非水电解液及锂离子电池、电池模块、电池包、用电装置转让专利

申请号 : CN202310062091.0

文献号 : CN115799643B

文献日 :

基本信息:

PDF:

法律信息:

相似专利:

发明人 : 陶君然张辉张阳

申请人 : 如鲲(江苏)新材料科技有限公司

摘要 :

本发明涉及电池技术领域,特别是涉及一种非水电解液及锂离子电池、电池模块、电池包、用电装置。其中所述非水电解液包括锂盐、溶剂和功能性添加剂,所述功能性添加剂包括具有式Ⅰ所示结构的化合物,#imgabs0#(Ⅰ)。应用本发明非水电解液的锂离子电池,其综合性能诸如倍率性能、高温循环性能、高温存储性能、高低温性能和安全性能都获得改善。

权利要求 :

1.一种锂离子电池,包括正极、负极、间隔设置于正极和负极之间的隔离膜、以及非水电解液,其特征在于,所述非水电解液包括锂盐、非水有机溶剂以及功能性添加剂,所述功能性添加剂包括式Ⅰ所示结构的化合物或其盐、多晶型物或溶剂合物;

其中:

RF选自C1‑C5含氟烷基、或‑F;

R1、R2各自独立地选自取代或未取代的C2‑C5烯基、取代或未取代的C2‑C5炔基、或取代或未取代的C6‑C10芳香基;

所述式Ⅰ所示结构的化合物在所述非水电解液中的质量占比为0.1%~3%;

功能性添加剂还包括其他添加剂,所述其他添加剂选自硫酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯和双氟磺酰亚胺锂的组合,其质量比为2:1:1:1;所述其他添加剂在所述非水电解液质量占比为2%~8%;

所述正极包括正极活性材料,所述正极活性材料选自镍钴锰酸锂,其中,0.5≤镍的摩尔分数<1。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,所述式Ⅰ所示结构的化合物中,RF选自‑CF3、‑CHF2、‑CH2F、‑CH2‑CF3、‑CH2‑CHF2、‑CH2‑CH2F、‑CH2‑CH2‑CF3、‑CH2‑CH2‑CHF2、‑CH2‑CH2‑CH2F、‑CH2‑CH2‑CH2‑CF3、‑CH2‑CH2‑CH2‑CHF2、‑CH2‑CH2‑CH2‑CH2F、‑CH2‑CH2‑CH2‑CH2‑CF3、‑CH2‑CH2‑CH2‑CH2‑CHF2、‑CH2‑CH2‑CH2‑CH2‑CH2F、或‑F;

和/或,R1、R2各自独立地选自取代或未取代的C2‑C4烯基、取代或未取代的C2‑C4炔基、或取代或未取代的C6‑C8芳香基。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,R1、R2各自独立地选自如下基团:RF选自‑CF3或‑F,且当RF选自‑F时,R1、R2均不为

4.根据权利要求1~3任一项所述的锂离子电池,其特征在于,所述式Ⅰ所示结构的化合物选自如下结构:

5.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,所述非水有机溶剂包括环状碳酸酯和/或链状碳酸酯;

和/或,所述锂盐在所述非水电解液中的浓度为1mol/L~2mol/L;

和/或,所述非水有机溶剂在所述非水电解液中的质量占比为60%~85%。

6.根据权利要求5所述的锂离子电池,其特征在于,所述非水有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的一种或多种。

7.如权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,所述非水电解液制备方法包括将非水有机溶剂、锂盐和功能性添加剂混合得到;其中,式Ⅰ所示结构的化合物的制备方法包括:

1)将三氯氧磷和无水二氯甲烷混合,在惰性气体氛围下,依次加入R1OH溶液和R2OH溶液反应获得式ⅠⅠ化合物;

2)将步骤1)所述式ⅠⅠ化合物与氟代试剂反应,获得式Ⅰ化合物;其中,R1、R2如权利要求1中所定义。

8.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,所述负极包括负极活性材料,所述负极活性材料选自硅碳、天然石墨、人造石墨、钛酸锂、无定型碳和锂金属中的一种或多种的组合。

9.一种电池模块,其特征在于,包括根据权利要求1~8任一项所述的锂离子电池。

10.一种电池包,其特征在于,包括根据权利要求9所述的电池模块。

11.一种用电装置,其特征在于,包括根据权利要求1~8任一项所述的锂离子电池,所述锂离子电池用作所述用电装置的电源。

12.如权利要求11所述的用电装置,其特征在于,所述用电装置包括移动设备、电动车辆、电气列车、卫星、船舶及储能系统。

说明书 :

非水电解液及锂离子电池、电池模块、电池包、用电装置

技术领域

[0001] 本发明涉及电池技术领域,特别是涉及一种非水电解液及锂离子电池、电池模块、电池包、用电装置。

背景技术

[0002] 为应对环境污染日益严峻以及能源危机的问题,人们对绿色能源的需求不断高涨。随着近年来清洁能源的大力发展,如电动汽车、移动电子设备、家庭式智能及储能系统
的大面积推广应用,对锂离子电池的综合性能要求也日益提高,同时伴随对电池器件的安
全性和稳定性要求的大幅提升,以防止电池滥用及赋予电池更长的使用寿命。通常,在电解
液中引入功能性添加剂被认为是提高锂离子电池综合性能的有效方式之一。但是功能单一
的添加剂或配方组合复杂的电解液均会造成电池性能不足而不能达到使用目的。
[0003] 因此,亟需开发一种电解液,包括特定的添加剂或添加剂组合,使得该电解液在用于电池时,能够有效的改善锂离子电池的高温存储性能、倍率性能、低温性能和循环性能,
同时兼顾锂离子电池的安全性能。

发明内容

[0004] 鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种非水电解液及使用该非水电解液的锂离子电池,非水电解液包括式Ⅰ所述结构的化合物,与电解液中其他有效成
分产生协同效应,不仅可在正负极表面形成致密均匀、结构稳定的固体电解质界面,能够有
效的改善锂离子电池的高温存储性能、倍率性能、低温性能和循环性能,而且能够在高温燃
烧时及时有效捕捉自由基产生阻燃效果,进而提高了锂离子电池的安全性能。
[0005] 为实现上述目的及其他相关目的,本发明的第一方面提供一种非水电解液,包括锂盐、非水有机溶剂以及功能性添加剂,所述功能性添加剂包括式Ⅰ所示结构的化合物或其
盐、多晶型物或溶剂合物;
[0006] ;
[0007] Ⅰ
[0008] 其中:RF选自C1~C5含氟烷基、C1‑C5含氟烷氧基、或‑F;R1、R2各自独立地选自取代或未取代的C2‑C5烯基、取代或未取代的C2‑C5炔基、或取代或未取代的C6‑C10芳香基。
[0009] 本发明第二方面提供非水电解液的制备方法,所述制备方法包括将非水有机溶剂、锂盐和功能性添加剂混合得到;其中,式Ⅰ所示结构的化合物的制备方法包括:
[0010] 1)将三氯氧磷和无水二氯甲烷混合,在惰性气体氛围下,依次加入R1OH溶液和R2OH溶液反应获得式ⅠⅠ化合物;
[0011] ;
[0012] ⅠⅠ
[0013] 2)将步骤1)所述式ⅠⅠ化合物与氟代试剂反应,获得式Ⅰ化合物;其中,R1、R2如本发明第一方面所定义。
[0014] 本发明的第三方面提供一种锂离子电池,包括正极、负极、间隔设置于正极和负极之间的隔离膜、以及本发明第一方面的非水电解液。
[0015] 本发明的第四方面提供一种电池模块,包括本发明第三方面所述的锂离子电池。
[0016] 本发明的第五方面提供一种电池包,包括本发明第四方面所述的电池模块。
[0017] 本发明的第六方面提供一种用电装置,包括本发明第三方面所述的锂离子电池,所述锂离子电池用作所述用电装置的电源。
[0018] 相对于现有技术,本发明的有益效果为:(1)本发明采用具有式Ⅰ所示结构含氟磷酸酯类化合物作为电解液添加剂,其中含氟磷酸酯类化合物能有效的提高电芯的阻燃性
能。单独使用磷酸酯类阻燃添加剂,会增大电解液粘度,导致电解液的电导率降低,影响锂
离子电池的性能;在磷酸酯类阻燃添加剂中引入氟元素,有效降低磷酸酯的粘度,提高电解
液离子电导率,改善了锂离子电池的性能,同时含氟的添加剂在一定的温度下,还会产生氟
的自由基,能够吸附氢氧自由基,从而阻断链式反应,提升锂离子电池的安全性。并且含氟
磷酸酯类化合物还具有良好的电化学反应特性,可在负极形成致密稳定的电解质界面(SEI
膜);
[0019] (2)含氟磷酸酯类添加剂所接的烯基、炔基或苯环都具有不饱和度,可以在正极表面聚合生成稳定的电解质界面(CEI膜),能有效抑制电解液与正极的副反应,抑制过渡金属
溶出,提高正极界面稳定性,防止循环过程中CEI膜不断破裂重组导致锂离子的不断消耗、
容量下降,有利于提高循环性能;
[0020] (3)电解液中的其他添加剂氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、硫酸乙烯酯(DTD)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)可以在负极形成稳定的SEI膜,DTD可对SEI膜组分进行修饰,提高S、O原子相对含量,降低锂离子电池界面阻抗,还可以提高低温性能;VC还具有良好的热稳定性与有效抑制循环产气的作用;LiFSI的加入可以降低阻抗,提高离子电导率,提
高倍率性能,提高高低温性能。数种添加剂组合使用还可产生协同效应,减少电池内部极化
效应,降低电池内阻,互相促进电解质界面形成,有效保护电极;
[0021] (4)电解液中添加的含氟磷酸酯具有较高的还原电位,可以优先在负极成膜,并且可以抑制其他添加剂的反应,减少产气,起到保护其他添加剂的作用;这几种添加剂协同作
用可以降低锂离子电池阻抗,提高离子电导率,提高倍率性能、高低温性能、高温存储性能、
高温循环性能和安全性能。
[0022] 本发明的电池模块、电池包和用电装置包括所述的锂离子电池,因而至少具有与所述锂离子电池相同的优势。

