權(quán)利要求書(shū): 1.一種鋰離子電池電解液添加劑,其特征在于,具有如式A?1或式A?2所示的結(jié)構(gòu):式A?1; 式A?2;
其中,R1、R2各自獨(dú)立地選自氫原子、氟原子、氰基、苯基或C1~C4的烷基;
R3選自碳酸二甲酯基、碳酸甲乙酯基、碳酸二乙酯基、丙酸甲酯基、碳酸甲丙酯基或丁酸甲酯基。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池電解液添加劑,其特征在于,所述鋰離子電池電解液添加劑選自式(I) (X)中的任意一項(xiàng):~
。
3.一種如權(quán)利要求1或2所述的鋰離子電池電解液添加劑的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:S1:將具有式1或式2所示結(jié)構(gòu)的化合物于惰性氣氛中在無(wú)水氯化鋰和溶劑的存在下發(fā)生脫甲基反應(yīng),得到中間體;
式1或式2的結(jié)構(gòu)式如下:
式1; 式2;
S2:將中間體和R3?I在碳酸鉀的存在下發(fā)生反應(yīng),得到鋰離子電池電解液添加劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法,其特征在于,所述式1或式2所示結(jié)構(gòu)的化合物、無(wú)水氯化鋰、R3?I和碳酸鉀的摩爾比為1:(2~4):(2~4):(2~4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法,其特征在于,所述脫甲基反應(yīng)的溫度為80 120℃,~時(shí)間為10 15h;
~
步驟S2中所述反應(yīng)包括第一反應(yīng)和第二反應(yīng);
所述第一反應(yīng)的溫度為70 90℃,時(shí)間為1 5h;
~ ~
所述第二反應(yīng)的溫度為110 150℃,時(shí)間為3 8h。
~ ~
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法,其特征在于,所述溶劑選自無(wú)水N,N?二甲基甲酰胺、無(wú)水N,N?二甲基乙酰胺、無(wú)水二甲基亞砜或無(wú)水乙腈中的任意一種或多種。
7.一種鋰離子電池電解液,其特征在于,包括第一添加劑、鋰鹽和非水有機(jī)溶劑;
所述第一添加劑為權(quán)利要求1或2所述的鋰離子電池電解液添加劑或根據(jù)權(quán)利要求3 6~中任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到的鋰離子電池電解液添加劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子電池電解液,其特征在于,按鋰離子電池電解液的質(zhì)量百分含量為100%計(jì),所述第一添加劑的質(zhì)量含量為0.1 2%,所述鋰鹽的質(zhì)量含量為8 25%,~ ~所述非水有機(jī)溶劑的質(zhì)量含量為71 89.5%。
~
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子電池電解液,所述鋰鹽選自六氟磷酸鋰、高氯酸鋰、四氟硼酸鋰、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰、
雙氟磺酰亞胺鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰或二氟二草酸磷酸鋰中的任意一種或多種;
所述非水有機(jī)溶劑為有機(jī)酯類(lèi)溶劑、醚類(lèi)溶劑、砜類(lèi)溶劑或腈類(lèi)溶劑中的任意一種或多種。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子電池電解液,其特征在于,所述鋰離子電池電解液還包括第二添加劑;
所述第二添加劑選自碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、雙硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、1,3?丙烷磺酸內(nèi)酯、1,3?丙烯磺酸內(nèi)酯、1,4?丁磺酸內(nèi)酯、2,4?丁烷磺內(nèi)酯、甲磺酸苯酯、甲烷二磺酸亞甲酯、N?苯基雙(三氟甲烷磺酰)亞胺、三烯丙基磷酸酯、磷酸三炔丙酯、三(三甲基
硅烷)磷酸酯、亞磷酸三甲酯、乙基二丙?2?炔基磷酸酯、四甲基亞甲基二磷酸酯、(2?烯丙基苯氧基)三甲硅烷、1,2?雙(氰乙氧基)乙烷、三(三甲基硅烷)硼酸酯、1,3,5?三烯丙基異氰脲酸酯、甲基丙烯酸異氰基乙酯、六亞甲基二異氰酸酯、對(duì)苯二異氰酸酯或2,4?甲苯二異氰酸酯中的任意一種或多種。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的鋰離子電池電解液,其特征在于,按鋰離子電池電解液的質(zhì)量百分含量為100%計(jì),所述第一添加劑和第二添加劑的總質(zhì)量百分含量為1.1 4%。
~
12.一種鋰離子電池,其特征在于,包括正極、負(fù)極、隔膜和電解液;
所述電解液為權(quán)利要求7 11中任一項(xiàng)所述的鋰離子電池電解液。
~
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的鋰離子電池,其特征在于,所述正極的活性材料選自鈷酸鋰、錳酸鋰、三元鎳鈷錳鋰、鎳錳酸鋰、
磷酸鐵鋰或
磷酸錳鐵鋰中的任意一種;
所述負(fù)極的活性材料選自人造石墨、天然石墨、鈦酸鋰、金屬鋰、硅碳
復(fù)合材料或氧化亞硅中的任意一種;
所述隔膜選自聚丙烯隔膜或聚乙烯隔膜。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的鋰離子電池,其特征在于,所述鋰離子電池的充放電電壓為
3.0 4.6。
~
說(shuō)明書(shū): 一種鋰離子電池電解液添加劑、鋰離子電池電解液和鋰離子電池
技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種鋰離子電池電解液添加劑、鋰離子電池電解液和鋰離子電池。背景技術(shù)[0002] 近年來(lái),
新能源汽車(chē)作為我國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一,高性能
鋰電池技術(shù)是實(shí)現(xiàn)國(guó)家新能源汽車(chē)戰(zhàn)略和雙碳目標(biāo)的關(guān)鍵。其中,電解液作為鋰電池的“血液”,在提高電池能量密度和循環(huán)壽命方面具有重要作用。目前,氟代碳酸乙烯酯(FEC)作為幾大常用的電解液添加劑之一,在多種應(yīng)用場(chǎng)景下被選擇添加到電解液中。但是,在包含F(xiàn)EC的電解液體系中,六氟磷酸鋰在高溫條件下易與電解液中微量的水反應(yīng),分解產(chǎn)生路易斯酸,進(jìn)而催化FEC分解產(chǎn)生氫氟酸(HF)等酸性物質(zhì),HF等酸性物質(zhì)又會(huì)反過(guò)來(lái)二次促進(jìn)六氟磷酸鋰發(fā)生進(jìn)一步分解,并且同時(shí)HF等酸性物質(zhì)也會(huì)攻擊正極界面,導(dǎo)致正極中過(guò)渡金屬離子溶出,催化電解液分解,最終導(dǎo)致電池循環(huán)性能迅速衰減。[0003] 因此,如何高效清除電解液中游離的HF,降低其對(duì)正、負(fù)極界面膜的破壞,是高性能鋰電池電解液的研究熱點(diǎn)之一。研究人員也對(duì)此提出了多種解決方法,專(zhuān)利CN115020812A提出了一種側(cè)鏈含三烷氧基硅烷的磷酸酯類(lèi)化合物添加劑,所述化合物中的硅烷可作為穩(wěn)定劑,吸附游離的質(zhì)子,降低電解液中水分和HF的含量,從而提高電解液的穩(wěn)定性。專(zhuān)利CN111525192A、CN111900470A、CN112625062A、CN112635833A、CN112886064A均公開(kāi)了采用含有硅氧鍵或硅氮鍵中的至少一種特征結(jié)構(gòu)的添加劑,并利用該特征結(jié)構(gòu)起到除HF、除水的作用,從而提高電解液的穩(wěn)定性,進(jìn)一步提升電池的
