[发明专利]硼酸酯功能化有机硅氧烷化合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了化学结构式如式1、2、3所示的硼酸酯功能化有机硅氧烷化合物：其中R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆选自相同或者不同的C1–C10烷基、烷氧基，n₁为C1–C3烷基，n₂为不同链长的硅氧烷，A为(CH₂)_n3O[(CH₂)_mO]_x(CH₂)_y，其中n₃、m、x和y分别为0‑5的整数。

技术领域：

本发明涉及电化学储能技术领域，具体涉及一种硼酸酯功能化有机硅氧烷化合物及其制备方法和作为锂二次电池电解液添加剂的应用。

背景技术：

锂离子电池因其工作电压高、比容量大、循环寿命长、自放电小、无记忆效应、无污染等特点，被广泛应用在手机、笔记本等便携式设备和混合动力汽车等领域。

随着国家对动力汽车的能量密度和功率密度提出更高的要求，具有高能量密度的正极材料正广泛受到关注，如三元材料、LiNi_0.5Mn_1.5O₄、高压LiCoO₂等。但这些材料本身还存在一些固有的缺点，如循环过程中容量衰减快、材料结构稳定性差、高压(高温)循环寿命短、高温储存性能差等。可通过寻求一种新的电解液体系匹配高能量密度正极材料来提高锂二次电池的综合性能。目前商业上普遍使用的电解液主要是由六氟磷酸锂(LiPF₆)盐和溶剂碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲乙酯(EMC)等混合溶剂组成，这类碳酸酯电解液极易发生自身氧化分解，副反应产生的HF会加速正极材料中过渡金属离子(Ni、Co、Mn)溶出，导致正极材料表面结构坍塌、电池容量衰减和循环性能变差。电解液添加剂因其具有“用量少，效果显著”的特点，在基本不改变电池体积及成本的基础上能明显改善电池的性能。在锂二次电池的电解液体系中加入功能添加剂，该类添加剂将优先电解液氧化分解，在正极材料表面形成一层稳定致密的界面保护膜，阻断正极材料表面与电解液的直接接触，有效抑制电解液的氧化分解，解决了电解液体系易与正极材料发生副反应而导致锂二次电池性能下降、容量衰减等问题，有效提高锂二次电池的循环寿命和放电容量。

先前有专利报道过硅烷化合物(CN 102074736 A)和硅烷硼酸酯化合物(CN105355968 A)作为锂二次电池电解液添加剂，但该类添加剂不能兼顾保护电解液和电极材料。因此，急需开发新的功能电解液添加剂来提高电池的循环寿命和应用范围，从而获得高能量密度电池。

发明内容：

本发明的目的是提供一种硼酸酯功能化有机硅氧烷化合物及其制备方法和作为锂二次电池电解液添加剂的应用。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

化学结构式如式1、2、3所示的硼酸酯功能化有机硅氧烷化合物：

其中R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆选自相同或者不同的C1–C10烷基、烷氧基，n₁为C1–C3烷基，n₂为不同链长的硅氧烷，A为(CH₂)_n3O[(CH₂)_mO]_x(CH₂)_y，其中n₃、m、x和y分别为0-5的整数。