附图说明

[0023] 图1是本发明式3化合物的H谱图。
[0024] 图2是本发明式3化合物的F谱图。
[0025] 图3是本发明式4化合物的H谱图。
[0026] 图4是本发明式4化合物的F谱图。
[0027] 图5是本发明对比例1与实施例1~13倍率充电对比图。(以横坐标为0.33 C举例,柱状图中从左到右依次是对比例1、实施例1 实施例13,0.5C、1C、2C说明同前)。
~
[0028] 图6是本发明对比例1~13倍率充电对比图。(以横坐标为0.33 C举例,柱状图中从左到右依次是对比例1 对比例13,0.5C、1C、2C说明同前)。
~
[0029] 图7是本发明对比例1~13倍率放电对比图。(以横坐标为0.33 C举例,柱状图中从左到右依次是对比例1 对比例13,1C、3C、5C说明同前)。
~
[0030] 图8是本发明对比例1与实施例1~13倍率放电对比图。(以横坐标为0.33 C举例,柱状图中从左到右依次是对比例1、实施例1 实施例13,1C、3C、5C说明同前)。
~
[0031] 图9是本发明对比例1与实施例1~13高温存储容量保持率与恢复率对比图。(容量保持率中,柱状图中从左到右依次是对比例1、实施例1 实施例13,容量恢复率说明同前)。
~
[0032] 图10是本发明对比例1~13高温存储容量保持率与恢复率对比图。(容量保持率中,柱状图中从左到右依次是对比例1 对比例13,容量恢复率说明同前)。
~

