[发明专利]含磺化侧链的酰亚胺类添加剂、电解液及其锂离子电池

说明书

本发明提出一种含磺化侧链的酰亚胺类添加剂、电解液及其锂离子电池，属于锂离子电池领域。所述含磺化侧链的酰亚胺类添加剂为含磺化侧链的酰亚胺类化合物，是通过将磺化极性聚合物链段以接枝链的方式引入邻苯酰亚胺类化合物中得到的。此类添加剂不仅能改善正负极的界面相容性，尤其改善硅碳负极SEI膜的成分，从而在硅碳负极形成稳定、均一且坚韧的SEI膜，有效抑制硅碳的体积膨胀，避免极片发生粉化，还能提高了电解液的离子电导率。所述电解液包括非水有机溶剂、电解质锂盐、含磺化侧链的酰亚胺类添加剂以及其它添加剂。利用上述电解液还能组装得到一种用于硅碳负极的锂离子电池。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，尤其涉及一种含磺化侧链的酰亚胺类添加剂、电解液及其锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长以及良好的充放电性能等优势而在各类电子设备中得到广泛应用。现有的商用储能和动力锂离子电池体系主要以石墨为负极，但由于其自身理论容量和电压的限制，难以满足电动汽车和储能的要求。

与传统石墨负极相比，硅基负极的能量密度更高，优势更为明显，因此以硅碳负极作为新型锂离子电池负极材料，提升电池能量密度方面比当前石墨负极更具优势。但硅基负极在脱嵌锂过程中存在体积膨胀现象(100～300％)，材料易粉化，影响电池的安全性能和使用寿命。现有技术中公开了一种锂离子电池及电解液(申请公布号CN105514495B)，在该专利电解液的非水溶剂中添加了含有N-取代邻苯甲酰磺酰亚胺类化合物，能够提高电池高温存储性能，但对于负极为硅碳材料的锂离子电池，该电解液在循环过程中极易因硅碳负极膨胀而引起的极片粉化，引发循环跳水、以及其它安全问题。因此，如何开发出一种适用于锂离子电池硅碳负极的添加剂及其电解液是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的锂离子电池硅碳负极体积膨胀、易粉化，进而影响电池安全性能和使用寿命等的问题，提出一种能够解决锂离子电池硅碳负极易粉化问题，同时兼具电池循环稳定性高、高低温性能强、离子电导率高的含磺化侧链的酰亚胺类添加剂、电解液及其锂离子电池。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

含磺化侧链的酰亚胺类添加剂，所述含磺化侧链的酰亚胺类添加剂为含磺化侧链的酰亚胺类化合物，其结构式如式I所示：

其中，式I中R₁选自氢原子、烷基、烷氧基、苯基、直链碳酸酯基、卤代烷基、卤代苯基或卤代直链碳酸酯基；

R₂的结构式如下所示：

其中，R₃选自烷基或芳基。

作为优选，所述含磺化侧链的酰亚胺类添加剂的结构式为P1-P6，其结构式分别为：

一种锂离子电池电解液，所述电解液包括非水有机溶剂、电解质锂盐、上述任一技术方案所述的含磺化侧链的酰亚胺类添加剂以及其它添加剂。

作为优选，所述含磺化侧链的酰亚胺类添加剂的添加量为所述锂离子电池电解液总质量的1.0～5.0％。

作为优选，所述其它添加剂的添加量为所述锂离子电池电解液总质量的1.0～5.0％，所述电解质锂盐的浓度为0.6～1.5mol/L，所述锂离子电池电解液中溶剂的质量为锂离子电池电解液总质量的80～85％。

作为优选，所述非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、氟代碳酸乙烯酯、N-甲基乙酰胺、N-甲基甲酰胺、二甲基甲酰胺、二乙基甲酰胺、二甲基亚砜，环丁砜，二苯基亚砜、氯化亚砜、二丙砜、正丁砜中的任意两种或多种。