[发明专利]一种新型含硫电解液添加剂及其合成制备方法

说明书

本发明公开了一种用硫的二卤素化合物在催化剂作用下与季戊四醇一步法合成新型电解液添加剂的制备方法，本发明以季戊四醇和二氯砜原料为例合成，在氮气保护下用溶剂将二氯砜和催化剂充分溶解，在60‑65度回流下分批次加入季戊四醇充分反应，获得季戊四醇双硫酰粗品，将反应所得粗品过滤蒸馏并使用溶剂洗涤纯化后真空干燥，即可得到目标产物季戊四醇双硫酰精品。该方法制备的化合物结构新颖、产品纯度高、原材料成本低、一步法合成简单高效、废弃物容易处理、反应过程的经济性高，产品可以用于锂离子电池电解液添加剂，提高电池的综合性能。

技术领域

本发明涉及电解液添加剂领域中的一种新型含硫电解液添加剂及其合成制备方法。

背景技术

电解液添加剂(electrolyte additive agent)是指为改善电解液的电化学性能和提高阴极沉积质量而加入电解液中的少量添加物。电解液添加剂是一些天然或人工合成的有机或无机化合物，一般不参加电解过程的电极反应，但可以改善电解质体系的电化学性能，影响离子的放电条件，使电解过程处于更佳的状态。电解液添加剂用量一般很小，但却是电解质体系不可缺少的部分。

锂离子电池因高能量密度、高电压、长寿命、无记忆性效应、无污染等特点被广泛应用于便携式电子设备，随着石油等传统能源的日益匮乏和环境问题突出，锂离子电池也普遍应用于新能源动力汽车。然而近年来锂离子电池的爆炸伤人事件已经频频发生，所以锂离子电池安全和高效一直是行业研究重点，而新型特殊锂离子电解液添加剂更是解决这一问题的主要研究方向。

本专利发明新型含硫电解液添加剂，通过一步法合成添加剂，纯度高、成本低、电解液当加入此添加剂后，会在电池电极表面形成聚合物膜，避免了电解液在高压下的氧化分解，正负极表面SEI膜具有高稳定性和高导电性。本专利新型电解液添加剂，可使电池有优异的储存稳定性，可以提高电解液的高低温性能，同时可以防止PC分子嵌入石墨电极，可以抑制电池初始容量的下降，增大初始放电容量，减少高温放置后电池膨胀，提高电池的放电性能及循环次数。

本专利新型含硫电解液添加剂，可通过结构的调整，将电池添加剂的综合功能复合在一起，更加提升了电池的性能和循环次数。

发明内容

本发明涉及一种新型含硫电解液添加剂及其合成制备方法。

本发明提供一种操作安全，生产成本低并且收率高的3,3,9,9-四氧-2,4,8,10-四氧-3,9-二硫杂螺环[5.5]十一烷的制备方法为案例包含以下步骤（1）在氮气保护下向带有回流冷凝的反应釜中加入非水有机溶剂、催化剂、二氯砜；搅拌升温到30摄氏度。将纯化后无水的季戊四醇在10个小时内分多次加入反应釜反应，反应过程中加入三乙胺促进反应；在氮气的循环作用下将反应生成的HCL气体带出反应釜用NaOH碱充分吸收。在60-65度恒温反应5-6小时；直到反应釜中看不到季戊四醇为止，得到季戊四醇双硫酸酯粗品。

本发明的一种新型电解液添加剂及其合成制备方法，特征在于，步骤（2） 将反应完成后得到的季戊四醇双硫酸酯粗品过滤多余季戊四醇和杂质、蒸馏粗品，在高温下用洗涤溶剂洗涤季戊四醇双硫酸酯后重结晶提纯，再进行真空干燥后得到白色粉末3,3,9,9-四氧-2,4,8,10-四氧-3,9-二硫杂螺环[5.5]十一烷高纯度的精品。

所述步骤（1）非水溶剂是不能溶解季戊四醇但能溶解二氯砜的苯、甲苯、乙醚、石油醚、四氢呋喃、四氯化碳等一种或一种以上的混合物。

所述步骤（1）二氯砜与季戊四醇的反应摩尔比为2.0:1.5～2.0:1，季戊四醇稍微过量一些使反应充分完全。

所述步骤（1）的新型含硫电解液添加剂及其合成制备方法，其特征在于，所述催化剂为钛酸酯、偶氮二异丁酸二甲酯、硫酸钛等，用量为0.05~0.3份。

所述步骤（1）的新型含硫电解液添加剂及其合成制备方法，其特征在于，步骤(1)的反应温度控制在为60～65℃，反应时间为15～16小时。