具体实施方式

[0033] 本发明发明人经过大量探索研究,提供一种非水电解液、锂离子电池、电池模块、电池包及用电装置。本申请的非水电解液中,通过与锂盐、非水有机溶剂以及式Ⅰ所述结构
的化合物等功能性添加剂的协同,不仅可在正负极表面形成致密均匀、结构稳定的固体电
解质界面膜,能够有效的改善锂离子电池的高温存储性能、倍率性能、低温性能和循环性
能,而且提高了锂离子电池的安全性能。在此基础上,完成了本申请。
[0034] 术语定义除非另有说明,否则本说明书中所使用的下列词语、短语和符号通用地具有如下所述的含义。
[0035] 通常,本文所用的命名法(例如IUPAC命名法)和下文描述的实验室程序(包括用于细胞培养、有机化学、分析化学和药理学等)是本领域众所周知的并且通常使用的那些。除
非另有定义,否则结合本文描述的本公开内容的本文使用的所有科学和技术术语具有本领
域技术人员通常理解的相同含义。另外,在权利要求书和/或说明书中,用语“ 一”或“ 一
个”与术语“ 包含”或名词结合使用时,其含义可能是“ 一个”,但也与“ 一个或多个”,“ 至少一个”和“ 一个或多于一个”的含义一致。类似地,用语“ 另一个”或“ 其他”可以表示至少第二个或更多。
[0036] 应该理解的是,每当本文用术语“ 包括”或“ 包含”描述各个方面时,还提供了其他由“ 由… 组成”和/或“ 基本上由… 组成”描述的类似方面。
[0037] 在本文中,由波形线断裂的键
[0038] ;
[0039] 显示所绘示基团与分子的其他部分的连接点。例如,下文所绘示的R1或R2表示的基团
[0040] ;
[0041] 表示所述基团与式I化合物的O连接。
[0042] 本公开所述式I化合物的盐、溶剂化物、多晶型物亦涵盖于本公开范围内。
[0043] 在本文中,术语“盐”,在本申请中,是指无机的或有机的酸和/或碱加成盐。示例包括:示例包括:硫酸盐、盐酸盐、马来酸盐、磺酸盐、柠檬酸盐、乳酸盐、酒石酸盐、富马酸盐、磷酸盐、二氢磷酸盐、焦磷酸盐、偏磷酸盐、草酸盐、丙二酸盐、苯甲酸盐、扁桃酸盐、琥珀酸盐、羟乙酸盐或对甲苯磺酸盐等。
[0044] 在本文中,术语“多晶型物”是指本申请公开化合物或其复合物的固体结晶形式。相同化合物的不同多晶型物表现出不同的物理,化学和/或光谱特征。物理特性的差异包括
稳定性(例如,热或光稳定性),可压缩性和密度(对于制剂和产品生产而言重要)和溶出度
(其可能影响生物利用度),但不限于此。稳定性的差异引起化学反应性(例如,差异氧化,如
通过当由一种多晶型物组成时比由另一种多晶型物组成时更快速的颜色变化所证明的)或
机械特性(例如,作为动态优选的多晶型物,储存的片剂碎片被转化为更热力学稳定的多晶
型物)或两者(一种多晶型物的片剂对高湿度下的降解更敏感)的变化。多晶型物的其他物
理性质可能影响其加工。例如,一种多晶型物可能比另一种多晶型物更可能形成溶剂合物,
例如,由于其形状或粒度分布而导致,或者可能比另一种多晶型物更难以过滤或洗涤。
[0045] 在本文中,术语“ 溶剂合物”是指本公开的化合物或其盐,其包含在非共价分子之间通过力结合的化学计量或非化学计量的溶剂。优选的溶剂是挥发性和无毒的,并且可以
以非常小的剂量给予人。溶剂的实例但不限于包括水、异丙醇、乙醇、甲醇、二甲基亚砜
(DMSO)、乙酸乙酯、乙酸和乙醇胺。术语“水合物”是指溶剂分子是水的络合物。
[0046] 在本文中,单独或组合使用的术语“取代或未取代”,在本申请是指经选自以下的一个或更多个取代基取代:氘、氟、氰基、硝基、羟基、巯基、羰基、酯基、酰亚胺基、氨基、氧化膦基团、烷氧基、氘代烷氧基、三氟甲氧基、芳氧基、烷基硫基、芳香基硫基、烷基磺酰基、芳香基磺酰基、甲硅烷基、硼基、烷基、氘代烷基、卤代烷基、氨基取代的亚烷基、烷基‑NHC
(O)‑、烷基‑C(O)NH‑、环烷基、氘代环烷基、烯基、芳香基、芳烷基、芳烯基、烷基芳香基、烷基氨基、芳烷基氨基、杂芳香基氨基、芳香基氨基、芳香基膦基、杂芳香基、苊基、氧代基,或未取代;或者经连接以上示例的取代基中的两个或更多个取代基的取代基取代,或未取代。例
如,“连接两个或更多个取代基的取代基”可包括联苯基,即联苯基可为芳香基,或者为连接
两个苯基的取代基。
[0047] 在本文中,单独或组合使用的术语“含氟烷基” 是指烷基中一个或多个氢原子分别被氟原子取代。例如包括C1 C5含氟烷基、C1 C4含氟烷基、C1 C3含氟烷基、或C1 C2含氟
~ ~ ~ ~
烷基。作为列举,“氟代烷基”包括但不限于‑CF3、‑CHF2、‑CH2F、‑CH2‑CF3、‑CH2‑CHF2、‑CH2‑CH2F、‑CH2‑CH2‑ CF3、‑CH2‑CH2‑ CHF2、‑CH2‑CH2‑CH2F、‑CH2‑CH2‑CH2‑CF3、‑CH2‑CH2‑CH2‑CHF2、‑CH2‑CH2‑ CH2‑CH2F、‑CH2‑CH2‑CH2‑CH2‑CF3、‑CH2‑CH2‑CH2‑CH2‑CHF2、‑CH2‑CH2‑ CH2‑CH2‑ CH2F、等。
[0048] 在本文中,单独或组合使用的术语“含氟烷氧基”是指烷氧基,其中一个或多个氢原子分别被氟原子取代。例如包括C1‑C5含氟烷氧基、C1‑C4含氟烷氧基、C1‑C3含氟烷氧基、或C1‑C2含氟烷氧基等。作为列举,“含氟烷氧基” 包括但不限于‑O‑CF3、‑ O‑CHF2、‑ O‑CH2F、‑ O‑CH2‑CF3、‑ O‑CH2‑CHF2、‑ O‑CH2‑CH2F、‑O‑CH2‑CH2‑ CF3、‑O‑CH2‑CH2‑ CHF2、‑O‑CH2‑CH2‑CH2F、‑O‑CH2‑CH2‑ CH2‑CF3、‑O‑CH2‑CH2‑CH2‑CHF2、‑O‑CH2‑CH2‑CH2‑CH2F、‑O‑CH2‑CH2‑ CH2‑CH2‑CF3、‑O‑CH2‑CH2‑CH2‑CH2‑CHF2、‑O‑CH2‑CH2‑CH2‑CH2‑CH2F等。
[0049] 在本文中,单独或组合使用的术语“烯基”包括直链或支链的烯基,其碳原子的数量例如可以为C2‑C5、C2‑C4、C2‑C3等。作为例举,烯基包括但不限于乙烯基、1‑ 丙烯基、2‑ 丙烯基、1‑ 丁烯基、2‑ 丁烯基、3‑ 丁烯基、2‑ 甲基丁‑2‑烯基等。在本公开中,所述“ 烯基”是可选地经取代的烯基。经取代的烯基是指经取代基取代一或多次(例如1‑4、1‑3次或
1‑2次)的烯基,取代基例如可以为氘、羟基、氨基、巯基、卤素、氰基、硝基、羰基、酯基、氧代基、酰亚胺基、氧化膦基团、三氟甲基、三氟甲氧基、C1 C3烷基、C1‑C3烷氧基和其任意组合。
~
优选为取代基例如可以为‑F、‑CF3。
[0050] 在本文中,单独或组合使用的术语“炔基” 包括具有直链或支链的炔基,其碳原子的数量例如可以为C2‑C5、C2‑C4、C2‑C3等。作为例举,炔基包括乙炔基、1‑丙炔基、2‑丙炔基、1‑丁炔基、2‑丁炔基、3‑丁炔基等。在本公开中,所述“ 炔基”是可选地经取代的烯基。经取代的炔基是指经取代基取代一或多次(例如1‑4、1‑3次或1‑2次)的炔基,取代基例如可以为氘、羟基、氨基、巯基、卤素、氰基、硝基、羰基、酯基、氧代基、酰亚胺基、氧化膦基团、三氟甲基、三氟甲氧基、C1 C3烷基、C1‑C3烷氧基和其任意组合。优选为取代基例如可以为‑F、‑~
CF3等。
[0051] 在本文中,单独或组合使用的术语“芳香基”是指包含一个或多个稠合环的一价碳环芳族基团,例如 C6 C10芳基等。芳基可为单环亚芳基或多环亚芳基。在一些实施例中,单
~
环芳基包括但不限于苯基、联苯基等。多环芳基包括但不限于萘基等。在本公开中,所述“芳
基”是可选地经取代的芳基。经取代的芳基是指经取代基取代一或多次(例如1‑4、1‑3次或
1‑2次)的芳基,例如芳基被取代基单取代、双取代或三取代,其中取代基可选地例如选自
氘、羟基、氨基、巯基、卤素、氰基、硝基、羰基、酯基、酰亚胺基、氧代基、氧化膦基团、三氟甲基、三氟甲氧基、C1 C3烷基、C1‑C3烷氧基和其任意组合。例如,取代的芳基可以为苄基或取~
代的苄基,苄基的取代基例如可以是‑F、‑CF3等。
[0052] 在本文中,术语“硫酸乙烯酯”或术语“DTD”等同地使用。术语“碳酸亚乙烯酯”或术语“VC”等同地使用。术语“双氟代碳酸乙烯酯”或术语“DFEC”等同地使用。术语“氟代碳酸乙烯酯”或术语“FEC”等同地使用。术语“三(三甲基硅烷)硼酸酯”或术语“TMSB”等同地使用。术语“三(三甲基硅烷)磷酸酯”或术语“TMSP”等同地使用。术语“双氟磺酰亚胺锂”或术语“LiFSI”等同地使用。术语“二氟草酸硼酸锂”或术语“LiODFB”等同地使用。术语“二氟磷酸锂”或术语“LiDFP”等同地使用。术语“六氟磷酸锂” 或术语“LiPF6”等同地使用。术语“四氟硼酸锂” 或术语“LiBF4”等同地使用。术语“高氯酸锂” 或术语“LiClO4”等同地使用。术语“六氟砷酸锂” 或术语“LiAsF6”等同地使用。术语“六氟磷酸锂” 或术语“LiPF6”等同地使用。术语“四氟硼酸锂” 或术语“LiBF4”等同地使用。术语“高氯酸锂” 或术语“LiClO4”等同地使用。术语“六氟砷酸锂” 或术语“LiAsF6”等同地使用。术语“六氟硅酸锂”或术语
“LiSiF6” 等同地使用。术语“四氯化铝锂” 或术语“LiAlCl4” 等同地使用。术语“双草酸硼酸锂” 或术语“LiBOB”等同地使用。术语“氯化锂”或术语“LiCl”等同地使用。术语“溴化锂”或术语“LiBr”等同地使用。术语“碘化锂”或术语“LiI”等同地使用。术语“三氟甲磺酸锂”或术语“LiOTF”等同地使用。术语“双(三氟甲基磺酸)亚胺锂”或术语“LiTFSI”等同地使用。术语“碳酸二乙酯”和术语“DEC” 等同地使用。术语“碳酸甲乙酯”和术语“EMC” 等同地使用。
