一種非水有機(jī)高電壓電解液添加劑、非水有機(jī)高電壓電解液和鋰離子二次電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例提供了一種非水有機(jī)高電壓電解液添加劑，化學(xué)結(jié)構(gòu)式如式(Ⅰ)所示，其中，Ra、Rb、Rc和Rd為氧或有機(jī)基團(tuán)，所述有機(jī)基團(tuán)包括烷基、烯烴基、炔烴基、芳香基、鹵代烷基、鹵代烯烴基、鹵代炔烴基和鹵代芳香基中的一種；其中i、j、q和t為0或1；x、n、e和h為1～4的整數(shù)，f為0～(2e+1)的整數(shù)，k為0～(2h+1)的整數(shù)，m為0～(2n+1)的整數(shù)，y為0～(2x+1)的整數(shù)。該非水有機(jī)高電壓電解液添加劑在高電壓鋰離子二次電池的充電過程中被氧化分解，促進(jìn)正極材料表面保護(hù)膜的形成，可提高高電壓下鋰離子二次電池的循環(huán)性能和放電容量。
【專利說明】-種非水有機(jī)高電壓電解液添加劑、非水有機(jī)高電壓電解 液和鋰離子二次電池

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋰離子二次電池領(lǐng)域，特別是涉及一種非水有機(jī)高電壓電解液添加 齊U、非水有機(jī)高電壓電解液和鋰離子二次電池。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著鋰離子二次電池應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，包括近年來大型儲(chǔ)能電站、基站供電等新 的應(yīng)用場景的引入，人們對具有高能量鋰離子二次電池的需求變得更加迫切。
[0003] 為了實(shí)現(xiàn)鋰離子二次電池的高能量，一般通過提高鋰離子二次電池的工作電 壓或研發(fā)高能量正極材料來實(shí)現(xiàn)。已經(jīng)報(bào)道的高電壓正極材料有LiC〇P04、LiNiPO4、和 LiNia5MnuO4等，其充電電壓平臺(tái)接近或高于5V，但與之匹配的非水有機(jī)電解液嚴(yán)重滯后 于高電壓正極材料的發(fā)展，限制了鋰離子二次電池的應(yīng)用。例如IM1^?^溶解在碳酸酯類 溶劑中形成的非水有機(jī)電解液，該非水有機(jī)電解液在高電壓（4. 5V以上電壓）電池體系中， 充電過程中會(huì)與正極材料發(fā)生副反應(yīng)進(jìn)而被氧化分解，產(chǎn)生C02、H2O等氧化產(chǎn)物，CO2的產(chǎn) 生對于電池的安全性能造成潛在的威脅；H20的產(chǎn)生使得LiPF6/碳酸酯電解質(zhì)體系發(fā)生自 催化反應(yīng)，其中間產(chǎn)物HF的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致LiMn1.5NiQ.50 4材料金屬原子Mn、Ni的溶出，造成材 料的結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變或者坍塌。最終導(dǎo)致鋰離子二次電池循環(huán)性能下降、體積膨脹以及放電 容量下降，因此無法應(yīng)用于高電壓鋰離子二次電池體系。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決上述問題，本發(fā)明實(shí)施例第一方面旨在提供一種非水有機(jī)高電壓電解液添 加劑，該非水有機(jī)高電壓電解液添加劑在高電壓鋰離子二次電池的充電過程中被氧化分 解，促進(jìn)正極材料表面保護(hù)膜的形成，抑制正極材料對非水有機(jī)電解液溶劑的氧化作用。本 發(fā)明實(shí)施例第二方面旨在提供一種包含上述非水有機(jī)電解液添加劑的非水有機(jī)高電壓電 解液，該非水有機(jī)高電壓電解液能夠滿足4. 5V及以上高電壓鋰離子二次電池用。本發(fā)明實(shí) 施例第三方面旨在提供一種包含上述非水有機(jī)高電壓電解液的鋰離子二次電池，鋰離子二 次電池在高電壓下具有較好的循環(huán)性能和放電容量。
[0005] 第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種非水有機(jī)高電壓電解液添加劑，所述非水有 機(jī)高電壓電解液添加劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如式（I)所示：
[0006]

