[发明专利]一种含氟硼元素物质的多功能锂电池添加剂及其应用

说明书

本发明涉及一种含氟和硼元素物质的多功能锂电池添加剂及其应用，所述多功能锂电池添加剂包括：氟硼化物B_aF_b或BF_cX_d、所述氟硼化物的络合物、氟硼酸HBF₄、无机氟硼酸盐M_n(BF₄)_m、有机氟硼酸盐R‑BF₃M、多氟芳烃硼化物F‑R‑BH_y、氟代有机硼烷R‑BF₃、氟硼酸硝BF₄NO或BF₄NO₂中的一种或几种；其中，X包括Cl、Br、I中的一种或几种元素；M包括铝、铜、铅、锡、镍、锌、镉、铍、镁、钙、锶、钡、铯、铷、锰、铁、钴、银、铟、铊中的一种或几种元素；R包括烃、醇、醚、酯、酮、羧酸、酚中的一种或几种有机基团；0.5≤a≤2，1.5≤b≤3；0.5≤c≤3，0.5≤d≤3；0.2≤n≤5，0.2≤m≤8；0.5≤y≤3。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种含氟和硼元素物质的多功能锂电池添加剂及其应用。

背景技术

锂电池在目前所有商用电池中具有最高的能量密度，广泛应用于消费电子、电动汽车、规模储能、医疗电子、无人机等领域。近年来，各行业的发展对电池寿命、能量密度、倍率性能和安全性都提出了更高的要求。

锂电池中电解质有着至关重要的作用，是电池中离子传输的载体，是锂离子电池获得高安全、高电压、高倍率、高比能、低成本等优点的保证。但传统非水液体电解质、固态电解质难以同时实现构筑良好的固态电解质界面(SEI)，稳定性高、离子电导率高，浸润性好等性能，因此使用电解质添加剂被认为是辅助提升电解质综合性能最可行，最经济和有效的方法。

为了提升电池循环寿命，黄令等人开发了一种高分子聚合物作为电解液添加剂添加到酯类电解液中，避免持续副反应的发生，使锂沉积地更加均匀，减缓了锂枝晶的生成，实现以锂金属为负极电池长期稳定的循环。赖定坤等人开发了一种双吡啶磺酰盐作为非水锂离子电池的电解液添加剂。这种添加剂作用于负极，可以形成性能更稳定的SEI膜，同时抑制电解液有机溶剂在电极上的分解，有效的保护了电极材料，因此提高了电池的循环性能以及高温性能。为了提升电池的倍率性能和功率密度，万广聪等人开发了一种环碳酸硫酸乙烯酯作为电解液添加剂。这种添加剂具有多碳酸酯结构，因此形成的SEI结构较碳酸亚乙烯酯(VC)更加均匀且阻抗更小，可以有效降低电池的直流内阻，提升电池在大电流条件下的工作性能。

虽然上述研究思路可以在某些特定条件下提升锂电池的部分性能，但都不能综合提升电池的能量效率、循环寿命和倍率性能，且部分添加剂价格昂贵。因此，需要不断探寻和研究，开发能够综合提升电池性能的、廉价、可适用于规模生产的电解液添加剂。

发明内容

本发明实施例提供了一种含氟和硼元素物质的多功能锂电池添加剂及其应用，本发明的多功能锂电池添加剂可以有效地提高锂电池的循环寿命、功率密度、倍率性能和能量效率。

第一方面，本发明实施例提供了一种含氟元素和硼元素的多功能锂电池添加剂，所述多功能锂电池添加剂包括：氟硼化物B_aF_b或BF_cX_d、所述氟硼化物的络合物、氟硼酸HBF₄、无机氟硼酸盐M_n(BF₄)_m、有机氟硼酸盐R-BF₃M、多氟芳烃硼化物F-R-BH_y、氟代有机硼烷R-BF₃、氟硼酸硝BF₄NO或BF₄NO₂中的一种或几种；