术语“碳酸乙烯酯”和术语“EC” 等同地使用。术语“碳酸丙烯酯”和术语“PC” 等同地使用。
[0053] 非水电解液
[0054] 本发明第一方面提供一种非水电解液,非水电解液包括:锂盐、非水有机溶剂以及功能性添加剂,所述功能性添加剂包括式Ⅰ所示结构的化合物或其盐、多晶型物或溶剂合
物。
[0055] 所述式Ⅰ所示结构的化合物为:
[0056] ;
[0057] Ⅰ
[0058] 其中,RF选自C1~C5含氟烷基、C1‑C5含氟烷氧基、或‑F。R1、R2各自独立地选自取代或未取代的C2‑C5烯基、取代或未取代的C2‑C5炔基、或取代或未取代的C6‑C10芳香基。
[0059] 本发明式Ⅰ所示结构的化合物,基团RF为含氟取代的基团。由于氟本身电负性较大,具有强吸电子效应,降低添加剂LUMO能级,能优先在负极还原形成稳定的SEI膜;R1、R2基团含烯基、炔基、芳香基等,具有高度不饱和度,能在正极表面聚合成稳定的CEI膜。本申请
所选式Ⅰ所示结构的化合物除可在正极稳定成膜外,也可在负极形成稳定的SEI膜,除高温
存储性能提升外,还可以提高倍率性能,与配方中其他添加剂协同作用,还可以提高低温性
能、循环性能。
[0060] 本发明式Ⅰ所示结构的化合物中,RF选自C1~C5含氟烷基。可选的,RF选自C1~C5含氟烷基、C1~C4含氟烷基、C1~C3含氟烷基、或C1~C2含氟烷基。进一步可选的,RF选自‑CF3、‑
CHF2、‑CH2F、‑CH2‑CF3、‑CH2‑CHF2、‑CH2‑CH2F‑CH2‑CH2‑CF3、‑CH2‑CH2‑ CHF2、‑CH2‑CH2‑CH2F、‑CH2‑CH2‑CH2‑CF3、‑CH2‑CH2‑CH2‑CHF2、‑CH2‑CH2‑ CH2‑CH2F、‑CH2‑CH2‑CH2‑CH2‑CF3、‑CH2‑CH2‑CH2‑CH2‑CHF2、或‑CH2‑CH2‑ CH2‑CH2‑ CH2F等。
[0061] 本发明式Ⅰ所示结构的化合物中,RF选自C1‑C5含氟烷氧基。可选的,RF选自C1‑C5含氟烷氧基、C1‑C4含氟烷氧基、C1‑C3含氟烷氧基、或C1‑C2含氟烷氧基。进一步可选的,RF选自‑O‑CF3、‑ O‑CHF2、‑ O‑CH2F、‑ O‑CH2‑CF3、‑ O‑CH2‑CHF2、‑ O‑CH2‑CH2F、‑O‑CH2‑CH2‑ CF3、‑O‑CH2‑CH2‑ CHF2、‑O‑CH2‑CH2‑CH2F、‑O‑CH2‑CH2‑ CH2‑CF3、‑O‑CH2‑CH2‑CH2‑CHF2、‑O‑CH2‑CH2‑CH2‑CH2F、‑O‑CH2‑CH2‑ CH2‑CH2‑CF3、‑O‑CH2‑CH2‑CH2‑CH2‑CHF2、或‑O‑CH2‑CH2‑CH2‑CH2‑CH2F等。
[0062] 本发明式Ⅰ所示结构的化合物中,优选的,RF选自‑CF3、‑CHF2、‑CH2F、‑CH2‑CF3、‑CH2‑CHF2、‑CH2‑CH2F、‑CH2‑CH2‑ CF3、‑CH2‑CH2‑ CHF2、‑CH2‑CH2‑CH2F、‑CH2‑CH2‑CH2‑CF3、‑CH2‑CH2‑CH2‑CHF2、‑CH2‑CH2‑ CH2‑CH2F、‑CH2‑CH2‑CH2‑CH2‑CF3、‑CH2‑CH2‑CH2‑CH2‑CHF2、‑CH2‑CH2‑ CH2‑CH2‑ CH2F、 ‑O‑CF3、‑ O‑CHF2、‑ O‑CH2F、‑ O‑CH2‑CF3、‑ O‑CH2‑CHF2、‑ O‑CH2‑CH2F、‑O‑CH2‑CH2‑ CF3、‑O‑CH2‑CH2‑ CHF2、‑O‑CH2‑CH2‑CH2F、‑O‑CH2‑CH2‑ CH2‑CF3、‑O‑CH2‑CH2‑CH2‑CHF2、‑O‑CH2‑CH2‑CH2‑CH2F、‑O‑CH2‑CH2‑ CH2‑CH2‑CF3、‑O‑CH2‑CH2‑CH2‑CH2‑CHF2、‑O‑CH2‑CH2‑CH2‑CH2‑CH2F 或‑F;进一步优选的,RF选自‑CF3、或‑F。
[0063] 本发明式Ⅰ所示结构的化合物中,R1、R2各自独立地选自取代或未取代的C2‑C4烯基、取代或未取代的C2‑C4炔基、或取代或未取代的C6‑C8芳香基。
[0064] 本发明式Ⅰ所示结构的化合物中,R1、R2各自独立地选自乙烯基、1‑ 丙烯基、2‑ 丙烯基、1‑ 丁烯基、2‑ 丁烯基、3‑ 丁烯基、或2‑ 甲基丁‑2‑烯基等。其中,前述烯基可以进一步被一次或多次取代,取代基例如可以为氘、羟基、氨基、巯基、卤素、氰基、硝基、羰基、酯基、氧代基、酰亚胺基、氧化膦基团、三氟甲基、三氟甲氧基、C1 C3烷基、C1‑C3烷氧基和其任~意组合。优选为取代基例如可以为‑F或‑CF3。
[0065] 本发明式Ⅰ所示结构的化合物中,R1、R2各自独立地选自乙炔基、1‑丙炔基、2‑丙炔基、1‑丁 炔基、2‑丁炔基、或3‑丁炔基等。其中,前述炔基可以进一步被一次或多次取代,取代基例如可以为氘、羟基、氨基、巯基、卤素、氰基、硝基、羰基、酯基、氧代基、酰亚胺基、氧化膦基团、三氟甲基、三氟甲氧基、C1 C3烷基、C1‑C3烷氧基和其任意组合。优选为取代基例如~可以为‑F或‑CF3。
[0066] 本发明式Ⅰ所示结构的化合物中,R1、R2各自独立地选自苯基、联苯基、或萘基等。其中,前述苯基、联苯基、或萘基等分别可以进一步被一次或多次取代,取代基例如可以为氘、羟基、氨基、巯基、卤素、氰基、硝基、羰基、酯基、氧代基、酰亚胺基、氧化膦基团、三氟甲基、三氟甲氧基、C1 C3烷基、C1‑C3烷氧基和其任意组合。可选的,取代的芳基可以为苄基或取
~
代的苄基,苄基的取代基例如可以是‑F、‑CF3等。
[0067] 优选实施例中,R1、R2各自独立地选自如下基团:
[0068] 、 、 、 、、 、 、 、 、 、
、 、 、 或 等。
[0069] 本发明所提供的非水电解液中,进一步的,所述式Ⅰ所示结构的化合物选自如下结构:
[0070] ;
[0071] ;
[0072] 。
[0073] 本发明所提供的非水电解液中,电解液中的功能性添加剂可以包括式Ⅰ所示的化合物,也可以包括式(1)式(40)所示的化合物中的任一个或多个的组合。
~
[0074] 本发明所提供的非水电解液中,优选的,所述具有式Ⅰ所示结构的化合物选自二(炔丙‑1‑氧基)三氟甲基膦酸酯(结构式如式1所示)、二(烯丙‑1‑氧基)三氟甲基膦酸酯(结构式如式2所示)、二(炔丙‑1‑氧基)氟膦酸酯(结构式如式3所示)、二(烯丙‑1‑氧基)氟膦酸酯(结构式如式4所示)、二(2‑甲基‑2‑丙烯‑1‑氧基)氟膦酸酯(结构式如式9所示)、二(2‑三氟甲基‑2‑丙烯‑1‑氧基)氟膦酸酯(结构式如式11所示)、二苯氧基氟膦酸酯(结构式如式13所示)、烯丙基(2‑丙炔‑1‑氧基)氟磷酸酯(结构式如式19所示)、烯丙基(2‑三氟甲基‑2‑丙烯‑1‑氧基)氟磷酸酯(结构式如式25所示)、炔丙基(2‑三氟甲基‑2‑丙烯‑1‑氧基)氟磷酸酯(结构式如式27所示)、二(2,3,3‑三氟‑2‑丙烯‑1‑氧基)氟膦酸酯(结构式如式29所示)、烯丙基(2,3,3‑三氟‑2‑丙烯‑1‑氧基)氟磷酸酯(结构式如式35所示)、炔丙基(4,4,4‑三氟‑2‑丁烯‑1‑氧基)氟磷酸酯(结构式如式39所示)中的一种或多种。
[0075] 即具体优选为如下结构:
[0076] ;
[0077] ;
[0078] 。
[0079] 本发明所提供的非水电解液中,所述式Ⅰ所示结构的化合物在所述非水电解液中的质量占比为0.1%~3%。在一些实施例中,所述式Ⅰ所示结构的化合物在所述非水电解液中
的质量占比也可以为0.1%~0.5%、0.5%~1%、1%~1.5%、1.5%~2%、2%~2.5%或2.5%~3%等。
在上述范围内,所述式Ⅰ所示结构的化合物可以优先在正负极稳定成膜,有效抑制电解液与
极片的副反应,提高界面稳定性,提高锂离子电池的循环性能、倍率性能和高温存储性能
等,同时还能有效提高电解液的阻燃性能,提高锂离子电池的安全性能;所述式Ⅰ所示结构
的化合物的占比过高会导致正负极成膜过厚,显著增大正负极界面阻抗,导致电池性能恶
化。所述式Ⅰ所示结构的化合物的占比过低会导致成膜效果差,对循环和高温存储等性能无
明显改善作用,同时起不到好的阻燃作用,对安全性能改善不明显。
[0080] 本发明所提供的非水电解液中,所述功能性添加剂还包括其他添加剂,所述其他添加剂选自硫酸乙烯酯(DTD)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、三(三甲基硅烷)硼酸酯(TMSB)、三(三甲基硅烷)磷酸酯(TMSP)、双氟代碳酸乙烯酯(DFEC)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、二氟草酸硼酸锂(LiODFB)和二氟磷酸锂(LiDFP)中的一种或多种。优选的,所述其他添加剂为硫酸乙烯酯(DTD)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸亚乙烯酯(VC)和双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)等中的一种或多种的组合。本发明的其他添加剂配合式Ⅰ所示结构的化合物,可
以有明显的协同作用,式Ⅰ所示结构的化合物可以优先在负极成膜,同时可以抑制其他添加
剂的反应,起到保护其他添加剂的作用;式Ⅰ所示结构的化合物同其他添加剂一起使用可以
有效的降低电芯阻抗,提高离子电导率,提高倍率性能、低温性能、高温存储性能、高温循环
性能和安全性能。
[0081] 本发明所提供的非水电解液中,所述其他添加剂在所述非水电解液质量占比为2%~8%。在一些实施例中,所述其他添加剂在所述非水电解液质量占比例如还可以为2%~4%、
