[发明专利]一种烷基硅基乙酰磺胺及其制备方法和非水电解液和锂离子电池

说明书

本发明公开了一种烷基硅基乙酰磺胺及其制备方法，该制备方法包括步骤：(1)将乙酰磺胺酸和硅烷化试剂在有机溶剂的条件下进行反应；(2)反应完成后进行过滤，然后将滤液减压浓缩，获得粗品烷基硅基乙酰磺胺；(3)将粗品烷基硅基乙酰磺胺进行减压蒸馏，制得烷基硅基乙酰磺胺。该方法反应条件温和、简单易行、低成本。本发明还提供一种非水电解液及含该非水电解液的锂离子电池。通过该方法可得到高纯烷基硅基乙酰磺胺，将该物质加入到锂离子电池电解液中可有效降低电池的初始内阻、提高电池的低温性能、缓解电池循环过程中电池直流内阻的增长率，从而提高电池的循环寿命。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，更具体地涉及一种烷基硅基乙酰磺胺及其制备方法，该烷基硅基乙酰磺胺用于非水电解液及锂离子电池中。

背景技术

目前解决新能源汽车里程焦虑有两种方式：其一是提高电池的能量密度；其二是提高电池的快充能力。其中，提高三元正极材料中镍的含量可有效提高材料的克容量，从而提高电池的能量密度，但还面临着电池安全性能变差、循环能力降低的风险。中镍低钴材料具有适中的克容量密度，同时钴含量的降低可有效降低电池的材料成本，但是钴含量降低后，材料的离子导电性变差，从而导致电池的内阻偏大，快充能力下降。同时材料的结构稳定性降低，电池的循环寿命下降。通过在电解液中加入三甲基硅基磷酸酯(TMSP)或三甲基硅基硼酸酯(TMSB)可有效降低电池的初始内阻，这是由于其中的三甲基硅基基团可以与负极SEI中的LiF发生化学反应，降低LiF的含量，从而提升电池的低温、功率及快充性能，但这两类添加剂对中镍低钴正极的界面基本无改善作用，因此，电池的长期循环能力较差。

乙酰磺胺酸是一种常用的食品甜味剂，其N-H键的酸性较强且可以作为亲核试剂容易发生取代反应，因此，借助该化合物结构来构筑新型小分子化合物并探索其在锂离子电池电解液中的应用具有较高的科学及工业价值。中国专利CN111333595A报道了使用乙酰磺胺酸与锂源进行酸碱中和反应得到乙酰磺胺酸锂，该物质加入到电解液中可提高钴酸锂及低镍正极电池的循环能力。但是该化合物在有机碳酸酯溶剂的溶解度不超过0.3％且溶解速度较慢，影响电解液的生产。另外，中国专利CN 113135947公开将乙酰磺胺酸锂与BF₃的络合物制备乙酰磺胺酸锂络合物，该化合物的溶解度得到大幅度提高，与六氟磷酸锂共同使用可提高钴酸锂及低镍正极的循环性能。然而，上述两种添加剂对电池内阻的改善基本无效果。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的之一是提供一种烷基硅基乙酰磺胺的制备方法，该方法反应条件温和、简单易行、低成本。

为了实现上述目的，一方面，本发明公开了一种烷基硅基乙酰磺胺的制备方法，包括步骤：

(1)将乙酰磺胺酸和硅烷化试剂在有机溶剂的条件下进行反应；

(2)反应完成后进行过滤，然后将滤液减压浓缩，获得粗品烷基硅基乙酰磺胺；

(3)将粗品烷基硅基乙酰磺胺进行减压蒸馏，制得烷基硅基乙酰磺胺。

其中，乙酰磺胺酸如结构式1所示：

其中，烷基硅基乙酰磺胺如结构式2所示：

其中，R表示硅烷基，优选地，R选自碳原子数≤5的硅烷基，更进一步R包括但不限于三甲基硅基、三乙基硅基、二甲基乙基硅基、三丙基硅基、二甲基乙烯基硅基、三乙烯基硅基等。

较佳地，步骤(1)中，所述硅烷化试剂选自三甲基氯硅烷、三乙基氯硅烷、三丙基氯硅烷、六甲基二硅氧烷、六乙基二硅氧烷、三甲基硅醇、二甲基乙烯基氯硅烷、三乙烯基氯硅烷、三乙基硅醇、六甲基二硅氮烷、六乙基二硅氮烷、三(三甲基硅烷)磷酸酯和三(三甲基硅烷)硼酸酯中的至少一种。