【權(quán)利要求】
1. 一種非水有機(jī)高電壓電解液添加劑，其特征在于，所述非水有機(jī)高電壓電解液添加 劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如式（I)所示：
其中，Ra、Rb、R。和Rd為氧或有機(jī)基團(tuán)，所述有機(jī)基團(tuán)包括焼基、帰姪基、快姪基、芳香基、 團(tuán)代焼基、團(tuán)代帰姪基、團(tuán)代快姪基和團(tuán)代芳香基中的一種；其中i、j、q和t為0或1 ;x、n、 e和h為1?4的整數(shù)，f為0?（2e+l)的整數(shù)，k為0?（2h+l)的整數(shù)，m為0?（2n+l) 的整數(shù)，y為0?（2x+l)的整數(shù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種非水有機(jī)高電壓電解液添加劑，其特征在于，所述Ra、Rb、R。 和Rd為氧、碳原子數(shù)為1?8的焼基、碳原子數(shù)為2?8的帰姪基、碳原子數(shù)為2?8的快 姪基、碳原子數(shù)為6?8的芳香基、碳原子數(shù)為1?8的團(tuán)代焼基、碳原子數(shù)為2?8的團(tuán) 代帰姪基、碳原子數(shù)為2?8的團(tuán)代快姪基或碳原子數(shù)為6?8的團(tuán)代芳香基。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種非水有機(jī)高電壓電解液添加劑，其特征在于，所述Ra、Rb、R。 和咕為碳原子數(shù)為2?6的焼基、碳原子數(shù)為2?6的帰姪基、碳原子數(shù)為2?6的快姪 基、碳原子數(shù)為2?6的團(tuán)代焼基、碳原子數(shù)為2?6的團(tuán)代帰姪基和碳原子數(shù)為2?6的 團(tuán)代快姪基中的一種。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種非水有機(jī)高電壓電解液添加劑，其特征在于，所述非水有 機(jī)高電壓電解液添加劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為式I a?式I f中的一種：


5. -種非水有機(jī)高電壓電解液，其特征在于，包括；裡鹽、非水有機(jī)溶劑和非水有機(jī)高 電壓電解液添加劑，所述非水有機(jī)高電壓電解液添加劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如式（I )所示：
其中，Ra、Rb、R。和Rd為氧或有機(jī)基團(tuán)，所述有機(jī)基團(tuán)包括焼基、帰姪基、快姪基、芳香基、 團(tuán)代焼基、團(tuán)代帰姪基、團(tuán)代快姪基和團(tuán)代芳香基中的一種；其中i、j、q和t為0或1 ;x、n、 e和h為1?4的整數(shù)，f為0?（2e+l)的整數(shù)，k為0?（2h+l)的整數(shù)，m為0?（2n+l) 的整數(shù)，y為0?（2x+l)的整數(shù)。
6. 如權(quán)利要求5所述的一種非水有機(jī)高電壓電解液，其特征在于，所述R。、Rb、R。和Rd 為氧、碳原子數(shù)為1?8的焼基、碳原子數(shù)為2?8的帰姪基、碳原子數(shù)為2?8的快姪基、 碳原子數(shù)為6?8的芳香基、碳原子數(shù)為1?8的團(tuán)代焼基、碳原子數(shù)為2?8的團(tuán)代帰姪 基、碳原子數(shù)為2?8的團(tuán)代快姪基或碳原子數(shù)為6?8的團(tuán)代芳香基。
7. 如權(quán)利要求6所述的一種非水有機(jī)高電壓電解液，其特征在于，所述R。、Rb、R。和Rd 為碳原子數(shù)為2?6的焼基、碳原子數(shù)為2?6的帰姪基、碳原子數(shù)為2?6的快姪基、碳 原子數(shù)為2?6的團(tuán)代焼基、碳原子數(shù)為2?6的團(tuán)代帰姪基和碳原子數(shù)為2?6的團(tuán)代 快姪基中的一種。
8. 如權(quán)利要求5所述的一種非水有機(jī)高電壓電解液，其特征在于，所述非水有機(jī)高電 壓電解液添加劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為式I a?式I f中的一種：


9. 如權(quán)利要求5所述的一種非水有機(jī)高電壓電解液，其特征在于，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，所述 非水有機(jī)高電壓電解液添加劑占非水有機(jī)電解液的0. 1?10%。
10. -種裡離子二次電池，其特征在于，包括： 正極，正極包括能嵌入或脫出裡離子的正極活性材料； 負(fù)極，負(fù)極包括能嵌入或脫出裡離子的負(fù)極活性材料； 隔膜； 非水有機(jī)高電壓電解液，所述非水有機(jī)高電壓電解液包括；裡鹽、非水有機(jī)溶劑和非水 有機(jī)高電壓電解液添加劑，所述非水有機(jī)高電壓電解液添加劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如式（I )所 示：

其中，Ra、Rb、R。和Rd為氧或有機(jī)基團(tuán)，所述有機(jī)基團(tuán)包括焼基、帰姪基、快姪基、芳香基、 團(tuán)代焼基、團(tuán)代帰姪基、團(tuán)代快姪基和團(tuán)代芳香基中的一種；其中i、j、q和t為0或1 ;x、n、 e和h為1?4的整數(shù)，f為0?（2e+l)的整數(shù)，k為0?（2h+l)的整數(shù)，m為0?（2n+l) 的整數(shù)，y為0?（2x+l)的整數(shù)。
【文檔編號(hào)】H01M10/0567GK104425841SQ201310400272
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】許夢清, 邢麗丹, 李偉善, 楊同勇, 安偉峰 申請人:華為技術(shù)有限公司