4%~6%、或6%~8%等。在上述范围内,其他添加剂可以在负极形成稳定的SEI膜,并对SEI膜
进行修饰,降低其阻抗,同时可以提高电芯的高低温性能和倍率性能;所述其他添加剂的占
比过高可能会导致负极成膜过厚,造成阻抗增加,或者高温下FEC容易分解产气,导致电芯
严重膨胀,造成电芯性能劣化。所述其他添加剂的占比过低会导致负极成膜效果差,无法有
效降低界面阻抗,对电芯性能改善不明显。
[0082] 本发明所提供的非水电解液中,所述锂盐包括六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、六氟硅酸锂(LiSiF6)、四氯化铝锂
(LiAlCl4)、双草酸硼酸锂(LiBOB)、氯化锂(LiCl)、溴化锂(LiBr)、碘化锂(LiI)、三氟甲磺酸锂(LiOTF)、双(三氟甲基磺酸)亚胺锂(LiTFSI)中的一种或多种的组合。
[0083] 本发明所提供的非水电解液中,所述锂盐在所述非水电解液中的浓度为1 mol/L~2mol/L。在一些实施例中,所述锂盐在所述非水电解液中的浓度也可以为1 mol/L~
1.5mol/L或1  .5mol/L~2mol/L等。在上述范围内,可以保证高的锂离子电导率,稳定的锂
离子传输,所述锂盐的占比过高会导致锂盐解离不完全,电解液粘度过大,会阻碍锂离子的
传输,降低倍率性能和低温性能。所述锂盐的占比过低会导致电解液电化学稳定性差。
[0084] 本发明所提供的非水电解液中,所述非水有机溶剂包括环状碳酸酯和/或链状碳酸酯。进一步的,所述非水有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯
和碳酸甲乙酯中的一种或多种的组合。
[0085] 本发明所提供的非水电解液中,所述非水有机溶剂在所述非水电解液中的质量占比为60%~85%。一些实施例中,所述非水有机溶剂在所述非水电解液中的质量占比也可以
为60%~70%、70%~80%、或80%~85%等。在上述范围内,可以较好的溶解锂盐和添加剂,所述
非水有机溶剂的占比过高会导致电解液电化学稳定性差。所述非水有机溶剂的占比过低会
导致锂盐解离不完全,电解液粘度过大。
[0086] 本发明第一方面提供的非水电解液可以采用本领域的公知方法进行制备,例如可将非水有机溶剂、锂盐和添加剂混合均匀即可。
[0087] 其中,式Ⅰ所示结构的化合物的制备方法例如:
[0088] 1)将三氯氧磷和无水二氯甲烷混合,在惰性气体氛围下,依次加入R1OH溶液和R2OH溶液反应获得式ⅠⅠ化合物;
[0089] ;
[0090] ⅠⅠ
[0091] 2)将步骤1)所述式ⅠⅠ化合物与氟代试剂反应,获得式Ⅰ化合物;其中,R1、R2如本发明第一方面的式Ⅰ化合物中所定义。
[0092] 本发明所提供的制备方法中,步骤1)是将三氯氧磷和无水二氯甲烷混合,在惰性气体氛围下,依次加入R1OH溶液和R2OH溶液反应获得式ⅠⅠ化合物。具体的,将三氯氧磷和无
水二氯甲烷混合,通氮气,将R1OH溶于无水二氯甲烷中。在0℃下,将R1OH溶液缓慢加入前述
混合溶液中,保持反应温度为0℃,滴完后,继续搅拌反应。将R2OH溶于无水二氯甲烷中,将
R2OH溶液缓慢加入前述混合溶液中,保持反应温度为0℃,滴完后,继续搅拌反应,然后缓缓
升至室温反应,常压蒸馏无水二氯甲烷,得到粗产品,再减压蒸馏得到式ⅠⅠ化合物。
[0093] 本发明所提供的制备方法中,步骤2)是将式ⅠⅠ化合物与氟代试剂反应,获得式Ⅰ化合物。具体的,氟代试剂与无水乙腈混合,氮气置换,将体系降至‑10℃,在‑10 0℃,滴加式Ⅰ~
Ⅰ化合物;或氟代试剂与无水乙腈混合,在室温下,滴加式Ⅱ化合物。加完后,缓慢升至室温/或高温,在室温/或高温下反应,获得式Ⅰ化合物。
[0094] 氟代试剂包括但不限于三氟化锑、C1 C5含氟的烷烃、 C1 C5含氟的醇等。其中,C1~ ~
~C5含氟的烷烃包括但不限于‑CF3、‑CHF2、‑CH2F、‑CH2‑CF3、‑CH2‑CHF2、‑CH2‑CH2F等。C1~C5含氟的醇例如‑CH(OH)F、‑C(OH)F2、‑CH2‑ CH(OH)F、‑CH2‑ C(OH)F2等。
[0095] 锂离子电池
[0096] 本发明的第三方面提供一种锂离子电池,所述锂离子电池还包括正极、负极、隔离膜以及非水电解液,所述非水电解液选自本发明第一方面的非水电解液。
[0097] 所述正极包括正极集流体和设置于正极集流体至少一个表面上的正极活性物质层。所述正极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如,作为金属箔片,可采用铝箔。复合
集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基层至少一个表面上的金属层。所述正
极活性物质层包括正极活性材料,所述正极活性物质层还可包括导电剂和粘结剂。正极活
性材料可选自钴酸锂、锰酸锂、镍锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂和磷酸铁锰锂
中的一种或多种的组合,优选地,本实验所用正极活性材料选自镍钴锰酸锂,其中,0.5≤镍
的摩尔分数<1。具体的,镍钴锰酸锂三元材料具体可选自LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、
LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2和LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2等中的一种或几种。本领域技术人员可以选择本领域适用于锂离子电池的导电剂和粘结剂。其中,导电剂例如可以包括超导碳、乙炔黑、炭黑、
科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少一种。所述粘结剂例如可以包括聚
偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、偏氟乙烯‑四氟乙烯‑丙烯三元共聚物、偏氟乙烯‑六氟丙烯‑四氟乙烯三元共聚物、四氟乙烯‑六氟丙烯共聚物及含氟丙烯酸酯树脂中的至少一
种。
[0098] 在一些实施方式中,可以通过以下方式制备正极:将上述用于制备正极的组分,例如正极材料、导电剂、粘结剂和任意其他的组分分散于溶剂(例如N‑甲基吡咯烷酮)中,形成正极浆料;将正极浆料涂覆在正极集流体上,经烘干、冷压等工序后,即可得到正极。
[0099] 所述负极负极包括负极集流体和设置于负极集流体至少一个表面上的负极活性物质层。所述负极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如,作为金属箔片,可以采用铜
箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基材至少一个表面上的金属
层。所述负极活性物质层包括负极活性材料,所述负极活性物质层还可包括增塑剂、导电剂
和粘结剂。负极活性材料可选自硅碳、天然石墨、人造石墨、钛酸锂、无定型碳和锂金属中的
一种或多种的组合。本领域技术人员可以选择本领域适用于锂离子电池的增塑剂、导电剂
和粘结剂。其中,所述导电剂例如可选自超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少一种。所述粘结剂例如可选自丁苯橡胶(SBR)、聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酸钠(PAAS)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)、聚甲基丙烯酸(PMAA)及羧甲基壳聚糖(CMCS)、羧甲基纤维素钠(CMC‑Na)中的至少一种。
[0100] 在一些实施方式中,可以通过以下方式制备负极:将上述用于制备负极的组分,例如负极材料、导电剂、粘结剂和任意其他组分分散于溶剂(例如去离子水)中,形成负极浆
料;将负极浆料涂覆在负极集流体上,经烘干、冷压等工序后,即可得到负极。
[0101] 本发明第三方面提供的锂离子电池可以采用本领域的公知方法进行制备。例如,将正极、隔离膜、负极按顺序叠好,使隔离膜处于正负极之间起到隔离的作用,然后叠片得
到裸电芯;将裸电芯置于外包装壳体中,干燥后注入非水电解液,经过真空封装、静置、化
成、整形等工序,获得锂离子电池。
[0102] 电池模块
[0103] 本发明第四方面提供一种电池模块,其包括本发明第三方面所述的任意一种或几种锂离子电池。所述电池模块中的锂离子电池的数量可以根据电池模块的应用和容量进行
调节。
[0104] 电池包
[0105] 本发明第五方面提供一种电池包,其包括本发明第四方面所述的任意一种或几种电池模块。也就是,该电池包包括本发明第三方面所述的任意一种或几种锂离子电池。
[0106] 所述电池包中电池模块的数量可以根据电池包的应用和容量进行调节。
[0107] 用电装置
[0108] 本发明第六方面提供一种用电装置,其包括本发明第三方面所述的任意一种或几种锂离子电池。所述锂离子电池可以用作所述用电装置的电源。优选地,所述用电装置可以
但不限于是移动设备(例如手机、笔记本电脑等)、电动车辆(例如纯电动车、混合动力电动
车、插电式混合动力电动车、电动自行车、电动踏板车、电动高尔夫球车、电动卡车等)、电气列车、船舶及卫星、储能系统等。
[0109] 以下结合实施例进一步说明本发明的有益效果。
[0110] 为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰,以下结合实施例进一步详细描述本发明。但是,应当理解的是,本发明的实施例仅仅是为了解释本发明,并