電化學(xué)性能。但含有上述幾種結(jié)構(gòu)的物質(zhì)與HF反應(yīng)時(shí),是對(duì)F原子進(jìn)行捕獲配位,從而形成氟硅烷,但是該物質(zhì)沸點(diǎn)較低易汽化,且在電解液中溶解度較低,從而會(huì)加劇電池在高溫存儲(chǔ)、高溫循環(huán)過(guò)程中的產(chǎn)氣問(wèn)題,進(jìn)而影響電池的電化學(xué)性能。另外,含有上述結(jié)構(gòu)的物質(zhì)與水反應(yīng)時(shí),會(huì)形成硅醇,硅醇易自聚縮合形成二硅氧烷并產(chǎn)生水。因此,考慮到電池的長(zhǎng)循環(huán)需求,此類(lèi)物質(zhì)無(wú)法滿(mǎn)足對(duì)電解液的除酸要求。
發(fā)明內(nèi)容[0004] 有鑒于此,本發(fā)明的目的在于提供一種鋰離子電池電解液添加劑、鋰離子電池電解液和鋰離子電池。所述鋰離子電池電解液添加劑會(huì)捕獲氫氟酸中的質(zhì)子氫,剩余的氟原子與添加劑斷鍵后的結(jié)構(gòu)結(jié)合形成氟取代的化合物,從而將有害的氫氟酸轉(zhuǎn)化為有益的組分,進(jìn)而提高電解液的高壓穩(wěn)定性與電池的循環(huán)壽命。[0005] 為達(dá)到此目的,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:[0006] 第一方面,本發(fā)明提供一種鋰離子電池電解液添加劑,具有如式A?1或式A?2所示的結(jié)構(gòu):[0007] 式A?1; 式A?2;[0008] 其中,R1、R2各自獨(dú)立地選自氫原子、氟原子、氰基、苯基或C1~C4的烷基;[0009] R3選自碳酸二甲酯基、碳酸甲乙酯基、碳酸二乙酯基、丙酸甲酯基、碳酸甲丙酯基或丁酸甲酯基。[0010] 優(yōu)選地,所述鋰離子電池電解液添加劑選自式(I) (X)中的任意一項(xiàng):~
[0011] 。[0012] 第二方面,本發(fā)明提供一種如上述技術(shù)方案所述的鋰離子電池電解液添加劑的制備方法,包括以下步驟:[0013] S1:將具有式1或式2所示結(jié)構(gòu)的化合物于惰性氣氛中在無(wú)水氯化鋰和溶劑的存在下發(fā)生脫甲基反應(yīng),得到中間體;[0014] 式1或式2的結(jié)構(gòu)式如下:[0015] 式1; 式2;[0016] 其中,R1、R2各自獨(dú)立地選自氫原子、氟原子、氰基、苯基或C1~C4的烷基;[0017] S2:將中間體和R3?I在碳酸鉀的存在下發(fā)生反應(yīng),得到鋰離子電池電解液添加劑。[0018] 優(yōu)選地,所述式1或式2所示結(jié)構(gòu)的化合物、無(wú)水氯化鋰、R3?I和碳酸鉀的摩爾比為1:(2 4):(2 4):(2 4)。
~ ~ ~
[0019] 優(yōu)選地,所述脫甲基反應(yīng)的溫度為80 120℃,時(shí)間為10 15h。~ ~
[0020] 優(yōu)選地,步驟S2中所述反應(yīng)包括第一反應(yīng)和第二反應(yīng)。[0021] 優(yōu)選地,所述第一反應(yīng)的溫度為70 90℃,時(shí)間為1 5h。~ ~
[0022] 優(yōu)選地,所述第二反應(yīng)的溫度為110 150℃,時(shí)間為3 8h。~ ~
[0023] 優(yōu)選地,所述溶劑選自無(wú)水N,N?二甲基甲酰胺、無(wú)水N,N?二甲基乙酰胺、無(wú)水二甲基亞砜或無(wú)水乙腈中的任意一種或多種。[0024] 第三方面,本發(fā)明提供一種鋰離子電池電解液,包括第一添加劑、鋰鹽和非水有機(jī)溶劑;[0025] 所述第一添加劑為上述技術(shù)方案中涉及的鋰離子電池電解液添加劑。[0026] 優(yōu)選地,按鋰離子電池電解液的質(zhì)量百分含量為100%計(jì),所述第一添加劑的質(zhì)量含量為0.1 2%,所述鋰鹽的質(zhì)量含量為8 25%,所述非水有機(jī)溶劑的質(zhì)量含量為71 89.5%。~ ~ ~
[0027] 優(yōu)選地,所述鋰鹽選自六氟磷酸鋰、高氯酸鋰、四氟硼酸鋰、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰或二氟二草酸磷酸鋰中的任意一種或多種。[0028] 優(yōu)選地,所述非水有機(jī)溶劑為有機(jī)酯類(lèi)溶劑、醚類(lèi)溶劑、砜類(lèi)溶劑或腈類(lèi)溶劑中的任意一種或多種。[0029] 優(yōu)選地,所述鋰離子電池電解液還包括第二添加劑。[0030] 優(yōu)選地,所述第二添加劑選自碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、雙硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、1,3?丙烷磺酸內(nèi)酯、1,3?丙烯磺酸內(nèi)酯、1,4?丁磺酸內(nèi)酯、2,4?丁烷磺內(nèi)酯、甲磺酸苯酯、甲烷二磺酸亞甲酯、N?苯基雙(三氟甲烷磺酰)亞胺、三烯丙基磷酸酯、磷酸三炔丙酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、亞磷酸三甲酯、乙基二丙?2?炔基磷酸酯、四甲基亞甲基二磷酸酯、(2?烯丙基苯氧基)三甲硅烷、1,2?雙(氰乙氧基)乙烷、三(三甲基硅烷)硼酸酯、1,3,5?三烯丙基異氰脲酸酯、甲基丙烯酸異氰基乙酯、六亞甲基二異氰酸酯、對(duì)苯二異氰酸酯或2,4?甲苯二異氰酸酯中的任意一種或多種。[0031] 優(yōu)選地,按鋰離子電池電解液的質(zhì)量百分含量為100%計(jì),所述第一添加劑和第二添加劑的總質(zhì)量百分含量為1.1 4%。~
[0032] 第四方面,本發(fā)明還提供一種鋰離子電池,其包括正極、負(fù)極、隔膜和電解液;[0033] 所述電解液為上述技術(shù)方案中涉及的鋰離子電池電解液。[0034] 優(yōu)選地,所述正極的活性材料選自鈷酸鋰、錳酸鋰、三元鎳鈷錳鋰、鎳錳酸鋰、磷酸鐵鋰或磷酸錳鐵鋰中的任意一種。[0035] 優(yōu)選地,所述負(fù)極的活性材料選自人造石墨、天然石墨、鈦酸鋰、金屬鋰、硅碳復(fù)合材料或氧化亞硅中的任意一種。[0036] 優(yōu)選地,所述隔膜選自聚丙烯隔膜或聚乙烯隔膜。[0037] 優(yōu)選地,所述鋰離子電池的充放電電壓為3.0 4.6。~
[0038] 與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果為:[0039] 本發(fā)明提供了一種鋰離子電池電解液添加劑,其結(jié)構(gòu)式如式A?1或式A?2所示,該添加劑具有吡嗪結(jié)構(gòu)以及不飽和鍵。其中,吡嗪結(jié)構(gòu)上的N原子含有孤對(duì)電子,能夠有效地與氫氟酸中的質(zhì)子氫結(jié)合,當(dāng)電解液中氫氟酸含量過(guò)高時(shí),該反應(yīng)可以進(jìn)一步進(jìn)行,含孤對(duì)電子的N均變?yōu)楦€(wěn)定的叔胺結(jié)構(gòu),同時(shí)氫氟酸中的氟原子可以和添加劑斷鍵后的結(jié)構(gòu)結(jié)合,轉(zhuǎn)化為耐氧化性更佳的氟代有機(jī)分子,通過(guò)消除電池充放電過(guò)程中產(chǎn)生的氫氟酸,從而可以提升電池于高壓下的電性能表現(xiàn),提高電池的循環(huán)壽命。所述添加劑與HF反應(yīng),生成的產(chǎn)物甘氨酸酐類(lèi)化合物中含有羰基,其具有一定的路易斯堿性,可以與電解液體系中由于鋰鹽分解產(chǎn)生的副產(chǎn)物PF5優(yōu)先發(fā)生反應(yīng),從而抑制PF5和有機(jī)溶劑中的碳酸乙烯酯反應(yīng),有效地阻止電解液體系中的溶劑在循環(huán)中的消耗。同時(shí),所述添加劑及其與酸的反應(yīng)產(chǎn)物中含有不飽和鍵,有利于其在電池正極表面發(fā)生開(kāi)鍵和/或開(kāi)環(huán)反應(yīng),形成致密的正極電解質(zhì)界面膜(CEI膜),能顯著降低正極的界面阻抗,有利于鋰離子在正極界面的快速遷移,且未與質(zhì)子氫結(jié)合的吡嗪結(jié)構(gòu)上的N原子仍具有孤對(duì)電子,可與正極表面的過(guò)渡金屬離子絡(luò)合,抑制其在高壓下的溶出,有效地降低
