[发明专利]一种含氟不饱和亚硫酸酯类电解液添加剂及锂离子电池电解液

说明书

本发明公开了一种含氟不饱和亚硫酸酯类电解液添加剂及锂离子电池电解液，涉及锂离子电池技术领域，所述电解液添加剂的结构式为：其制备是于有机溶剂中，以二氯亚砜、三氟乙醇和丙烯醇为原料，在催化剂和缚酸剂的存在下，进行亲核取代反应得到的。本发明提出了一种含多官能团的新型亚硫酸酯类电解液添加剂，其结构中同时含有氟、亚硫酸酯基和碳碳不饱和双键，将该添加剂加入到电解液中能够兼具成膜添加剂和低阻抗添加剂的作用，明显改善锂离子电池的循环性能，同时简化了电解液组分。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种含氟不饱和亚硫酸酯类电解液添加剂及锂离子电池电解液。

背景技术

自20世纪90年代商业化以来，锂离子电池已经成为迄今为止综合性能最好的二次电池体系，广泛应用于消费类电子产品、手持电动工具、不间断电源及静态储能和交通运输工具等领域。

电解液作为锂离子电池的四大主材之一，一直是行业内的研究热点。电解液作为连接正负极材料的“桥梁”，其性能直接决定了电池性能的好坏。其中作为电解液不可或缺的组分添加剂，是决定电解液性能的主要因素。一般而言，少量添加剂(5％)可以显著提高电池的各项性能(如倍率、循环、高低温或安全)。具有代表性是碳酸亚乙烯酯(VC)，和氟代碳酸乙烯酯(FEC)等，VC能够优先于溶剂和锂盐在石墨负极形成钝化膜，实现改善SEI膜的化学或电化学稳定性的效果，主要是因为VC中的不饱和键能够发生聚合反应，并且碳酸酯基团能够在石墨表面形成烷基碳酸锂；FEC在石墨负极形成的SEI膜更致密更薄，能够显著改善电池循环性能，这主要归因于其能够在石墨上生成聚合物和LiF，LiF不仅能够提高SEI膜的机械强度，而且能够降低锂离子穿过SEI膜的活化能。目前上述添加剂很少单独出现在电解液配方中，一般商业化的电解液中都存在两种或两种以上添加剂，这样一来不仅使得电解液制作过程变得复杂，因为添加剂与电极材料之间存在竞争反应，同时也使得电池内反应更为复杂。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种含氟不饱和亚硫酸酯类电解液添加剂及锂离子电池电解液。

本发明提出的一种含氟不饱和亚硫酸酯类电解液添加剂，其结构式如式(Ⅰ)所示：

优选地，于有机溶剂中，以二氯亚砜、三氟乙醇和丙烯醇为原料，在催化剂和缚酸剂的存在下，进行亲核取代反应得到的。

优选地，步骤如下：在保护气氛下，将二氯亚砜溶于有机溶剂，然后加入三氟乙醇、缚酸剂和催化剂，搅拌下回流反应，然后再加入丙烯醇和稳定剂，搅拌下继续回流反应，过滤、水洗，减压蒸馏，即得。

在本发明中，上述制备方法的反应流程如下所示：

在本发明中，上述稳定剂的作用是防止丙烯醇聚合。

优选地，有机溶剂选自正己烷、环己烷、甲基环己烷、甲苯、乙苯、二氯甲烷、氯仿、氯苯、硝基甲烷、硝基苯、硝基甲苯、乙腈、苯乙腈、乙醚、甲基正丁基醚、苯乙醚、呋喃、四氢呋喃，1,4-二氧环己烷，乙二醇二甲醚、丙酮、苯甲酮、乙酸乙酯、苯甲酸乙酯、噻吩中的一种或一种以上的混合。

优选地，所述缚酸剂选自三烷基脂肪胺、氢氧化钾、氢氧化钠中的一种或一种以上；其中，三烷基脂肪胺的分子式为R₁R₂R₃N，R₁、R₂、R₃独立选自C1-C6烷基。