[发明专利]多支链卤代亚磷酸酯及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种多支链卤代亚磷酸酯及其制备方法和应用。该多支链卤代亚磷酸酯的分子结构式如下述通式Ⅰ所示。多支链卤代亚磷酸酯可以改善电解液的电化学性能，含该多支链卤代亚磷酸酯的电解液可以在电极材料表面形成更加稳定的界面膜，从而显著提升二次电池高低温、循环和存储等性能，该多支链卤代亚磷酸酯对抑制电池产气也有明显的作用。多支链卤代亚磷酸酯可以作为添加剂使用，并在电解液、二次电池中应用。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，具体涉及多支链卤代亚磷酸酯及其制备方法，电解液添加剂、电解液和二次电池。

背景技术

锂离子电池是90年代开始发展起来的一种新型高能二次电池，锂离子电池与其他电池相比，具有能量密度高、体积小质量轻、放电速率快、自放电率低、循环寿命长、无记忆效应优点，在数码产品、动力、以及储能领域得到广泛的应用。

由于诸多领域对电池的能量密度要求越来越高，快速充电越发成为趋势，电池材料必然朝着更高镍、更高电压、更大倍率方向发展。目前行业的难点主要集中在以下几个方面：

1.体相结构控制：在电压较高情况下，正极由于过度脱锂，层状结构发生剧烈变化，同时伴随着相变及应力的产生，而过度的应力会使材料颗粒开裂粉化或破碎，破坏了材料的体相结构，劣化了循环性能。这一问题一定程度上可以通过元素共掺杂来抵消一定的应力，来达到抑制材料相变的目的；

2.界面结构的控制：主要通过引入新的界面包覆来优化界面结构，抑制过渡金属溶出，抑制界面结构变化，从而提高循环寿命；

3.抑制界面氧的活性：氧析出往往伴随着产气和过渡金属溶出。通过界面处理和电解液的组合使用，可以降低材料界面产气，从而达到提高材料高温状态下的稳定性，提高循环和存储性能。

随着社会需求的不断发展，锂离子电池的使用寿命、高低温性能、安全性能、倍率性能等已不能满足动力电池发展的要求。提升动力电池性能有多种途径，其中添加剂对于电池的电化学性能起着至关重要的作用。到目前为止，人们已开发出数目众多的新型添加剂来改善电池性能。添加剂可以在电极材料表面形成固态电解质界面膜(SEI膜和CEI膜)，锂二次电池的性能很大程度上取决于SEI膜，负极界面形成的SEI膜抑制了电解液在负极界面的副反应，同时还防止了电解液溶剂共嵌入到负极材料中，减轻了负极材料结构坍塌，同时还可以发挥锂离子通道的作用。

在锂二次电池的充放电过程中，正极活性材料在结构上坍塌或发生相变，同时金属离子从正极溶出并在负极被还原，使电池性能劣化。高温会加剧电池性能的劣化。现有研究表明电池热失控的起点来自电解质界面膜(SEI膜)的分解，随后电解质不断在正负极材料界面分解放出大量的热，导致安全问题的产生，诸多热失控因素都与电解液直接相关，即电解液是保证二次电池安全性的重要环节。

二次电池发展向高能量密度方向发展，正极高镍化是发展趋势，但是在研究和实际应用中发现，高能量密度二次电池在循环过程中易出现高镍材料劣化严重，产气严重以及化学稳定性低的问题。虽然目前公开报道了电解液添加剂，如包括改善电解液稳定性和抑制二次电池在循环过程中产气作用的添加剂，但是在研究和实际应用中发现，目前公开的添加剂本身的热稳定性和对电解液热稳定的改善作用不理想，导致其提高电解液稳定和抑制产气作用的相关添加剂的作用依然不理想，特别是对于高能量密度二次电池循环过程中易出现严重的产气以及化学稳定性降低等问题的改善效果不理想。从而导致高镍正极在高温储存或循环期间大量产气，导致电池鼓胀同时高温性能变差。

鉴于以上情况，需要开发新型的添加剂，以稳定正负极材料结构并降低电池阻抗，同时保证锂二次电池在高温循环和高温存储过程中的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种多支链卤代亚磷酸酯及其制备方法，以解决现有添加剂热稳定性和其提高电解液高温稳定性和抑制产气作用的效果不理想的技术问题。