正極材料對(duì)電解液的氧化活性,抑制電解液的副反應(yīng),從而進(jìn)一步提升電池的循環(huán)壽命。另外,所述添加劑與正、負(fù)極兼容性高,添加到電池中,不會(huì)帶來(lái)不利影響,添加至電解液后得到的電池,經(jīng)測(cè)試,能夠同時(shí)保證高溫存儲(chǔ)較高的容量保持率、較低的體積膨脹率和較低的內(nèi)阻增長(zhǎng)率,且在常溫循環(huán)與高溫循環(huán)下均可以保持較高的容量保持率。具體實(shí)施方式[0040] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例,對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。[0041] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中,鋰離子電池的電解液中游離HF的存在,導(dǎo)致電解液穩(wěn)定性差,進(jìn)一步腐蝕正極界面,進(jìn)一步造成電池的電化學(xué)性能下降的問(wèn)題,本發(fā)明提供了一種鋰離子電池電解液添加劑,其具有如式A?1或式A?2所示的結(jié)構(gòu):[0042] 式A?1; 式A?2;[0043] 其中,R1、R2各自獨(dú)立地選自氫原子、氟原子、氰基、苯基或C1~C4的烷基;[0044] R3選自碳酸二甲酯基、碳酸甲乙酯基、碳酸二乙酯基、丙酸甲酯基、碳酸甲丙酯基或丁酸甲酯基。[0045] 本發(fā)明通過(guò)采用如上式A?1或式A?2所示的結(jié)構(gòu)的化合物作為鋰離子電池電解液添加劑,其吡嗪結(jié)構(gòu)上的N原子含有孤對(duì)電子,能夠有效地與氫氟酸中的質(zhì)子氫結(jié)合,以降低電解液的酸值,當(dāng)電解液中氫氟酸含量過(guò)高時(shí),該反應(yīng)可以進(jìn)一步進(jìn)行,含孤對(duì)電子的N均變?yōu)楦€(wěn)定的叔胺結(jié)構(gòu),同時(shí)氫氟酸中的氟原子可以和添加劑斷鍵后的結(jié)構(gòu)結(jié)合,轉(zhuǎn)化為耐氧化性更佳的氟代有機(jī)分子。同時(shí),通過(guò)消除電池充放電過(guò)程中產(chǎn)生的氫氟酸,從而可以提升電池于高壓下的電性能表現(xiàn),提高電池的循環(huán)壽命。以化合物(I)為例,反應(yīng)機(jī)理如下:[0046] 。[0047] 所述第一添加劑與HF反應(yīng),生成的產(chǎn)物甘氨酸酐類(lèi)化合物中含有羰基,其具有一定的路易斯堿性,可以與電解液體系中產(chǎn)生的PF5發(fā)生優(yōu)先反應(yīng),減少PF5和有機(jī)溶劑中的碳酸乙烯酯的直接反應(yīng),有效地阻止電解液體系中的溶劑在循環(huán)中的消耗。同時(shí),所述添加劑及其與酸的反應(yīng)產(chǎn)物中含有不飽和鍵,有利于其在電池正極表面發(fā)生開(kāi)鍵和/或開(kāi)環(huán)反應(yīng),形成致密的正極電解質(zhì)界面膜(CEI膜),能顯著降低正極的界面阻抗,有利于鋰離子在正極界面的遷移,且未與質(zhì)子氫結(jié)合的吡嗪結(jié)構(gòu)上的N原子仍具有孤對(duì)電子,可與正極表面的過(guò)渡金屬離子絡(luò)合,抑制其在高壓下的溶出,從而進(jìn)一步提升電池的循環(huán)壽命。[0048] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中,所述鋰離子電池電解液添加劑選自式(I) (X)中的~任意一項(xiàng):
[0049] 。[0050] 本發(fā)明還提供一種上述技術(shù)方案中涉及的鋰離子電池電解液添加劑的制備方法,包括以下步驟:[0051] S1:將具有式1或式2所示結(jié)構(gòu)的化合物于惰性氣氛中在無(wú)水氯化鋰和溶劑的存在下發(fā)生脫甲基反應(yīng),得到中間體;[0052] 式1或式2的結(jié)構(gòu)式如下:[0053] 式1; 式2;[0054] 其中,R1、R2各自獨(dú)立地選自氫原子、氟原子、氰基、苯基或C1~C4的烷基;[0055] S2:將中間體和R3?I在碳酸鉀的存在下發(fā)生反應(yīng),得到鋰離子電池電解液添加劑。[0056] 按照本發(fā)明,首先將具有式1或式2所示結(jié)構(gòu)的化合物于惰性氣氛中在無(wú)水氯化鋰和溶劑的存在下發(fā)生脫甲基反應(yīng),得到中間體。所述惰性氣氛為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的氣氛即可,本發(fā)明優(yōu)選氮?dú)?。所述溶劑具體可選自無(wú)水N,N?二甲基甲酰胺、無(wú)水N,N?二甲基乙酰胺、無(wú)水二甲基亞砜或無(wú)水乙腈中的任意一種或多種,均為一般市售品即可。在本發(fā)明中,所述脫甲基反應(yīng)優(yōu)選在攪拌和加熱條件下進(jìn)行,所述加熱至溫度為80 120℃,然后反應(yīng)~10 15h,關(guān)閉加熱;優(yōu)選加熱至100℃,反應(yīng)12h后關(guān)閉加熱。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中,~
優(yōu)選將具有式1或式2所示結(jié)構(gòu)的化合物和無(wú)水氯化鋰加入至連接惰性氣氛的三口燒瓶中,然后加入磁力轉(zhuǎn)子和溶劑,開(kāi)啟攪拌并加熱至80 120℃,反應(yīng)10 15h后關(guān)閉加熱,得到中~ ~
間體。關(guān)閉加熱后,本發(fā)明優(yōu)選在攪拌條件下,將反應(yīng)體系冷卻至室溫,然后靜置10 15h,~
優(yōu)選靜置12h,使反應(yīng)更充分。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中,所述式1或式2所示結(jié)構(gòu)的化合物和無(wú)水氯化鋰的摩爾比優(yōu)選為1:(2 4),具體可以是1:2、1:2.2、1:2.4、1:2.6、1:2.8、1:
~
3、1:3.2、1:3.4、1:3.6、1:3.8或1:4等。本發(fā)明對(duì)溶劑的添加量沒(méi)有特別的限制,只要能滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)需求即可,本發(fā)明優(yōu)選將式1或式2所示結(jié)構(gòu)的化合物的用量和溶劑的用量的比例控制為1mmol:(10 20)mL,更優(yōu)選為1mmol:15mL。
~
[0057] 在本發(fā)明中,所述室溫指溫度為20 30℃,優(yōu)選為25℃。~
[0058] 在得到中間體后,本發(fā)明優(yōu)選將中間體和R3?I在碳酸鉀的存在下發(fā)生加成反應(yīng),得到鋰離子電池電解液添加劑。在本發(fā)明中,優(yōu)選向含有所述中間體的反應(yīng)體系內(nèi)加入碳酸鉀和R3?I,將混合物緩慢加熱攪拌至70~90℃,反應(yīng)1~5h;優(yōu)選緩慢加熱攪拌至80℃,反應(yīng)2h(對(duì)應(yīng)“第一反應(yīng)”),該步驟主要用于加熱揮發(fā)低沸點(diǎn)溶劑;隨后增加冷凝器,繼續(xù)加熱至110 150℃,反應(yīng)3 8h;優(yōu)選加熱至120℃,反應(yīng)5h(對(duì)應(yīng)“第二反應(yīng)”),該步驟用于中~ ~間體和R3?I發(fā)生加成反應(yīng)。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中,所述式1或式2所示結(jié)構(gòu)的化合物、R3?I和碳酸鉀的摩爾比優(yōu)選為1:(2~4):(2~4),所述(2~4),可以是2、2.2、2.4、2.6、2.8、
3.0、3.2、3.4、3.6、3.8或4.0等,需要注意的是,R3?I和碳酸鉀的用量可以相同也可以不同。
[0059] 在本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施方案中,所述第二反應(yīng)結(jié)束后,優(yōu)選將混合物倒入冰水中,過(guò)濾收集固體,用去離子水洗滌數(shù)次后使用氯仿溶解粗產(chǎn)物,然后干燥,優(yōu)選使用無(wú)水硫酸鎂干燥,然后過(guò)濾取溶液,減壓蒸餾除去溶劑后,將混合物通過(guò)硅膠色譜柱純化,所述洗脫劑優(yōu)選為正己烷:二氯甲烷=2:1的混合液(體積比)、二氯甲烷:乙酸乙酯=1:1的混合液(體積比)或單一的乙酸乙酯溶液;然后旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑,最終得到鋰離子電池電解液添加劑。[0060] 上述鋰離子電池電解液添加劑的合成路線(xiàn)具體可如下圖所示:[0061] ;[0062] 或[0063] 。[0064] 本發(fā)明提供的上述鋰離子電池電解液添加劑的制備方法簡(jiǎn)單方便,容易實(shí)現(xiàn),有利于實(shí)現(xiàn)規(guī)?;a(chǎn)。[0065] 本發(fā)明還提供一種鋰離子電池電解液,其包括第一添加劑、鋰鹽和非水有機(jī)溶劑。其中,所述第一添加劑為上述技術(shù)方案涉及的鋰離子電池電解液添加劑。
