[发明专利]基于环酰胺-异氰酸酯的组合物及其应用

说明书

本发明提供一种基于环酰胺‑异氰酸酯的组合物及其应用。该组合物的主要组成及质量百分含量为：环酰胺类化合物0.5～90%，异氰酸酯类化合物0.01～45%所述的环酰胺化合物的结构式为：其中R_1~4各自独立为氢、卤素、羟基、氨基或含碳原子数不大于12的直连或支链烷基；所述的异氰酸酯化合物的结构式为：，其中R为碳原子数不大于20的直连或支链烷基。采用基于环酰胺‑异氰酸酯化合物构成的负极成膜添加剂组合，在锂金属表面生成一层稳定的联酰胺界面层，降低界面阻抗的同时可以抑制大电流下锂枝晶的生成。

技术领域

本发明涉及一种基于环酰胺-异氰酸酯的组合物及其应用。

技术背景

在众多锂离子电池负极材料中，金属锂拥有最高的理论容量（3860 mAh g^-1）和最低的电势（-3.040 V vs. SHE），是下一代高能量密度电池最有前景的负极材料之一。然而，金属锂在充放电过程中体积变化极大，从而导致现有的负极界面膜极易发生破损，引发锂离子在负极与电解液界面处的不均匀分布，造成树枝状锂枝晶的沉积；而锂枝晶一方面可能刺穿电池绝缘隔膜，从而引发短路进而导致起火等安全隐患，另一方面锂枝晶的生长不断破坏SEI，导致副反应增加，极大缩短电池循环寿命。因此，提高金属锂界面的稳定性便显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环酰胺-异氰酸酯的组合物，该组合物利用两类化合物的共同作用，可以在金属锂表面构筑稳定的界面膜，降低界面阻抗的同时抑制锂枝晶的生长，从而有效提高电池的安全和循环性能。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于环酰胺-异氰酸酯的组合物，其特征在于该组合物的主要组成及质量百分含量为：

环酰胺类化合物 0.5～90%，

异氰酸酯类化合物 0.01～45%

所述的环酰胺化合物的结构式为：

其中R₁～R₄各自独立为氢、卤素、羟基、氨基或含碳原子数不大于12的直连或支链烷基；

所述的异氰酸酯化合物的结构式为：，其中R为碳原子数不大于20的直连或支链烷基。

此外，该组合还可能含有碳酸酯、腈、砜、锂盐及其他锂电池电解液常用组分。

一种根据上述基于环酰胺-异氰酸酯的组合物的制备方法，其特征在于该上述各物质仅需简单混合物即可。

一种根据上述基于环酰胺-异氰酸酯的组合物在提高锂离子电池负极材料中金属锂界面的稳定性中的作用。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明提供了一种基于环酰胺-异氰酸酯化合物的电解液添加剂组合，可以在锂金属负极表面成膜，阻碍电解液的进一步分解，有效提高金属锂电极的表面稳定性。

（2）本发明的电解液添加剂体系，与现有的锂离子电池体系符合很好，不需要更换电解液、薄膜、正极材料、外壳。

（3）本发明的电解液添加剂体系成分清晰、制备方法简单。

（4）本发明的电解液添加剂体系适合工业应用，在动力电池和储能电池领域具有广泛的应用前景。

采用本发明的基于环酰胺-异氰酸酯化合物构成的负极成膜添加剂组合，可以在锂金属表面生成一层稳定的联酰胺界面层，降低界面阻抗的同时可以抑制大电流下锂枝晶的生成。

具体实施方式

实施例一：