[发明专利]一种环状亚硫酸酯化合物、电解液及锂离子电池

说明书

本申请涉及一种环状亚硫酸酯化合物添加剂。本申请还涉及了包含该添加剂的电解液及锂离子电池。本申请中环状亚硫酸酯化合物添加剂用于储能装置时，可抑制直流内阻的增长，从而改善储能装置的高温性能和低温性能。

技术领域

本申请涉及锂离子电池领域，特别涉及一种环状亚硫酸酯化合物、电解液及包含该电解液的锂离子电池。

背景技术

由于化石能源的不可持续性、污染性强等特点，开发新型绿色环保的能源成为了人们的共识。锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、工作温度范围宽及环境友好等特点，目前已被广泛应用于手机、笔记本、电动汽车等领域。

电池的直流内阻(direct-current internal resistance，简称DCIR)是影响电池性能的重要参数。DCIR影响电池的低温放电、倍率放电等性能。一般来说，含硫类的添加剂由于在负极还原生成ROSO₂Li和Li₂SO₃等成分，可降低负极的阻抗，同时可在正极上形成保护膜。因此，含硫类的添加剂可降低电池的直流内阻，改善电池的低温性能和高温性能。目前，硫酸乙烯酯(DTD)是常用的含硫类添加剂，DTD对于降低电池的直流内阻、提升电池的高低温性能有一定效果。但是由于DTD本身结构稳定性较差，需要低温保存以防变质，在实际使用过程中十分不便。因此，开发新型的可降低直流内阻，提升电池高低温性能的含硫类添加剂十分迫切。

发明内容

本申请的目的是提供一种添加剂、电解液及包含该电解液的锂离子电池，此电解液能够降低电池直流内阻，提升电池高低温性能。

为了实现上述目的，本申请第一方面提供一种环状亚硫酸酯化合物，所述环状亚硫酸酯化合物具有式(I)、式(II)或式(III)所示的结构：

式(I)至式(III)中：X为O，S，NR₃或CR₄R₅，R₁-R₁₁各自独立地为H、卤素、羟基、氰基、酯基、磺酰基、氟代磺酰基、磺酸基、氟代磺酸基、1-10个碳原子的饱和或不饱和烷基、1-10个碳原子的饱和或不饱和卤代烷基、1-10个碳原子的烷氧基或1-10个碳原子的氟代烷氧基。

其中，所述环状亚硫酸酯化合物为下述化合物1-1至化合物1-13：

本申请第二方面提供一种制备所述的环状亚硫酸酯化合物的方法，其中，该方法包括：在反应催化剂和反应溶剂存在下，将双羟基化合物与SOCl在缩合反应条件下接触；所述双羟基化合物具有式(A)、式(B)或式(C)所示的结构：

式(A)、式(B)和式(C)中：X为O，S，NR₃或CR₄R₅，R₁-R₁₁各自独立地为H、卤素、羟基、氰基、酯基、磺酰基、氟代磺酰基、磺酸基、氟代磺酸基、1-10个碳原子的饱和或不饱和烷基、1-10个碳原子的饱和或不饱和卤代烷基、1-10个碳原子的烷氧基或1-10个碳原子的氟代烷氧基。

可选地，所述双羟基化合物具有下述任一的结构：

其中，所述反应催化剂选自SiO₂和Si(OC₂H₅)₄中的至少一种，所述反应溶剂为CH₃OH、CH₃CH₂OH和CH₃CN中的至少一种，所述缩合反应条件包括：温度为20-200℃，时间为30-600分钟。

本申请第三方面提供一种锂离子电池电解液，所述锂离子电池电解液含有有机溶剂、锂盐以及添加剂。