[0066] 在本發(fā)明中,所述鋰鹽選自六氟磷酸鋰(LiPF6)、高氯酸鋰(LiClO4)、四氟硼酸鋰(LiBF4)、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰(LiTFSI)、雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI)、雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、二氟草酸硼酸鋰(LiODFB)或二氟二草酸磷酸鋰(LiDODFP)中的任意一種或多種,本發(fā)明對(duì)鋰鹽的來(lái)源沒(méi)有特別的限制,為一般市售品即可。[0067] 在本發(fā)明中,所述非水有機(jī)溶劑為有機(jī)酯類(lèi)溶劑、醚類(lèi)溶劑、砜類(lèi)溶劑或腈類(lèi)溶劑中的任意一種或多種。其中,所述有機(jī)酯類(lèi)溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、1,4?丁內(nèi)酯、甲酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯或丁酸乙酯中的任意一種或多種;所述醚類(lèi)溶劑為二甲醚、二乙醚、甲乙醚、1,1,2,2?四氟乙基?2,2,3,3?四氟丙基醚或1H,1H,5H?八氟戊基?1,1,2,2?四氟乙基醚中的任意一種或多種;所述腈類(lèi)溶劑為己二腈、丁二腈或戊二腈中的任意一種或多種;所述砜類(lèi)溶劑為二甲基亞砜和/或環(huán)丁砜。
[0068] 在本發(fā)明中,按鋰離子電池電解液的質(zhì)量百分含量為100%計(jì),所述第一添加劑的質(zhì)量含量?jī)?yōu)選為0.1 2%;所述鋰鹽的質(zhì)量含量為8 25%,更優(yōu)選為13 15%;所述非水有機(jī)溶~ ~ ~劑的質(zhì)量含量?jī)?yōu)選為71 89.5%。
~
[0069] 其中,所述0.1 2%,可以是0.1%、0.5%、0.8%、1.0%、1.2%、1.5%、1.8%或2.0%等。所述~71 89.5%,可以是71%、75%、78%、80%、82%、85%、88%或89.5%等。
~
[0070] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中,所述鋰離子電池電解液優(yōu)選還包括第二添加劑。所述第二添加劑選自碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、雙硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、1,3?丙烷磺酸內(nèi)酯、1,3?丙烯磺酸內(nèi)酯、1,4?丁磺酸內(nèi)酯、2,4?丁烷磺內(nèi)酯、甲磺酸苯酯、甲烷二磺酸亞甲酯、N?苯基雙(三氟甲烷磺酰)亞胺、三烯丙基磷酸酯、磷酸三炔丙酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、亞磷酸三甲酯、乙基二丙?2?炔基磷酸酯、四甲基亞甲基二磷酸酯、(2?烯丙基苯氧基)三甲硅烷、1,2?雙(氰乙氧基)乙烷、三(三甲基硅烷)硼酸酯、1,3,5?三烯丙基異氰脲酸酯、甲基丙烯酸異氰基乙酯、六亞甲基二異氰酸酯、對(duì)苯二異氰酸酯或2,4?甲苯二異氰酸酯中的任意一種或多種。[0071] 在本發(fā)明中,按鋰離子電池電解液的質(zhì)量百分含量為100%計(jì),所述第一添加劑和第二添加劑的總質(zhì)量百分含量?jī)?yōu)選為1.1 4%,具體可以是1.1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%或~4%等。
[0072] 本發(fā)明上述列舉的點(diǎn)值僅僅為列舉作用,并不局限于此,其數(shù)值范圍內(nèi)的其他點(diǎn)值均可適用,為避免繁雜,便不再一一贅述。[0073] 上述鋰離子電池電解液的配制簡(jiǎn)單,在手套箱中進(jìn)行即可,本發(fā)明優(yōu)選在水氧含量均≤0.1ppm的氬氣手套箱中,將非水有機(jī)溶劑混合均勻后,向非水有機(jī)溶劑中緩慢加入鋰鹽,待完全溶解后,加入第一添加劑和任選的第二添加劑,攪拌均勻后得到電解液。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中,所述非水有機(jī)溶劑優(yōu)選包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、丙酸丙酯(PP),更優(yōu)選EC:PC:DEC:PP=10:20:10:60(體積比)。[0074] 在本發(fā)明的一些具體實(shí)施方案中,所述電解液中,鋰鹽、非水有機(jī)溶劑、第二添加劑、第一添加劑的使用量分別是電解液總質(zhì)量的13%、84%、2%、1%;或者為13%、85.9%、1%、0.1%;或者為16%、81%、2%、1%;或者為8%、89.5%、2%、0.5%;又或者為15%、82.5%、2%、0.5%。
[0075] 需要說(shuō)明的是,所述鋰鹽可以是混合鋰鹽,如在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方案中,鋰鹽為L(zhǎng)iPF6、LiFSI的混合物,LiPF6、LiFSI、非水有機(jī)溶劑、第二添加劑、第一添加劑的使用量分別是電解液總質(zhì)量的10%、5%、82.5%、2%、0.5%。在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施方案中,鋰鹽為雙三氟甲基磺酰亞胺鋰(LiTFSI)和二氟二草酸磷酸鋰(LiDODFP)的混合物,LiTFSI、LiDODFP、非水有機(jī)溶劑、第二添加劑、第一添加劑的使用量分別是電解液總質(zhì)量的8%、8%、81%、2%、1%。
[0076] 需要說(shuō)明的是,所述第二添加劑可以為兩個(gè)組分或更多組分的混合物,如在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方案中,所述第二添加劑為1,3?丙烷磺酸內(nèi)酯(PS)、硫酸乙烯酯(DTD)的混合物,所述鋰鹽、非水有機(jī)溶劑、PS、DTD、第一添加劑的使用量分別是電解液總質(zhì)量的8%、89.5%、1%、1%、0.5%。在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施方案中,所述第二添加劑為PS、1,2?雙(氰乙氧基)乙烷(DENE)的混合物,所述鋰鹽、非水有機(jī)溶劑、PS、DENE、第一添加劑的使用量分別是電解液總質(zhì)量的25%、71%、2%、1%、1%。
[0077] 需要說(shuō)明的是,在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中,所述鋰鹽為混合鋰鹽,同時(shí),所述第二添加劑為兩個(gè)組分或更多組分的混合物。在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方案中,鋰鹽為雙三氟甲基磺酰亞胺鋰(LiTFSI)和二氟二草酸磷酸鋰(LiDODFP)的混合物,第二添加劑是1,3,5?三烯丙基異氰脲酸酯(TAIC)、三(三甲基硅烷)硼酸酯(TMSB)的混合物,其中,LiTFSI、LiDODFP、有機(jī)溶劑、TAIC、TMSB、第一添加劑的使用量分別是電解液總質(zhì)量的8%、8%、81%、
1%、1%、1%。
