[发明专利]一种锂离子电池电解液添加剂及其制备方法以及锂离子电池电解液

说明书

本发明提供一种锂离子电池电解液添加剂及其制备方法以及锂离子电池电解液。所述锂离子电池电解液添加剂为丁二酰亚胺酯类添加剂，所述丁二酰亚胺酯类添加剂包括结构如式I所示的双丁二酰亚胺酯或其金属盐或者丁二酰亚胺酯盐。本发明添加剂的制备原料易得，成本低廉，工艺简单，生产效率高，纯度高，可作为电解液添加剂使用。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种锂离子电池电解液添加剂及其制备方法以及锂离子电池电解液。

背景技术

长寿命的锂离子电池依然是当今生产生活中最重要的需求之一，目前相对较长寿命的锂离子电池除了正负极材料要满足适应性之外，电解液方面也要适应长循环的要求。随着锂离子电池长寿命长循环的要求越来越高，目前电解液方面所使用的常规添加剂例如：碳酸亚乙烯酯(VC)，氟代碳酸乙烯酯(FEC)等，在电池充电过程中会形成一层固体电解质界面膜(SEI)，但在频繁的充放电循环过程中，尤其是在高温循环中，出现循环性能下降甚至跳水。导致锂离子电池长循环过程中出现容量跳水的原因可以归结为三点：1)在循环过程中正极的过渡金属的晶体结构发生变化；2)电解液在长循环过程中阻抗太大导致负极析锂严重；3)形成的SEI会被六氟磷酸锂分解产生的HF破坏。

CN108511798A公开了一种在高温条件下可以实现长循环的电解液。该电解液由有机溶剂，锂盐，成膜剂及钝化添加剂组成，钝化添加剂为双三氟甲烷磺酰亚胺锂和/或甲烷二磺酸亚甲酯，使得SEI膜表面更加致密，结构更加稳定，减少电解液和锂盐的分解，从而提升电池的循环性能。该电解液使用所述添加剂仅仅可以改变SEI膜的致密性和稳定性，并不能抑水抑酸，进而不能完全解决循环跳水的问题。

因此，在本领域，期望开发一种能够解决锂离子电池中固体电解质界面膜不稳定，在长循环过程中容量保持率低等问题的电解液添加剂。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种锂离子电池电解液添加剂及其制备方法以及锂离子电池电解液。本发明所述锂离子电池电解液添加剂为双丁二酰亚胺酯或其金属盐或者丁二酰亚胺酯盐，该添加剂能够使得锂离子电池电解液具有稳定的固体电解质界面膜以及在进行高温存储时，对酸和水有抑制效果，同时长循环时容量保持率高。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种锂离子电池电解液添加剂，所述锂离子电池电解液添加剂为丁二酰亚胺酯类添加剂，所述丁二酰亚胺酯类添加剂包括结构如式I所示的双丁二酰亚胺酯或其金属盐或者丁二酰亚胺酯盐：

其中M为Si、S、N、P或B，R选自烷基、烷氧基、O、F、H，n为1-3的整数(例如1、2或3)，n大于1时，n个R相同或者不同，代表单键或者双键。

在本发明中如式I所示的双丁二酰亚胺酯的金属盐也可以以如下通式进行表示：

其中M₁表示金属离子。

优选地，所述烷基为碳原子数为1-5(例如1、2、3、4或5)的烷基，例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基等。

优选地，所述烷氧基为碳原子数为1-5(例如1、2、3、4或5)的烷氧基，例如甲氧基、乙氧基、丙氧基等等。

优选地，所述结构如式I所示的双丁二酰亚胺酯为如下化合物S01-S06中的任意一种：

优选地，所述双丁二酰亚胺酯的金属盐为如下S07-S10所示盐中的任意一种：

优选地，所述丁二酰亚胺酯盐为S11所示盐：

另一方面，本发明提供一种如上所述的锂离子电池电解液添加剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：