的一种，其中：卤素为F、Cl或者Br；R2选自C10-C15的烷基苯磺酰基。

进一步地，所述卤代烷基苯磺酰基取代烯丙基磷酸酯衍生物添加剂为式(Ⅱ)-式(Ⅴ)中的一种：

本发明的第二个目的在于提供一种电解液，包含所述的高浸润高安全性电解液添加剂，所述高浸润高安全性电解液添加剂的质量分数为3％-10％。

进一步地，所述电解液还包含非水溶剂、锂盐、及成膜添加剂，且所述非水溶剂、所述锂盐、及所述成膜添加剂的质量分数分别为70-85％、10％-20％及0.5％-5％。

进一步地，所述非水溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙甲酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的两种及两种以上。

进一步地，所述锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂中的至少一种。

进一步地，所述成膜添加剂选自取代或未取代的碳酸亚乙烯基酯及其衍生物，取代基选自卤素、氨基、硝基或磺酸基。

本发明的第三个目的在于提供一种电解液的制备方法，包括以下步骤，在水/氧指标均＜0.1ppm的惰性气氛手套箱中，将所述的锂盐加入非水溶剂中，再依次加入所述的高浸润高安全性添加剂和所述的成膜添加剂，在常温下搅拌30min使其完全溶解，得到锂离子电池的电解液。

本发明的第四个目的在于提供一种锂离子电池，包含第二个目的中提供所述的电解液。

与现有技术相比，本发明的有益效果：