非为了限制本发明,且本发明的实施例并不局限于说明书中给出的实施例。实施例中未注
明具体实验条件或操作条件的按常规条件制作,或按材料供应商推荐的条件制作。
[0111] 此外应理解,本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤,除非另
有说明;还应理解,本发明中提到的一个或多个设备/用电装置之间的组合连接关系并不排
斥在所述组合设备/用电装置前后还可以存在其他设备/用电装置或在这些明确提到的两
个设备/用电装置之间还可以插入其他设备/用电装置,除非另有说明。而且,除非另有说
明,各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具,而非为限制各方法步骤的排列次
序或限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容的情况
下,当亦视为本发明可实施的范畴。
[0112] 在下述实施例中,所使用到的试剂、材料以及仪器如没有特殊的说明,均可商购获得。
[0113] 本发明对比例、实施列中所使用的锂离子电池正极材料选用镍钴锰酸锂,其中0.5≤镍的摩尔分数<1,负极选用人造石墨,每只电池电解液注液量为4g,选用以下不同电解
液作为实施列,对比例1为常规电解液。
[0114] 对比例1
[0115] 电解液的制备:
[0116] 在干房内配置电解液(配置环境露点低于‑40℃),将碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸乙烯酯(EC)按体积比为5:2:3进行混合作为有机溶剂,共配置100mL。向该溶剂中加入锂盐摩尔浓度为1.2mol/L的LiPF6,在以上电解液中分别加入溶剂和锂盐总质量
1%的氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1%碳酸亚乙烯酯(VC)、2%硫酸乙烯酯(DTD)和1%双氟磺酰亚胺锂(LiFSI),搅拌至完全溶解,得到对比例1的锂离子电池电解液,将制备好的电解液注入到
软包电池中,经过静置、化成和分容等工序后,得到锂离子电池A。
[0117] 实施例1
[0118] 二(炔丙‑1‑氧基)三氟甲基膦酸酯(结构式如式1所示)的制备:
[0119] 步骤一:将三氯氧磷(153 g)和无水二氯甲烷(150 g)加入三口瓶中混合,通氮气吹扫30ml/min,将炔丙醇(112 g)溶于无水二氯甲烷(100 g)中。在0℃下,将炔丙醇溶液缓慢加入到三口瓶中,保持反应温度为0℃,滴完后,继续搅拌反应0.5 h,然后缓缓升至室温
反应8 h,常压蒸馏无水二氯甲烷,得到粗产品,再减压蒸馏得到无色透明液体二(炔丙‑1‑
氧基)氯磷酸酯(163.6 g),产率为87%。
[0120] 步骤二:将氟化铯(142 g)加入到三口瓶中,氮气保护,将二(炔丙‑1‑氧基)氯磷酸酯(163.6 g)和无水乙腈(500 g)加入到三口瓶中,在室温下,滴加(三氟甲基)三甲基硅烷(133 g)。加完后,缓慢升温至80℃,回流反应5小时。GC检测反应完全。过滤,减压蒸馏,得到澄清液体二(炔丙‑1‑氧基)三氟甲基膦酸酯(145.8 g),纯度99.0%,收率93%。
[0121] 电解液的制备:
[0122] 与对比例1不同的是,还需加入1%二(炔丙‑1‑氧基)三氟甲基膦酸酯,得到锂离子电池B。
[0123] 实施例2
[0124] 二(烯丙‑1‑氧基)三氟甲基膦酸酯(结构式如式2所示)的制备:
[0125] 步骤一:将三氯氧磷(153 g)和无水二氯甲烷(150 g)加入三口瓶中混合,通氮气吹扫30ml/min,将烯丙醇(116 g)溶于无水二氯甲烷(100 g)中。在0℃下,将烯丙醇溶液缓慢加入到三口瓶中,保持反应温度为0℃,滴完后,继续搅拌反应0.5 h,然后缓缓升至室温
反应8 h,常压蒸馏无水二氯甲烷,得到粗产品,再减压蒸馏得到无色透明液体二(烯丙‑1‑
氧基)氯膦酸酯(165.2 g),产率为86%。
[0126] 步骤二:将氟化铯(140.4 g)加入到三口瓶中,氮气保护,将二(烯丙‑1‑氧基)氯磷酸酯(165.2 g)和无水乙腈(500 g)加入到三口瓶中,在室温下,滴加(三氟甲基)三甲基硅烷(131.5 g)。加完后,缓慢升温至80℃,回流反应5小时。GC检测反应完全。过滤,减压蒸馏,得到澄清液体二(烯丙‑1‑氧基)三氟甲基膦酸酯(139.2 g),纯度99.2%,收率92%。
[0127] 电解液的制备:
[0128] 与对比例1不同的是,还需加入1%的二(烯丙‑1‑氧基)三氟甲基膦酸酯,得到锂离子电池C。
[0129] 实施例3
[0130] 二(炔丙‑1‑氧基)氟膦酸酯(结构式如式3所示)的制备:
[0131] 步骤一:将三氯氧磷(153 g)和无水二氯甲烷(150 g)加入三口瓶中混合,通氮气吹扫30ml/min,将炔丙醇(112 g)溶于无水二氯甲烷(100 g)中。在0℃下,将炔丙醇溶液缓慢加入到三口瓶中,保持反应温度为0℃,滴完后,继续搅拌反应0.5 h,然后缓缓升至室温
反应8 h,常压蒸馏无水二氯甲烷,得到粗产品,再减压蒸馏得到无色透明液体二(炔丙‑1‑
氧基)氯磷酸酯(163.6 g),产率为85%。
[0132] 步骤二:三氟化锑(76 g)加入到三口瓶中,加50 mL无水乙腈,氮气置换,将体系降至‑10℃。在‑10 0℃,滴加二(炔丙‑1‑氧基)氯磷酸酯(163.6 g)。加完后,缓慢升至室温,在~
室温下反应3小时。GC检测反应完全。减压蒸馏,得到澄清液体二(炔丙‑1‑氧基)氟磷酸酯
(134.6 g),纯度99.2%,收率90%。
[0133] 电解液的制备:
[0134] 与对比例1不同的是,在以上电解液中还需加入溶剂和锂盐总质量1%的二(炔丙‑1‑氧基)氟膦酸酯,搅拌至完全溶解,得到实施例3的锂离子电池电解液,将制备好的电解液
注入到软包电池中,经过静置、化成和分容等工序后,得到锂离子电池D。
[0135] 实施例4
[0136] 二(烯丙‑1‑氧基)氟膦酸酯(结构式如式4所示)的制备:
[0137] 步骤一:将三氯氧磷(153 g)和无水二氯甲烷(150 g)加入三口瓶中混合,通氮气吹扫30ml/min,将烯丙醇(116 g)溶于无水二氯甲烷(100 g)中。在0℃下,将烯丙醇溶液缓慢加入到三口瓶中,保持反应温度为0℃,滴完后,继续搅拌反应0.5 h,然后缓缓升至室温
反应8 h,常压蒸馏无水二氯甲烷,得到粗产品,再减压蒸馏得到无色透明液体二(烯丙‑1‑
氧基)氯膦酸酯(165.2 g),产率为84%。
[0138] 步骤二:三氟化锑(75 g)加入到三口瓶中,加50 mL无水乙腈,氮气置换,将体系降至‑10℃。在‑10 0℃,滴加二(烯丙‑1‑氧基)氯磷酸酯(165.2 g)。加完后,缓慢升至室温,在~
室温下反应3小时。GC检测反应完全。减压蒸馏,得到澄清液体二(烯丙‑1‑氧基)氟磷酸酯
(131.5 g),纯度99.1%,收率93%。
[0139] 电解液的制备:
[0140] 与对比例1不同的是,还需加入1%二(烯丙‑1‑氧基)氟膦酸酯,得到锂离子电池E。
[0141] 实施例5
[0142] 二(2‑甲基‑2‑丙烯‑1‑氧基)氟膦酸酯(结构式如式9所示)的制备:
[0143] 步骤一:
[0144] 将三氯氧磷(153 g)和无水二氯甲烷(150 g)加入三口瓶中混合,通氮气吹扫30ml/min,将2‑甲基‑2‑丙烯‑1‑醇(144.2 g)溶于无水二氯甲烷(100 g)中。在0℃下,将2‑甲基‑2‑丙烯‑1‑醇溶液缓慢加入到三口瓶中,保持反应温度为0℃,滴完后,继续搅拌反应
0.5 h,然后缓缓升至室温反应8 h,常压蒸馏无水二氯甲烷,得到粗产品,再减压蒸馏得到
无色透明液体二(2‑甲基‑2‑丙烯‑1‑氧基)氯膦酸酯(179.7 g),产率为82%。
[0145] 步骤二:三氟化锑(71.5 g)加入到三口瓶中,加50 mL无水乙腈,氮气置换,将体系降至‑10℃。在‑10 0℃,滴加二(2‑甲基‑2‑丙烯‑1‑氧基)氯膦酸酯(179.7 g)。加完后,缓慢~
升至室温,在室温下反应3小时。GC检测反应完全。减压蒸馏,得到澄清液体二(2‑甲基‑2‑丙烯‑1‑氧基)氟膦酸酯(143.1 g),纯度99.0%,收率90%。
[0146] 电解液的制备:
[0147] 与对比例1不同的是,还需加入0.5%的二(2‑甲基‑2‑丙烯‑1‑氧基)氟膦酸酯,得到锂离子电池F。
[0148] 实施例6
[0149] 二(2‑三氟甲基‑2‑丙烯‑1‑氧基)氟膦酸酯(结构式如式11所示)的制备:
[0150] 步骤一:将三氯氧磷(153 g)和无水二氯甲烷(150 g)加入三口瓶中混合,通氮气吹扫30ml/min,将2‑三氟甲基‑2‑丙烯‑1‑醇(252.2 g)溶于无水二氯甲烷(100 g)中。在0℃下,将2‑三氟甲基‑2‑丙烯‑1‑醇溶液缓慢加入到三口瓶中,保持反应温度为0℃,滴完后,继续搅拌反应0.5 h,然后缓缓升至室温反应8 h,常压蒸馏无水二氯甲烷,得到粗产品,再减
压蒸馏得到无色透明液体二(2‑三氟甲基‑2‑丙烯‑1‑氧基)氯膦酸酯(252.7 g),产率为
82%。
[0151] 步骤二:三氟化锑(68 g)加入到三口瓶中,加50 mL无水乙腈,氮气置换,将体系降至‑10℃。在‑10 0℃,滴加二(2‑三氟甲基‑2‑丙烯‑1‑氧基)氯膦酸酯(252.7 g)。加完后,缓~
慢升至室温,在室温下反应3小时。GC检测反应完全。减压蒸馏,得到澄清液体二(2‑三氟甲
基‑2‑丙烯‑1‑氧基)氟膦酸酯(201.8 g),纯度99.1%,收率90%。
