[发明专利]一种4-(三甲基硅氧基)-3-戊烯-2-酮类添加剂及其锂离子电池电解液

说明书

本发明公开了一种4‑(三甲基硅氧基)‑3‑戊烯‑2‑酮类添加剂及含有该添加剂的锂离子电池电解液，本发明的4‑(三甲基硅氧基)‑3‑戊烯‑2‑酮类添加剂具有HF清除剂和保护膜前驱体的双功能活性，含有本发明的4‑(三甲基硅氧基)‑3‑戊烯‑2‑酮类添加剂的电解液，提高了Li/LiNi0.5Mn1.5O4(LNMO)半电池和石墨/LNMO全电池的库仑效率和循环保持率。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种4-(三甲基硅氧基)-3-戊烯-2-酮类添加剂及其锂离子电池电解液。

背景技术

随着锂离子电池市场的迅速发展，提高锂离子电池能量密度和功率密度在发展中遭遇一些技术瓶颈。例如，很难寻找到在高电压下工作的电极材料及与其相匹配的电解液体系。新型正极材料如LiCu_xMn_2-xO₄(4.9V vs.Li⁺/Li)、LiNi_0.5Mn_1.5O₄(4.7V vs.Li⁺/Li)、LiNi_xCo_1-xPO₄(4.8-5.1V vs.Li⁺/Li)以及Li₂CoPO₄F(5.1V vs.Li⁺ /Li)具有较高的操作电压引起了研究者的广泛关注。尽管这些电极材料能在高压下工作，但其电压均超过传统碳酸酯的电化学稳定窗口。电解液在高压下的稳定性制约了高能量密度正极材料的发展，因此5V级高电压电解液的研发迫在眉睫。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种4-(三甲基硅氧基)-3-戊烯-2-酮类添加剂及其锂离子电池电解液。本发明的4-(三甲基硅氧基)-3-戊烯-2-酮类添加剂具有HF清除剂和保护膜前驱体的双功能活性，含有本发明的4-(三甲基硅氧基)-3-戊烯-2-酮类添加剂的电解液，提高了Li/LiNi_0.5Mn_1.5O₄(LNMO)半电池和石墨/LNMO全电池的库仑效率和循环保持率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种4-(三甲基硅氧基)-3-戊烯-2-酮类添加剂，其结构式如下式所示：

式中，R1，R2，R3分别选自取代或未取代的碳原子数为1-5的直链烷基、含有五元环状碳酸酯基的烯基、部分氢被卤素取代的碳酸酯基、苯基和氰基。

作为本发明的优选实施方式，所述的4-(三甲基硅氧基)-3-戊烯-2-酮类添加剂选自以下结构式所示化合物中的至少一种：

本发明还提供含有4-(三甲基硅氧基)-3-戊烯-2-酮类添加剂的锂离子电池电解液，按在锂离子电池电解液中的质量百分含量，其组成为：

锂盐 5～19％

有机溶剂 80～94％

4-(三甲基硅氧基)-3-戊烯-2-酮类添加剂 0.05-2％

作为本发明的优选实施方式，所述的锂盐选自六氟磷酸锂、双乙二酸硼酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、甲基磺酸锂、三氟甲基磺酸锂中的至少一种。