[0078] 本發(fā)明提供的上述鋰離子電池電解液,因添加了具有式A?1或式A?2所示結(jié)構(gòu)的化合物(即,第一添加劑),相較于常用的硅氧烷類(lèi)添加劑,能夠顯著抑制電解液在高溫存儲(chǔ)過(guò)程中的酸度增長(zhǎng)。同時(shí),采用第二添加劑及式A?1或式A?2所示結(jié)構(gòu)的化合物(即,第一添加劑)作為組合添加劑或單獨(dú)采用第一添加劑的電解液,相較于單獨(dú)使用第二添加劑的電解液,能夠顯著抑制在高溫存儲(chǔ)過(guò)程中電解液的酸度增長(zhǎng)。[0079] 本發(fā)明還提供一種上述含第一添加劑的電解液清除鋰離子電池循環(huán)期間產(chǎn)生氫氟酸的方法,具體為:將具有式A?1或式A?2的化合物作為第一添加劑加入到電解液中,再通過(guò)注液方式加入到鋰離子電池中即可。一方面,上述第一添加劑的加入,可以緩解鋰鹽分解產(chǎn)生的HF與其他添加劑如環(huán)狀氟代碳酸酯類(lèi)化合物、環(huán)狀硫酸酯類(lèi)化合物、硼酸酯類(lèi)化合物、磷酸酯類(lèi)化合物、亞磷酸酯類(lèi)化合物等的加入導(dǎo)致電解液酸度增長(zhǎng)的問(wèn)題;另一方面,在充放電期間電解液中由于副反應(yīng)產(chǎn)生的有害相HF會(huì)與第一添加劑反應(yīng),轉(zhuǎn)化為含氟有利相,從而解決因循環(huán)期間HF過(guò)高導(dǎo)致電池循環(huán)壽命衰退的問(wèn)題。[0080] 采用本發(fā)明的電解液制成鋰離子電池,尤其是鈷酸鋰電池,有望提高電池的循環(huán)壽命,保證電池循環(huán)期間不跳水,電池具有更佳的高壓穩(wěn)定性以及高溫循環(huán)壽命。基于此,本發(fā)明還提供一種鋰離子電池,其包括正極、負(fù)極、隔膜和電解液。[0081] 在本發(fā)明中,所述正極的活性材料選自鈷酸鋰、錳酸鋰、三元鎳鈷錳鋰、鎳錳酸鋰、磷酸鐵鋰或磷酸錳鐵鋰中的任意一種,優(yōu)選鈷酸鋰。所述負(fù)極的活性材料選自人造石墨、天然石墨、鈦酸鋰、金屬鋰、硅碳復(fù)合材料或氧化亞硅中的任意一種,優(yōu)選人造石墨。所述隔膜選自聚丙烯隔膜或聚乙烯隔膜,優(yōu)選聚乙烯隔膜。所述電解液為上述技術(shù)方案涉及的鋰離子電池電解液。本發(fā)明對(duì)上述正極的活性材料、負(fù)極的活性材料和隔膜的來(lái)源沒(méi)有特別的限制,為一般市售品即可。[0082] 上述鋰離子電池可按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法進(jìn)行制備,在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例方案中,優(yōu)選按照下述方法制備得到:[0083] 將正極的活性材料鈷酸鋰(LCO)、導(dǎo)電劑炭黑(SuperP)、粘結(jié)劑聚偏二氟乙烯(PDF,含量為5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的N?甲基吡咯烷酮溶液)按照質(zhì)量比96.5:1.5:2進(jìn)行混合,混合完成后加入N?甲基吡咯烷酮(NMP),控制理論固含量為55%,利用真空消泡機(jī)進(jìn)行勻漿得到正極漿料,并將正極漿料均勻涂覆在厚度17μm厚的鋁箔上,經(jīng)過(guò)烘干、輥壓、裁切后,得到50mm×70mm正極極片;
[0084] 將負(fù)極的活性材料人造石墨、導(dǎo)電劑SuperP、增稠劑羧甲基纖維素鈉(CMC,含量為1.5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的去離子水溶液)、粘結(jié)劑丁苯橡膠(SBR,含量為48%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的去離子水溶液)按質(zhì)量比95:1:1.5:2.5進(jìn)行混合,混合完成后加入適量去離子水以控制理論固含量為
52%,利用真空消泡機(jī)進(jìn)行勻漿得到負(fù)極漿料,并將負(fù)極漿料均勻涂覆在厚度17μm厚的銅箔上,經(jīng)過(guò)烘干、輥壓、裁切后,得到52mm×72mm負(fù)極極片。正負(fù)極N/P比為1.1;
[0085] 將聚乙烯隔膜裁切成55mm×75mm大小并于70℃真空烘烤48h除水;[0086] 在環(huán)境露點(diǎn)≤?45℃下制作軟包疊片電池,將正極極片、隔膜、負(fù)極極片依次按順序疊好,正負(fù)極極耳處于同側(cè),使隔膜處于正、負(fù)極片中間起到隔離作用,并得到裸電芯。將裸電芯置于
鋁塑膜外包裝中,于90℃真空烘烤12h后,冷卻至40℃以下后注入上述技術(shù)方案中涉及的電解液,隨后進(jìn)行封裝、高溫浸潤(rùn)、化成、老化、二次抽氣封裝、分容等工序,得到鋰離子電池。[0087] 需要說(shuō)明的是,上述方法中的正極的活性材料、負(fù)極的活性材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和增稠劑及其比例,以及具體的實(shí)驗(yàn)參數(shù)(如溫度、時(shí)間、正負(fù)極N/P比等),本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要在合理的范圍內(nèi)進(jìn)行常規(guī)調(diào)整。[0088] 針對(duì)上述制備得到的鋰離子電池進(jìn)行常溫循環(huán)性能測(cè)試、高溫循環(huán)性能測(cè)試以及高溫存儲(chǔ)性能測(cè)試,在上述測(cè)試中,鋰離子電池的充放電電壓區(qū)間為3.0 4.6,結(jié)果發(fā)現(xiàn),~采用本發(fā)明制備的式A?1或式A?2所示的化合物作為第一添加劑在較少的添加量下,制備得到的電解液注入鋰離子電池后,可以取得與常規(guī)硅氧烷類(lèi)添加劑制備得到的電解液相近的技術(shù)效果。同時(shí),將第二添加劑與本發(fā)明制備的第一添加劑組合應(yīng)用的電解液,相較于單獨(dú)使用第二添加劑的電解液,能夠同時(shí)保證高溫存儲(chǔ)較高的容量保持率、較低的體積膨脹率和較低的內(nèi)阻增長(zhǎng)率,以及常溫循環(huán)與高溫循環(huán)較高的容量保持率。
[0089] 為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明,下面通過(guò)以下實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明以下實(shí)施例中所用的實(shí)驗(yàn)原料均為一般市售品。下述實(shí)施例或?qū)Ρ壤猩婕暗氖覝?,指溫度?0 30℃~之間。
[0090] 實(shí)施例1[0091] 本實(shí)施例提供一種如式I所示的化合物,合成路線(xiàn)如下:[0092] ;[0093] 具體步驟如下:[0094] 將2,5?二甲氧基吡嗪(1.40g,10mmol)和無(wú)水氯化鋰(1.26g,30mmol)加入到連接氮?dú)獾?50mL三口燒瓶中,加入磁力轉(zhuǎn)子和150mL無(wú)水N,N?二甲基甲酰胺,開(kāi)啟攪拌并加熱至80℃,反應(yīng)15h后關(guān)閉加熱保持?jǐn)嚢鑼⒒旌衔锢鋮s至室溫,然后再靜置12h。加入碳酸鉀(4.15g,30mmol)和碘甲基碳酸甲酯(6.48g,30mmol),將混合物緩慢加熱攪拌至80℃,反應(yīng)2h,隨后增加冷凝器,繼續(xù)加熱至120℃,反應(yīng)5h。隨后將混合物倒入冰水中,過(guò)濾收集固體,用去離子水洗滌數(shù)次后使用200mL氯仿溶解粗產(chǎn)物,使用無(wú)水硫酸鎂干燥后,過(guò)濾取溶液,減壓蒸餾除去溶劑后,將混合物通過(guò)硅膠色譜柱純化,洗脫劑為體積比2:1的正己烷/二氯甲烷混合液,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑,最終得到化合物(I),產(chǎn)率為69.1%。GC?MS+
(m/z):calcd.forC10H12N2O8[M+1] ,288.06,found288.22。
[0095] 制備電解液1樣品,具體步驟如下:[0096] 在水氧含量均≤0.1ppm的氬氣手套箱中,將碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、丙酸丙酯(PP)按照體積比EC:PC:DEC:PP=10:20:10:60進(jìn)行均勻混合得到有機(jī)溶劑,隨后向有機(jī)溶劑中緩慢加入六氟磷酸鋰(LiPF6),待完全溶解后加入1,3?丙烷磺酸內(nèi)酯(PS)以及化合物(I),攪拌均勻后得到電解液1,其中,LiPF6、有機(jī)溶劑、PS、化合物(I)的使用量分別是電解液總質(zhì)量的13%、84%、2%、1%。[0097] 制備實(shí)驗(yàn)電池1樣品,具體步驟如下:[0098] 將正極材料鈷酸鋰(LCO)、導(dǎo)電劑炭黑(SuperP)、粘結(jié)劑聚偏二氟乙烯(PDF,含量為5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的NMP溶液)按照質(zhì)量比96.5:1.5:2進(jìn)行稱(chēng)重混合,混合完成后加入適量的NMP以控制理論固含量為55%,利用真空消泡機(jī)進(jìn)行勻漿得到正極漿料,并將正極漿料均勻涂覆在厚度17μm厚的鋁箔上,經(jīng)過(guò)烘干、輥壓、裁切后,得到50mm×70mm正極極片。[0099] 將
