[发明专利]一种含有磺酰胺结构基团的异氰酸酯类电解液添加剂及其应用

说明书

本发明涉及一种含有磺酰胺结构基团的异氰酸酯类电解液添加剂，所述的电解液添加剂结构式入式I所示：R₁和R₂相同或者不同，R₁和R₂分别独立的选自甲基、乙基、丁基、甲氧基、甲磺酰基、乙磺酰基、氟磺酰基、三氟甲磺酰基、全氟乙基磺酰基、苯磺酰基、含烷基苯磺酰基、含氰/含氟苯磺酰基、含烷氧基苯磺酰基、R₁和R₂可链接形成五元环或六元环中一种。所述的电解液添加剂，将磺酰基和异氰酸酯结构基团有机结合到一起，具有良好的热稳定性，可起到电解液稳定剂作用，避免电解液高温变色和酸值升高。将含有本发明专利提供的新型添加剂的电解液应用到电池中，提高高温循环和高温存储性能，且体现出较低的阻抗。

技术领域

本发明涉及一种含有磺酰胺结构基团的异氰酸酯类电解液添加剂及其应用，属于锂电池非水电解液添加剂技术领域。

背景技术

锂二次电池自从商业化以来，由于它的比能量高、循环性能好，被广泛用于数码、储能、动力、军用航天和通讯设备等领域。与其他二次电池相比，锂二次电池具有工作电压高、循环寿命长、自放电率低、环境友好、无记忆效应等优点。

在锂离子电池中，电解液的氧化分解劣化电池性能，而且在循环和高温存储过程中常常伴随着金属离子的溶出，导致电池性能严重下降。而随着市场对锂离子电池需求的不断增长，对电池的综合性能需求提出了更高的要求，添加剂的使用是提高锂离子电池综合性能有效途径之一。而添加剂的种类繁多，根据添加剂在电解液中起的作用不同可分为：成膜添加剂、过充保护添加剂、导电添加剂、阻燃添加剂、电解液稳定剂等。无论哪种添加剂，它在电解液中所占的比例很小，但是由于功能明显而被广泛地研究开发。

传统锂二次电池采用碳酸酯类电解液，其在正极和负极表面形成的界面膜并不利于锂离子的传输，导致界面膜的阻抗过高引起电池电化学性能的衰减。成膜添加剂可作为改善正负极界面膜性能的有效手段，其中阻抗性质被看作一个界面膜的重要特性，被寄希望于开发可以降低锂二次电池正极和负极界面膜阻抗的成膜添加剂。

一般来说，含硫类的添加剂对降低电池阻抗有一定作用，进而改善电池的高温性能和低温性能。1,3-丙烷磺酸内酯(PS)、硫酸乙烯酯(DTD)分别作为含硫元素的代表性添加剂，有降低电池阻抗作用成膜添加剂，但1,3-丙烷磺酸内酯(PS)受到欧盟法规管控，使用受限，硫酸乙烯酯(DTD)热稳定性差，若无稳定剂存在，会导致电解液酸值和色度劣化，从而影响电池高温性能。

因此开发新型的成膜添加剂以及电解液稳定剂具有重要意义。。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种热稳定性良好的异氰酸酯类电解液添加剂，该添加剂具有良好的降阻抗作用，且能够在电极表面形成稳定的界面膜，进而达到改善界面性质的目的。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种含有磺酰胺结构基团的异氰酸酯类电解液添加剂，所述的电解液添加剂结构式入式I所示：

R₁和R₂相同或者不同，R₁和R₂分别独立的选自甲基、乙基、丁基、甲氧基、甲磺酰基、乙磺酰基、氟磺酰基、三氟甲磺酰基、全氟乙基磺酰基、苯磺酰基、含烷基苯磺酰基、含氰/含氟苯磺酰基、含烷氧基苯磺酰基、R₁和R₂可链接形成五元环或六元环中一种。

所述含有磺酰胺结构基团的异氰酸酯类电解液添加剂的化合物机构，已有文献报道制备方法，参考文献：J.Org.Chem.1994,59,3540-3542.；CN1039417；CN1033807；Phosphorus,Sulfur,and Silicon,1992,70,91-97等均已介绍该类材料。

进一步的，所述的电解液添加剂选自如下结构式中的任意一种或两种以上混合：