[0152] 电解液的制备:
[0153] 与对比例1不同的是,LiPF6浓度为1.1mol/L,还需加入1%二(2‑三氟甲基‑2‑丙烯‑1‑氧基)氟膦酸酯,得到锂离子电池G。
[0154] 实施例7
[0155] 二苯氧基氟膦酸酯(结构式如式13所示)的制备:
[0156] 步骤一:将三氯氧磷(153 g)和无水二氯甲烷(150 g)加入三口瓶中混合,通氮气吹扫30ml/min,将苯酚(188.2 g)溶于无水二氯甲烷(100 g)中。在0℃下,将苯酚溶液缓慢加入到三口瓶中,保持反应温度为0℃,滴完后,继续搅拌反应0.5 h,然后缓缓升至室温反
应8 h,常压蒸馏无水二氯甲烷,得到粗产品,再减压蒸馏得到无色透明液体二苯氧基氯膦
酸酯(228.3 g),产率为85%。
[0157]  步骤二:三氟化锑(76 g)加入到三口瓶中,加50 mL无水乙腈,氮气置换,将体系降至‑10℃。在‑10 0℃,滴加二苯氧基氯膦酸酯(228.3 g)。加完后,缓慢升至室温,在室温~
下反应3小时。GC检测反应完全。减压蒸馏,得到澄清液体二苯氧基氟膦酸酯(184.3 g),纯
度99.5%,收率91%。
[0158] 电解液的制备:
[0159] 与对比例1不同的是,LiPF6浓度为1.1mol/L,还需加入1%二苯氧基氟膦酸酯,得到锂离子电池H。
[0160] 实施例8
[0161] 二(2,3,3‑三氟‑2‑丙烯‑1‑氧基)氟膦酸酯(结构式如式29所示)的制备:
[0162] 步骤一:将三氯氧磷(153 g)和无水二氯甲烷(150 g)加入三口瓶中混合,通氮气吹扫30ml/min,将2,3,3‑三氟‑2‑丙烯‑1‑醇(224 g)溶于无水二氯甲烷(100 g)中。在0℃下,将2,3,3‑三氟‑2‑丙烯‑1‑醇溶液缓慢加入到三口瓶中,保持反应温度为0℃,滴完后,继续搅拌反应0.5 h,然后缓缓升至室温反应8 h,常压蒸馏无水二氯甲烷,得到粗产品,再减
压蒸馏得到无色透明液体二(2,3,3‑三氟‑2‑丙烯‑1‑氧基)氯膦酸酯(243.6 g),产率为
84%。
[0163] 步骤二:三氟化锑(71.5 g)加入到三口瓶中,加50 mL无水乙腈,氮气置换,将体系降至‑10℃。在‑10 0℃,滴加二(2,3,3‑三氟‑2‑丙烯‑1‑氧基)氯膦酸酯(243.6 g)。加完后,~
缓慢升至室温,在室温下反应3小时。GC检测反应完全。减压蒸馏,得到澄清液体二(2,3,3‑
三氟‑2‑丙烯‑1‑氧基)氟膦酸酯(195.8 g),纯度99.5%,收率90%。
[0164] 电解液的制备:
[0165] 与对比例1不同的是,LiPF6浓度为1.1mol/L,还需加入0.5%二(2,3,3‑三氟‑2‑丙烯‑1‑氧基)氟膦酸酯,得到锂离子电池I。
[0166] 实施例9
[0167] 烯丙基(2‑丙炔‑1‑氧基)氟磷酸酯(结构式如式19所示)的制备:
[0168] 步骤一:将三氯氧磷(153 g)和无水二氯甲烷(150 g)加入三口瓶中混合,通氮气吹扫30ml/min,将烯丙醇(58 g)溶于无水二氯甲烷(50 g)中。在0℃下,将烯丙醇溶液缓慢加入到三口瓶中,保持反应温度为0℃,滴完后,继续搅拌反应0.5 h,将炔丙醇(56 g)溶于
无水二氯甲烷(50 g)中,将炔丙醇溶液缓慢加入到三口瓶中,保持反应温度为0℃,滴完后,继续搅拌反应0.5 h,然后缓缓升至室温反应8 h,常压蒸馏无水二氯甲烷,得到粗产品,再
减压蒸馏得到无色透明液体烯丙基(2‑丙炔‑1‑氧基)氯磷酸酯(136.2 g),产率为82%。
[0169] 步骤二:三氟化锑62.5 g加入到三口瓶中,加50 mL无水乙腈,氮气置换,将体系降至‑10℃。在‑10 0℃,滴加烯丙基(2‑丙炔‑1‑氧基)氯磷酸酯(136.2 g)。加完后,缓慢升至~
室温,在室温下反应3小时。GC检测反应完全。减压蒸馏,得到澄清液体烯丙基(2‑丙炔‑1‑氧基)氟磷酸酯(106 g),纯度99.2%,收率90%。
[0170] 电解液的制备:
[0171] 与对比例1不同的是,还需加入1%烯丙基(2‑丙炔‑1‑氧基)氟磷酸酯,得到锂离子电池J。
[0172] 实施例10
[0173] 烯丙基(2‑三氟甲基‑2‑丙烯‑1‑氧基)氟磷酸酯(结构式如式25所示)的制备:
[0174] 步骤一:将三氯氧磷(153 g)和无水二氯甲烷(150 g)加入三口瓶中混合,通氮气吹扫30ml/min,将烯丙醇(58 g)溶于无水二氯甲烷(50 g)中。在0℃下,将烯丙醇溶液缓慢加入到三口瓶中,保持反应温度为0℃,滴完后,继续搅拌反应0.5 h,将2‑三氟甲基‑2‑丙
烯‑1‑醇(126 g)溶于无水二氯甲烷(50 g)中,将2‑三氟甲基‑2‑丙烯‑1‑醇溶液缓慢加入到三口瓶中,保持反应温度为0℃,滴完后,继续搅拌反应0.5 h,然后缓缓升至室温反应8 h,
常压蒸馏无水二氯甲烷,得到粗产品,再减压蒸馏得到无色透明液体烯丙基(2‑三氟甲基‑
2‑丙烯‑1‑氧基)氯磷酸酯(190.5 g),产率为82%。
[0175] 步骤二:三氟化锑64.4 g加入到三口瓶中,加50 mL无水乙腈,氮气置换,将体系降至‑10℃。在‑10 0℃,滴加烯丙基(2‑三氟甲基‑2‑丙烯‑1‑氧基)氯磷酸酯(190.5 g)。加完~
后,缓慢升至室温,在室温下反应3小时。GC检测反应完全。减压蒸馏,得到澄清液体烯丙基
(2‑三氟甲基‑2‑丙烯‑1‑氧基)氟磷酸酯(148.2 g),纯度98.9 %,收率90%。
[0176] 电解液的制备:
[0177] 与对比例1不同的是,加入0.5%的FEC和0.5%的VC,还需加入1%烯丙基(2‑三氟甲基‑2‑丙烯‑1‑氧基)氟磷酸酯,得到锂离子电池K。
[0178] 实施例11
[0179] 炔丙基(2‑三氟甲基‑2‑丙烯‑1‑氧基)氟磷酸酯(结构式如式27所示)的制备:
[0180] 步骤一:将三氯氧磷(153 g)和无水二氯甲烷(150 g)加入三口瓶中混合,通氮气吹扫30ml/min,将炔丙醇(56 g)溶于无水二氯甲烷(50 g)中。在0℃下,将炔丙醇溶液缓慢加入到三口瓶中,保持反应温度为0℃,滴完后,继续搅拌反应0.5 h,将2‑三氟甲基‑2‑丙
烯‑1‑醇(126 g)溶于无水二氯甲烷(50 g)中,将2‑三氟甲基‑2‑丙烯‑1‑醇溶液缓慢加入到三口瓶中,保持反应温度为0℃,滴完后,继续搅拌反应0.5 h,然后缓缓升至室温反应8 h,
常压蒸馏无水二氯甲烷,得到粗产品,再减压蒸馏得到无色透明液体炔丙基(2‑三氟甲基‑
2‑丙烯‑1‑氧基)氯磷酸酯(183.8 g),产率为83%。
[0181] 步骤二:三氟化锑62.5 g加入到三口瓶中,加50 mL无水乙腈,氮气置换,将体系降至‑10℃。在‑10 0℃,滴加炔丙基(2‑三氟甲基‑2‑丙烯‑1‑氧基)氯磷酸酯(183.8 g)。加完~
后,缓慢升至室温,在室温下反应4小时。GC检测反应完全。减压蒸馏,得到澄清液体炔丙基
(2‑三氟甲基‑2‑丙烯‑1‑氧基)氟磷酸酯(141.2 g),纯度99.1 %,收率92%。
[0182] 电解液的制备:
[0183] 与对比例1不同的是,加入0.5%的FEC和0.5%的VC,还需加入1%烯丙基(2‑三氟甲基‑2‑丙烯‑1‑氧基)氟磷酸酯,得到锂离子电池L。
[0184] 实施例12
[0185] 烯丙基(2,3,3‑三氟‑2‑丙烯‑1‑氧基)氯磷酸酯(结构式如式35所示)的制备:
[0186] 步骤一:将三氯氧磷(153 g)和无水二氯甲烷(150 g)加入三口瓶中混合,通氮气吹扫30ml/min,将烯丙醇(58 g)溶于无水二氯甲烷(50 g)中。在0℃下,将烯丙醇溶液缓慢加入到三口瓶中,保持反应温度为0℃,滴完后,继续搅拌反应0.5 h,将2,3,3‑三氟‑2‑丙
烯‑1‑醇(112 g)溶于无水二氯甲烷(50 g)中,将将2,3,3‑三氟‑2‑丙烯‑1‑醇溶液缓慢加入到三口瓶中,保持反应温度为0℃,滴完后,继续搅拌反应0.5 h,然后缓缓升至室温反应10 
h,常压蒸馏无水二氯甲烷,得到粗产品,再减压蒸馏得到无色透明液体烯丙基(2,3,3‑三
氟‑2‑丙烯‑1‑氧基)氯磷酸酯(175.4 g),产率为82%。
[0187] 步骤二:三氟化锑62.5 g加入到三口瓶中,加50 mL无水乙腈,氮气置换,将体系降至‑10℃。在‑10 0℃,滴加烯丙基(2,3,3‑三氟‑2‑丙烯‑1‑氧基)氯磷酸酯(175.4 g)。加完~
后,缓慢升至室温,在室温下反应4小时。GC检测反应完全。减压蒸馏,得到澄清液体烯丙基
(2,3,3‑三氟‑2‑丙烯‑1‑氧基)氟磷酸酯(127.8 g),纯度99.3 %,收率90%。
[0188] 电解液的制备:
[0189] 与对比例1不同的是,还需加入0.5%烯丙基(2‑三氟甲基‑2‑丙烯‑1‑氧基)氟磷酸酯,得到锂离子电池M。
[0190] 实施例13
[0191] 炔丙基(4,4,4‑三氟‑2‑丁烯‑1‑氧基)氟磷酸酯(结构式如式39所示)的制备:
[0192] 步骤一:将三氯氧磷(153 g)和无水二氯甲烷(150 g)加入三口瓶中混合,通氮气吹扫30ml/min,将炔丙醇(56 g)溶于无水二氯甲烷(50 g)中。在0℃下,将炔丙醇溶液缓慢加入到三口瓶中,保持反应温度为0℃,滴完后,继续搅拌反应0.5 h,将4,4,4‑三氟‑2‑丁
烯‑1‑醇(126 g)溶于无水二氯甲烷(50 g)中,将4,4,4‑三氟‑2‑丁烯‑1‑醇溶液缓慢加入到三口瓶中,保持反应温度为0℃,滴完后,继续搅拌反应0.5 h,然后缓缓升至室温反应8 h,
常压蒸馏无水二氯甲烷,得到粗产品,再减压蒸馏得到无色透明液体炔丙基(4,4,4‑三氟‑
2‑丁烯‑1‑氧基)氯磷酸酯(189 g),产率为82%。