負(fù)極材料人造石墨、導(dǎo)電劑SuperP、增稠劑羧甲基纖維素鈉(CMC,含量為1.5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的去離子水溶液)、粘結(jié)劑丁苯橡膠(SBR,含量為48%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的去離子水溶液)按質(zhì)量比95:1:1.5:2.5進(jìn)行混合,混合完成后加入去離子水以控制理論固含量為52%,利用真空消泡機(jī)進(jìn)行勻漿得到負(fù)極漿料,并將負(fù)極漿料均勻涂覆在厚度17μm厚的銅箔上,經(jīng)過(guò)烘干、輥壓、裁切后,得到52mm×72mm負(fù)極極片。正負(fù)極的N/P比為1.1。[0100] 將聚乙烯隔膜裁切成55mm×75mm大小并于70℃真空烘烤48h除水。[0101] 在環(huán)境露點(diǎn)≤?45℃下制作軟包疊片電池,將正極片、隔膜、負(fù)極片依次按順序疊好,正負(fù)極極耳位于同側(cè),使隔膜處于正、負(fù)極片中間起到隔離作用,并得到裸電芯。將裸電芯置于鋁塑膜外包裝中,于90℃真空烘烤12h后,冷卻至40℃以下后注入制備的電解液,隨后進(jìn)行封裝、高溫浸潤(rùn)、化成、老化、二次抽氣封裝、分容等工序,得到實(shí)驗(yàn)電池1。[0102] 實(shí)施例2[0103] 本實(shí)施例提供一種如式II所示的化合物,合成路線(xiàn)如下:[0104] ;[0105] 具體步驟如下:[0106] 將2,5?二甲氧基吡嗪(1.40g,10mmol)和無(wú)水氯化鋰(1.26g,30mmol)加入到連接氮?dú)獾?50mL三口燒瓶中,加入磁力轉(zhuǎn)子和150mL無(wú)水N,N?二甲基乙酰胺,開(kāi)啟攪拌并加熱至100℃,反應(yīng)12h后關(guān)閉加熱保持?jǐn)嚢鑼⒒旌衔锢鋮s至室溫,然后再靜置12h。加入碳酸鉀(2.77g,20mmol)和碘甲基碳酸乙酯(6.90g,30mmol),將混合物緩慢加熱攪拌至80℃,反應(yīng)2h,隨后增加冷凝器,繼續(xù)加熱至120℃,反應(yīng)5h。隨后將混合物倒入冰水中,過(guò)濾收集固體,用去離子水洗滌數(shù)次后使用200mL氯仿溶解粗產(chǎn)物,使用無(wú)水硫酸鎂干燥后,過(guò)濾取溶液,減壓蒸餾除去溶劑后,將混合物通過(guò)硅膠色譜柱純化,洗脫劑為體積比2:1的正己烷/二氯甲烷混合液,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑,最終得到化合物(II),產(chǎn)率為57.5%。GC?MS+(m/z):calcd.forC12H16N2O8[M+1] ,316.09,found316.14。
[0107] 參考實(shí)施例1的方法制備電解液2,與電解液1相比,區(qū)別在于電解液2中加入的鋰鹽是高氯酸鋰(LiClO4),添加劑是PS和化合物(II),其中,LiClO4、有機(jī)溶劑、PS、化合物(II)的使用量分別是電解液總質(zhì)量的13%、84%、2%、1%。[0108] 參考實(shí)施例1的方法制備實(shí)驗(yàn)電池2。[0109] 實(shí)施例3[0110] 本實(shí)施例提供一種如式III所示的化合物,合成路線(xiàn)如下:[0111] ;[0112] 具體步驟如下:[0113] 將2,5?二甲氧基吡嗪(1.40g,10mmol)和無(wú)水氯化鋰(1.26g,30mmol)加入到連接氮?dú)獾?50mL三口燒瓶中,加入磁力轉(zhuǎn)子和150mL無(wú)水乙腈,開(kāi)啟攪拌并加熱至120℃,反應(yīng)10h后關(guān)閉加熱保持?jǐn)嚢鑼⒒旌衔锢鋮s至室溫,然后再靜置12h。加入碳酸鉀(4.15g,30mmol)和碘甲基碳酸丙酯(7.32g,30mmol),將混合物緩慢加熱攪拌至80℃,反應(yīng)2h,隨后增加冷凝器,繼續(xù)加熱至120℃,反應(yīng)5h。隨后將混合物倒入冰水中,過(guò)濾收集固體,用去離子水洗滌數(shù)次后使用200mL氯仿溶解粗產(chǎn)物,使用無(wú)水硫酸鎂干燥后,過(guò)濾取溶液,減壓蒸餾除去溶劑后,將混合物通過(guò)硅膠色譜柱純化,洗脫劑為體積比2:1的正己烷/二氯甲烷混合液,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑,最終得到化合物(III),產(chǎn)率為67.2%。GC?MS(m/+z):calcd.forC14H20N2O8[M+1] ,344.12,found344.25。
[0114] 參考實(shí)施例1的方法制備電解液3,與電解液1相比,區(qū)別在于電解液3中加入的添加劑是PS和化合物(III),其中,LiPF6、有機(jī)溶劑、PS、化合物(III)的使用量分別是電解液總質(zhì)量的13%、84%、2%、1%。[0115] 參考實(shí)施例1的方法制備實(shí)驗(yàn)電池3。[0116] 實(shí)施例4[0117] 本實(shí)施例提供一種如式I所示的化合物,合成路線(xiàn)如下:[0118] ;[0119] 具體步驟如下:[0120] 將2,5?二甲氧基吡嗪(1.40g,10mmol)和無(wú)水氯化鋰(1.26g,30mmol)加入到連接氮?dú)獾?50mL三口燒瓶中,加入磁力轉(zhuǎn)子和150mL無(wú)水N,N?二甲基甲酰胺,開(kāi)啟攪拌并加熱至100℃,反應(yīng)12h后關(guān)閉加熱保持?jǐn)嚢鑼⒒旌衔锢鋮s至室溫,然后再靜置12h。加入碳酸鉀(5.53g,40mmol)和碘乙基碳酸乙酯(7.32g,30mmol),將混合物緩慢加熱攪拌至70℃,反應(yīng)5h,隨后增加冷凝器,繼續(xù)加熱至120℃,反應(yīng)5h。隨后將混合物倒入冰水中,過(guò)濾收集固體,用去離子水洗滌數(shù)次后使用200mL氯仿溶解粗產(chǎn)物,使用無(wú)水硫酸鎂干燥后,過(guò)濾取溶液,減壓蒸餾除去溶劑后,將混合物通過(guò)硅膠色譜柱純化,洗脫劑為體積比2:1的正己烷/二氯甲烷混合液,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑,最終得到化合物(I),產(chǎn)率為64.8%。GC?MS+(m/z):calcd.forC14H20N2O8[M+1] ,344.12,found344.22。
[0121] 參考實(shí)施例1的方法制備電解液4,與電解液1相比,區(qū)別在于電解液4中加入的添加劑是PS和化合物(I),其中,LiPF6、有機(jī)溶劑、PS、化合物(I)的使用量分別是電解液總質(zhì)量的13%、84%、2%、1%。[0122] 參考實(shí)施例1的方法制備實(shí)驗(yàn)電池4。[0123] 實(shí)施例5[0124] 本實(shí)施例提供一種如式所示的化合物,合成路線(xiàn)如下:[0125] ;[0126] 具體步驟如下:[0127] 將2,5?二甲氧基吡嗪(1.40g,10mmol)和無(wú)水氯化鋰(1.26g,30mmol)加入到連接氮?dú)獾?50mL三口燒瓶中,加入磁力轉(zhuǎn)子和150mL無(wú)水N,N?二甲基甲酰胺,開(kāi)啟攪拌并加熱至100℃,反應(yīng)12h后關(guān)閉加熱保持?jǐn)嚢鑼⒒旌衔锢鋮s至室溫,然后再靜置12h。加入碳酸鉀(4.15g,30mmol)和丙酸碘甲酯(4.28g,20mmol),將混合物緩慢加熱攪拌至80℃,反應(yīng)2h,隨后增加冷凝器,繼續(xù)加熱至120℃,反應(yīng)5h。隨后將混合物倒入冰水中,過(guò)濾收集固體,用去離子水洗滌數(shù)次后使用200mL氯仿溶解粗產(chǎn)物,使用無(wú)水硫酸鎂干燥后,過(guò)濾取溶液,減壓蒸餾除去溶劑后,將混合物通過(guò)硅膠色譜柱純化,洗脫劑為體積比1:1的二氯甲烷/乙酸乙酯混合液,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑,最終得到化合物(),產(chǎn)率為65.3%。GC?MS+(m/z):calcd.forC12H16N2O6[M+1] ,284.10,found284.34。
