[发明专利]一种锂电池添加剂胺基硫酸乙烯酯及其制备方法、应用

说明书

本发明涉及锂离子电池领域，针对现有电池中库伦效率低、循环稳定性差的问题，公开了一种锂电池添加剂胺基硫酸乙烯酯及其制备方法、应用，化学结构式如下所示：分子结构由胺基、烷基链以及硫酸乙烯酯三部分组成；其中m，n的数值是相同或者不同，m数值可以是0,1,2,3…，n的数值可以是1,2,3…。本发明所提供的胺基硫酸乙烯酯添加剂，胺基部分可以通过稳定电解液中金属离子提升电池循环稳定性，硫酸乙烯酯部分可以分解在负电极表面形成稳定的SEI膜，有利于锂离子均匀沉积，从而提升电池循环性能；能够改善锂离子电池正极材料在高电压下的稳定性，抑制电解液在正极表面分解，改善高电压锂离子电池的存储性能和循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其是涉及一种锂电池添加剂胺基硫酸乙烯酯及其制备方法、应用。

背景技术

锂离子电池由碳阳极(石墨，焦炭，玻璃碳等)和锂化过渡金属氧化物阴极(LiCoO₂，LiNiO₂，LiMn₂O₄等)组成，与其他二次电池(例如镍金属氢化物(Ni-MH)和镍镉(Ni-Cd)电池)相比，锂离子电池可提供更高的电压和更长的使用寿命，并且具有更高的能量密度。锂离子电池包装比其他电池更小，更轻，可以通过反复充电来保持良好的容量，已经广泛应用在移动电子设备(如数码相机，便携式摄像机，便携式计算机，手机等等)中。如今，这些电子设备已经可以买到容量为2000-2400mAh(18,650尺寸)的小型锂离子电池。由于上述固有的奇妙特性，近年来，锂离子电池作为电动车辆和/或电力负荷均衡的电源引起了人们的极大兴趣。尽管成功改善了电化学性能(例如容量和高倍率放电特性)，但锂离子电池的固有缺陷-续航里程和安全问题仍未解决，这些问题严重阻碍了锂离子电池在电动汽车(EV)和混合电动汽车(HEV)中的广泛应用，锂离子电池的正负极材料设计改性，隔膜改性，添加电解液添加剂，调控SEI膜等方法对提升锂离子电池的续航里程和解决安全问题都是有效的途径。其中，合适的电解液添加剂可以稳定锂离子电池的SEI膜，提高电解液的电导率，改善锂离子电池的循环性能和安全性能。

专利号CN201780046312.8，专利名称为“用于锂电池的电解质的添加剂、包括该添加剂的锂电池的电解质和使用该电解质的锂电池”，本发明提供一种用于锂电池的电解质的添加剂、包括该添加剂的锂电池的电解质以及使用该电解质的锂电池。所述用于锂电池的电解质的添加剂包括由以下式1表示的化合物：式1[P₄O₁₀]_x·[B(OSiR¹R²R³)₃]_y，其中R1、R2、R3以及x与y的摩尔比(x/y)如说明书中所限定的。通过向电解质添加该化合物，可以改善锂电池在高温下的寿命特性。

其不足之处在于，其在高温下保护SEI层稳定不变质的能力有待提升。

发明内容

本发明是为了克服现有电池中库伦效率低、循环稳定性差的问题，提供了一种锂电池添加剂胺基硫酸乙烯酯及其制备方法、应用，本发明的胺基硫酸乙烯酯添加剂通过以下两种策略提升锂离子电池在循环过程稳定性，①通过胺基稳定电解质中金属离子，②通过硫酸乙烯酯能够在金属表面形成膜减少枝晶的生成。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种锂电池添加剂胺基硫酸乙烯酯，化学结构式如下所示：

分子结构由胺基、烷基链以及硫酸乙烯酯三部分组成；其中m，n的数值是相同或者不同，m数值可以是0,1,2,3…，n的数值可以是1,2,3…。

本发明所提供的胺基硫酸乙烯酯添加剂，胺基部分可以通过稳定电解液中金属离子提升电池循环稳定性，硫酸乙烯酯部分可以分解在负电极表面形成稳定的SEI膜，有利于锂离子均匀沉积，从而提升电池循环性能。