[0193] 步骤二:三氟化锑17.8 g加入到三口瓶中,加80 mL无水乙腈,氮气置换,将体系降至‑10℃。在‑10 0℃,滴加炔丙基(4,4,4‑三氟‑2‑丁烯‑1‑氧基)氯磷酸酯(189 g)。加完后,~
缓慢升至室温,在室温下反应5小时。GC检测反应完全。减压蒸馏,得到澄清液体炔丙基(4,
4,4‑三氟‑2‑丁烯‑1‑氧基)氟磷酸酯(132.9 g),纯度99.0 %,收率90%。
[0194] 电解液的制备:
[0195] 与对比例1不同的是,还需加入0.5%烯丙基(2‑三氟甲基‑2‑丙烯‑1‑氧基)氟磷酸酯,得到锂离子电池N。
[0196] 对比例2
[0197] 在干房内配置电解液(干房露点低于‑40℃),将碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸乙烯酯(EC)按体积比为5:2:3进行混合作为有机溶剂,共配置100mL。向该溶剂中加入锂盐摩尔浓度为1.2mol/L的LiPF6,在以上电解液中分别加入溶剂和锂盐总质量1%
的氟代碳酸乙烯酯(FEC)和1%的二(炔丙‑1‑氧基)三氟甲基膦酸酯(结构式如式1所示),搅拌至完全溶解,得到对比例2的锂离子电池电解液,将制备好的电解液注入到软包电池中,
经过静置、化成和分容等工序后,得到锂离子电池O。
[0198] 对比例3
[0199] 与对比例2不同的是,分别加入溶剂和锂盐总质量1%的氟代碳酸乙烯酯(FEC)和二(烯丙‑1‑氧基)三氟甲基膦酸酯(结构式如式2所示),得到锂离子电池P。
[0200] 对比例4
[0201] 与对比例2不同的是,分别加入溶剂和锂盐总质量1%的氟代碳酸乙烯酯(FEC)和二(炔丙‑1‑氧基)氟膦酸酯(结构式如式3所示),得到锂离子电池Q。
[0202] 对比例5
[0203] 与对比例2不同的是,分别加入溶剂和锂盐总质量1%的氟代碳酸乙烯酯(FEC)和二(烯丙‑1‑氧基)氟膦酸酯(结构式如式4所示),得到锂离子电池R。
[0204] 对比例6
[0205] 与对比例2不同的是,分别加入溶剂和锂盐总质量1%的氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1%碳酸亚乙烯酯(VC)、2%硫酸乙烯酯(DTD)和1%的二(炔丙‑1‑氧基)三氟甲基膦酸酯(结构式如式1所示),得到锂离子电池S。
[0206] 对比例7
[0207] 与对比例2不同的是,分别加入溶剂和锂盐总质量1%的氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1%碳酸亚乙烯酯(VC)、2%硫酸乙烯酯(DTD)和二(烯丙‑1‑氧基)三氟甲基膦酸酯(结构式如式2所示),得到锂离子电池T。
[0208] 对比例8
[0209] 与对比例2不同的是,分别加入溶剂和锂盐总质量1%的氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1%碳酸亚乙烯酯(VC)、2%硫酸乙烯酯(DTD)和二(炔丙‑1‑氧基)氟膦酸酯(结构式如式3所示),得到锂离子电池U。
[0210] 对比例9
[0211] 与对比例2不同的是,分别加入溶剂和锂盐总质量1%的氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1%碳酸亚乙烯酯(VC)、2%硫酸乙烯酯(DTD)和二(烯丙‑1‑氧基)氟膦酸酯(结构式如式4所示),得到锂离子电池V。
[0212] 对比例10
[0213] 与对比例2不同的是,分别加入溶剂和锂盐总质量1%的氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1%双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)和1%的二(炔丙‑1‑氧基)三氟甲基膦酸酯(结构式如式1所示),得到锂离子电池W。
[0214] 对比例11
[0215] 与对比例2不同的是,分别加入溶剂和锂盐总质量1%的氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1%双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)和二(烯丙‑1‑氧基)三氟甲基膦酸酯(结构式如式2所示),得到锂离子电池X。
[0216] 对比例12
[0217] 与对比例2不同的是,分别加入溶剂和锂盐总质量1%的氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1%双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)和二(炔丙‑1‑氧基)氟膦酸酯(结构式如式3所示),得到锂离子电池Y。
[0218] 对比例13
[0219] 与对比例2不同的是,分别加入溶剂和锂盐总质量1%的氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1%双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)和二(烯丙‑1‑氧基)氟膦酸酯(结构式如式4所示),得到锂离子电池Z。
[0220] 本次实验所用锂离子电池正极材料选用LiNi0.8Co0.1Mn0.1O(2 正极材料选用镍钴锰酸锂,其中0.5≤镍的摩尔分数<1),负极选用人造石墨,对对比例1 13和所有实施例1~13
~
所得电池进行如下实验,测试结果见表1~3。
[0221] (1)倍率性能测试:对比例1 13和实施例1~13所得电池经化成、分容后,在25℃条~
件下,分别经0.33C、0.5C、1C、2C恒流充电至4.25V,1C恒流放电至2.75V,完成倍充测试;分别经0.33C、0.5C、1C、3C、5C恒流放电至2.75V,1C恒流充电至4.25V,完成倍放测试,计算得到电池的充放电容量保持率。
[0222] (2)高温循环性能测试:对比例1 13和实施例1~13所得电池经化成、分容后,在45~
℃条件下,以1C恒流恒压充电至电压4.25V、电流0.05C,搁置10min,以1C恒流放电至2.75V,
以上为一次充放电循环。将所得电池经化成、分容后,在45℃条件下,进行500次充放电循
环,计算得到电池的循环容量保持率。
[0223] (3)高温存储性能测试:对比例1 13和实施例1~13所得电池经化成、分容后,在25~
℃下,以1C恒流恒压充电至电压4.25V、电流0.05C,分别记录1C容量Q和电池厚度H;将满电
状态的电池在60℃条件下存储7D,在25℃条件下记录电池1C放电容量Q1和电池厚度H1,将
电池以1C恒流恒压充电至电压4.25V、电流0.05C后在以1C恒流放电至2.75V,记录1C放电容
量Q2,计算得到电池的存储后的容量保持率、恢复率和电池膨胀率。
[0224] (4)低温放电性能测试:对比例1 13和实施例1~13所得电池经化成、分容后,在25~
℃下,以1C恒流恒压充电至电压4.25V、电流0.05C,在以1C恒流放电至2.75V,记录放电容量
Q3;在25℃下,以1C恒流恒压充电至电压4.25V、电流0.05C,在‑20℃下,在以1C恒流放电至
2.75V,记录放电容量Q4,计算得到电池的低温放电容量保持率。
[0225] 计算公式分别如下:
[0226] 循环第500圈容量保持率=(第500圈循环放电容量/首圈循环放电容量)×100%;倍充容量保持率=(任一倍率充电容量/1C充电容量)×100%;倍放容量保持率=(任一倍率放电
容量/1C放电容量)×100%;容量保持率=Q1/Q×100%;容量恢复率=Q2/Q×100%;电池膨胀率
=(H1‑H)/H×100%;‑20℃放电容量保持率=Q4/Q3×100%。
[0227] 表1
[0228] ;
[0229] 表2
[0230] ;
[0231] 表3
[0232] ;
[0233] 从表1~3中实施例与对比例性能数据的比较可以看出,加入含氟磷酸酯类添加剂后,由于其可在正负极稳定成膜,抑制电解液副反应,提高界面稳定性,从而改善电芯的倍
率性能、高温存储性能、循环性能; 加入的FEC可以在负极形成稳定的SEI膜,DTD可对SEI膜
组分进行修饰,提高S、O原子相对含量,降低锂离子电池界面阻抗,还可以提高低温性能;VC
还具有良好的热稳定性与有效抑制循环产气的作用;LiFSI的加入可以降低阻抗,提高离子
电导率,提高倍率性能,提高高低温性能;数种添加剂组合使用还可产生协同效应,减少电
池内部极化效应,降低电池内阻,互相促进电解质界面形成,有效保护电极。含氟磷酸酯类
添加剂与FEC、DTD、VC、LiFSI共同作用进一步改善了电芯的倍率性能、高温存储性能、高低
温性能和循环性能。
[0234] 以上所述,仅为本发明的较佳实施例,并非对本发明任何形式上和实质上的限制,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明方法的前提下,还将可以做出
若干改进和补充,这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员,
在不脱离本发明的精神和范围的情况下,当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更
动、修饰与演变的等同变化,均为本发明的等效实施例;同时,凡依据本发明的实质技术对
上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变,均仍属于本发明的技术方案的范围
内。