[0128] 參考實(shí)施例1的方法制備電解液5,與電解液1相比,區(qū)別在于電解液5中加入的添加劑是PS和化合物(),其中,LiPF6、有機(jī)溶劑、PS、化合物()的使用量分別是電解液總質(zhì)量的13%、84%、2%、1%。[0129] 參考實(shí)施例1的方法制備實(shí)驗(yàn)電池5。[0130] 實(shí)施例6[0131] 本實(shí)施例提供一種如式I所示的化合物,合成路線(xiàn)如下:[0132] ;[0133] 具體步驟如下:[0134] 將2,5?二甲氧基吡嗪(1.40g,10mmol)和無(wú)水氯化鋰(1.26g,30mmol)加入到連接氮?dú)獾?50mL三口燒瓶中,加入磁力轉(zhuǎn)子和150mL無(wú)水二甲基亞砜,開(kāi)啟攪拌并加熱至100℃,反應(yīng)12h后關(guān)閉加熱保持?jǐn)嚢鑼⒒旌衔锢鋮s至室溫,然后再靜置12h。加入碳酸鉀(4.15g,30mmol)和丁酸碘甲酯(9.12g,40mmol),將混合物緩慢加熱攪拌至80℃,反應(yīng)2h,隨后增加冷凝器,繼續(xù)加熱至120℃,反應(yīng)5h。隨后將混合物倒入冰水中,過(guò)濾收集固體,用去離子水洗滌數(shù)次后使用200mL氯仿溶解粗產(chǎn)物,使用無(wú)水硫酸鎂干燥后,過(guò)濾取溶液,減壓蒸餾除去溶劑后,將混合物通過(guò)硅膠色譜柱純化,洗脫劑為體積比1:1的二氯甲烷/乙酸乙酯混合液,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑,最終得到化合物(I),產(chǎn)率為72.4%。GC?MS(m/+z):calcd.forC14H20N2O6[M+1] ,312.13,found312.22。
[0135] 參考實(shí)施例1的方法制備電解液6,與電解液1相比,區(qū)別在于電解液6中加入的添加劑是PS和化合物(I),其中,LiPF6、有機(jī)溶劑、PS、化合物(I)的使用量分別是電解液總質(zhì)量的13%、84%、2%、1%。[0136] 參考實(shí)施例1的方法制備實(shí)驗(yàn)電池6。[0137] 實(shí)施例7[0138] 本實(shí)施例提供一種如式II所示的化合物,合成路線(xiàn)如下:[0139] ;[0140] 具體步驟如下:[0141] 將2,5?二甲氧基?3,6?二氟吡嗪(1.76g,10mmol)和無(wú)水氯化鋰(0.84g,20mmol)加入到連接氮?dú)獾?50mL三口燒瓶中,加入磁力轉(zhuǎn)子和150mL無(wú)水N,N?二甲基甲酰胺,開(kāi)啟攪拌并加熱至100℃,反應(yīng)12h后關(guān)閉加熱保持?jǐn)嚢鑼⒒旌衔锢鋮s至室溫,然后再靜置12h。加入碳酸鉀(4.15g,30mmol)和碘甲基碳酸甲酯(6.48g,30mmol),將混合物緩慢加熱攪拌至90℃,反應(yīng)1h,隨后增加冷凝器,繼續(xù)加熱至110℃,反應(yīng)8h。隨后將混合物倒入冰水中,過(guò)濾收集固體,用去離子水洗滌數(shù)次后使用200mL氯仿溶解粗產(chǎn)物,使用無(wú)水硫酸鎂干燥后,過(guò)濾取溶液,減壓蒸餾除去溶劑后,將混合物通過(guò)硅膠色譜柱純化,洗脫劑為乙酸乙酯溶液,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑,最終得到化合物(II),產(chǎn)率為63.2%。GC?MS(m/+z):calcd.forC10H10F2N2O8[M+1] ,324.04,found325.11。
[0142] 參考實(shí)施例1的方法制備電解液7,與電解液1相比,區(qū)別在于電解液7中加入的添加劑是PS和化合物(II),其中,LiPF6、有機(jī)溶劑、PS、化合物(II)的使用量分別是電解液總質(zhì)量的13%、84%、2%、1%。[0143] 參考實(shí)施例1的方法制備實(shí)驗(yàn)電池7。[0144] 實(shí)施例8[0145] 本實(shí)施例提供一種如式III所示的化合物,合成路線(xiàn)如下:[0146] ;[0147] 具體步驟如下:[0148] 將2,5?二甲氧基?3?甲基吡嗪(1.54g,10mmol)和無(wú)水氯化鋰(1.68g,40mmol)加入到連接氮?dú)獾?50mL三口燒瓶中,加入磁力轉(zhuǎn)子和100mL無(wú)水N,N?二甲基甲酰胺,開(kāi)啟攪拌并加熱至100℃,反應(yīng)12h后關(guān)閉加熱保持?jǐn)嚢鑼⒒旌衔锢鋮s至室溫,然后再靜置12h。加入碳酸鉀(4.15g,30mmol)和碘甲基碳酸乙酯(6.90g,30mmol),將混合物緩慢加熱攪拌至80℃,反應(yīng)2h,隨后增加冷凝器,繼續(xù)加熱至120℃,反應(yīng)5h。隨后將混合物倒入冰水中,過(guò)濾收集固體,用去離子水洗滌數(shù)次后使用200mL氯仿溶解粗產(chǎn)物,使用無(wú)水硫酸鎂干燥后,過(guò)濾取溶液,減壓蒸餾除去溶劑后,將混合物通過(guò)硅膠色譜柱純化,洗脫劑為乙酸乙酯溶液,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑,最終得到化合物(III),產(chǎn)率為70.3%。GC?MS(m/z):calcd.+forC13H18N2O8[M+1] ,330.11,found330.18。
[0149] 參考實(shí)施例1的方法制備電解液8,與電解液1相比,區(qū)別在于電解液8中加入的添加劑是PS和化合物(III),其中,LiPF6、有機(jī)溶劑、PS、化合物(III)的使用量分別是電解液總質(zhì)量的13%、84%、2%、1%。[0150] 參考實(shí)施例1的方法制備實(shí)驗(yàn)電池8。[0151] 實(shí)施例9[0152] 本實(shí)施例提供一種如式IX所示的化合物,合成路線(xiàn)如下:[0153] ;[0154] 具體步驟如下:[0155] 將2,5?二甲氧基?3?氰基吡嗪(1.65g,10mmol)和無(wú)水氯化鋰(1.26g,30mmol)加入到連接氮?dú)獾?50mL三口燒瓶中,加入磁力轉(zhuǎn)子和100mL無(wú)水N,N?二甲基甲酰胺和100mL無(wú)水乙腈,開(kāi)啟攪拌并加熱至100℃,反應(yīng)12h后關(guān)閉加熱保持?jǐn)嚢鑼⒒旌衔锢鋮s至室溫,然后再靜置12h。加入碳酸鉀(4.15g,30mmol)和碘甲基碳酸丙酯(6.90g,30mmol),將混合物緩慢加熱攪拌至80℃,反應(yīng)2h,隨后增加冷凝器,繼續(xù)加熱至150℃,反應(yīng)3h。隨后將混合物倒入冰水中,過(guò)濾收集固體,用去離子水洗滌數(shù)次后使用200mL氯仿溶解粗產(chǎn)物,使用無(wú)水硫酸鎂干燥后,過(guò)濾取溶液,減壓蒸餾除去溶劑后,將混合物通過(guò)硅膠色譜柱純化,洗脫劑為乙酸乙酯溶液,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑,最終得到化合物(IX),產(chǎn)率為+
57.9%。GC?MS(m/z):calcd.forC15H19N3O8[M+1] ,369.12,found369.23。
[0156] 參考實(shí)施例1的方法制備電解液9,與電解液1相比,區(qū)別在于電解液中加入的添加劑是PS和化合物(IX),其中,LiPF6、有機(jī)溶劑、PS、化合物(IX)的使用量分別是電解液總質(zhì)量的13%、84%、2%、1%。[0157] 參考實(shí)施例1的方法制備實(shí)驗(yàn)電池9。[0158] 實(shí)施例10[0159] 本實(shí)施例提供一種如式X所示的化合物,合成路線(xiàn)如下:[0160] ;[0161] 具體步驟如下:[0162] 將2,3?二甲氧基?5?苯基吡嗪(2.16g,10mmol)和無(wú)水氯化鋰(1.26g,30mmol)加入到連接氮?dú)獾?50mL三口燒瓶中,加入磁力轉(zhuǎn)子和150mL無(wú)水N,N?二甲基甲酰胺,開(kāi)啟攪拌并加熱至100℃,反應(yīng)12h后關(guān)閉加熱保持?jǐn)嚢鑼⒒旌衔锢鋮s至室溫,然后再靜置12h。加入碳酸鉀(4.15g,30mmol)和碘甲基碳酸甲酯(6.48g,30mmol),將混合物緩慢加熱攪拌至90℃,反應(yīng)3h,隨后增加冷凝器,繼續(xù)加熱至120℃,反應(yīng)5h。隨后將混合物倒入冰水中,過(guò)濾收集固體,用去離子水洗滌數(shù)次后使用200mL氯仿溶解粗產(chǎn)物,使用無(wú)水硫酸鎂干燥后,過(guò)濾取溶液,減壓蒸餾除去溶劑后,將混合物通過(guò)硅膠色譜柱純化,洗脫劑為乙酸乙酯溶液,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑,最終得到化合物(X),產(chǎn)率為61.8%。GC?MS(m/z):calcd.+forC16H16N2O8[M+1] ,364.09,found364.17。
[0163] 參考實(shí)施例1的方法制備電解液10,與電解液1相比,區(qū)別在于電解液中加入的添加劑是PS和化合物(X),其中,LiPF6、有機(jī)溶劑、PS、化合物(X)的使用量分別是電解液總質(zhì)量的13%、84%、2%、1%。[0164] 參考實(shí)施例1的方法制備實(shí)驗(yàn)電池10。[0165] 實(shí)施例11[0166] 本實(shí)施例提供一種如式XI所示的化合物,合成路線(xiàn)如下:[0167] ;[0168] 具體步驟如下:[0169] 將2,3?二甲氧基?5?異丁基吡嗪(1.96g,10mmol)和無(wú)水氯化鋰(1.26g,30mmol)加入到連接氮?dú)獾?50mL三口燒瓶中,加入磁力轉(zhuǎn)子和150mL無(wú)水N,N?二甲基甲酰胺,開(kāi)啟攪拌并加熱至100℃,反應(yīng)12h后關(guān)閉加熱保持?jǐn)嚢鑼⒒旌衔锢鋮s至室溫,然后再靜置12h。加入碳酸鉀(4.15g,30mmol)和碘甲基碳酸甲酯(6.48g,30mmol),將混合物緩慢加熱攪拌至90℃,反應(yīng)3h,隨后增加冷凝器,繼續(xù)加熱至120℃,反應(yīng)5h。隨后將混合物倒入冰水中,過(guò)濾收集固體,用去離子水洗滌數(shù)次后使用200mL氯仿溶解粗產(chǎn)物,使用無(wú)水硫酸鎂干燥后,過(guò)濾取溶液,減壓蒸餾除去溶劑后,將混合物通過(guò)硅膠色譜柱純化,洗脫劑為乙酸乙酯溶液,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑,最終得到化合物(XI),產(chǎn)率為64.5%。GC?MS(m/z):+calcd.forC14H20N2O8[M+1] ,344.12,found344.26。
[0170] 參考實(shí)施例1的方法制備電解液11,與電解液1相比,區(qū)別在于電解液中加入的添加劑是PS和化合物(XI),其中,LiPF6、有機(jī)溶劑、PS、化合物(XI)的使用量分別是電解液總質(zhì)量的13%、84%、2%、1%。[0171] 參考實(shí)施例1的方法制備實(shí)驗(yàn)電池11。[0172] 實(shí)施例12[0173] 本實(shí)施例提供一種如式XII所示的化合物,合成路線(xiàn)如下:[0174] ;[0175] 具體步驟如下:[0176] 將2,3?二甲氧基?5,6?二甲基吡嗪(1.68g,10mmol)和無(wú)水氯化鋰(1.26g,30mmol)加入到連接氮?dú)獾?50mL三口燒瓶中,加入磁力轉(zhuǎn)子和150mL無(wú)水N,N?二甲基甲酰胺,開(kāi)啟攪拌并加熱至90℃,反應(yīng)12h后關(guān)閉加熱保持?jǐn)嚢鑼⒒旌衔锢鋮s至室溫,然后再靜置12h。加入碳酸鉀(4.15g,30mmol)和碘乙基碳酸乙酯(7.32g,30mmol),將混合物緩慢加熱攪拌至90℃,反應(yīng)2h,隨后增加冷凝器,繼續(xù)加熱至120℃,反應(yīng)5h。隨后將混合物倒入冰水中,過(guò)濾收集固體,用去離子水洗滌數(shù)次后使用200mL氯仿溶解粗產(chǎn)物,使用無(wú)水硫酸鎂干燥后,過(guò)濾取溶液,減壓蒸餾除去溶劑后,將混合物通過(guò)硅膠色譜柱純化,洗脫劑為乙酸乙酯溶液,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑,最終得到化合物(XII),產(chǎn)率為72.5%。GC?MS(m/z):+calcd.forC16H24N2O8[M+1] ,372.15,found372.24。
[0177] 參考實(shí)施例1的方法制備電解液12,與電解液1相比,區(qū)別在于電解液中加入的添加劑是氟代碳酸乙烯酯(FEC)和化合物(XII),其中,LiPF6、有機(jī)溶劑、FEC、化合物(XII)的使用量分別是電解液總質(zhì)量的13%、84%、2%、1%。[0178] 參考實(shí)施例1的方法制備實(shí)驗(yàn)電池12。[0179] 實(shí)施例13[0180] 本實(shí)施例提供一種如式XIII所示的化合物,合成路線(xiàn)如下:[0181] ;[0182] 具體步驟如下:[0183] 將2,3?二甲氧基?5,6?二氟吡嗪(1.76g,10mmol)和無(wú)水氯化鋰(1.26g,30mmol)加入到連接氮?dú)獾?50mL三口燒瓶中,加入磁力轉(zhuǎn)子和150mL無(wú)水N,N?二甲基甲酰胺,開(kāi)啟攪拌并加熱至100℃,反應(yīng)12h后關(guān)閉加熱保持?jǐn)嚢鑼⒒旌衔锢鋮s至室溫,然后再靜置12h。加入碳酸鉀(4.15g,30mmol)和丙酸碘甲酯(6.42g,30mmol),將混合物緩慢加熱攪拌至80℃,反應(yīng)2h,隨后增加冷凝器,繼續(xù)加熱至120℃,反應(yīng)5h。隨后將混合物倒入冰水中,過(guò)濾收集固體,用去離子水洗滌數(shù)次后使用200mL氯仿溶解粗產(chǎn)物,使用無(wú)水硫酸鎂干燥后,過(guò)濾取溶液,減壓蒸餾除去溶劑后,將混合物通過(guò)硅膠色譜柱純化,洗脫劑為乙酸乙酯溶液,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑,最終得到化合物(XIII),產(chǎn)率為60.7%。GC?MS(m/z):+calcd.forC12H14F2N2O6[M+1] ,320.08,found320.14。
[0184] 參考實(shí)施例1的方法制備電解液13,與電解液1相比,區(qū)別在于電解液中加入的添加劑是FEC和化合物(XIII),其中,LiPF6、有機(jī)溶劑、FEC、化合物(XIII)的使用量分別是電解液總質(zhì)量的13%、84%、2%、1%。[0185] 參考實(shí)施例1的方法制備實(shí)驗(yàn)電池13。[0186] 實(shí)施例14[0187] 本實(shí)施例提供一種如式XI所示的化合物,合成路線(xiàn)如下:[0188] ;[0189] 具體步驟如下:[0190] 將2,3?二甲氧基?5?氟吡嗪(1.58g,10mmol)和無(wú)水氯化鋰(1.26g,30mmol)加入到連接氮?dú)獾?50mL三口燒瓶中,加入磁力轉(zhuǎn)子和150mL無(wú)水N,N?二甲基甲酰胺,開(kāi)啟攪拌并加熱至100℃,反應(yīng)12h后關(guān)閉加熱保持?jǐn)嚢鑼⒒旌衔锢鋮s至室溫,然后再靜置12h。加入碳酸鉀(4.15g,30mmol)和丁酸碘甲酯(6.84g,30mmol),將混合物緩慢加熱攪拌至80℃,反應(yīng)2h,隨后增加冷凝器,繼續(xù)加熱至120℃,反應(yīng)5h。隨后將混合物倒入冰水中,過(guò)濾收集固體,用去離子水洗滌數(shù)次后使用200mL氯仿溶解粗產(chǎn)物,使用無(wú)水硫酸鎂干燥后,過(guò)濾取溶液,減壓蒸餾除去溶劑后,將混合物通過(guò)硅膠色譜柱純化,洗脫劑為乙酸乙酯溶液,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑,最終得到化合物(XI),產(chǎn)率為58.8%。GC?MS(m/z):calcd.for+C14H19FN2O6[M+1] ,330.12,found330.19。
[0191] 參考實(shí)施例1的方法制備電解液14,與電解液1相比,區(qū)別在于電解液中加入的添加劑是FEC和化合物(XI),其中,LiPF6、有機(jī)溶劑、FEC、化合物(XI)的使用量分別是電解液總質(zhì)量的13%、84%、2%、1%。[0192] 參考實(shí)施例1的方法制備實(shí)驗(yàn)電池14。[0193] 實(shí)施例15[0194] 本實(shí)施例提供一種如式X所示的化合物,合成路線(xiàn)如下:[0195] ;[0196] 具體步驟如下:[0197] 將2,3?二甲氧基?6?氰基吡嗪(1.65g,10mmol)和無(wú)水氯化鋰(1.26g,30mmol)加入到連接氮?dú)獾?50mL三口燒瓶中,加入磁力轉(zhuǎn)子和150mL無(wú)水N,N?二甲基甲酰胺,開(kāi)啟攪拌并加熱至100℃,反應(yīng)12h后關(guān)閉加熱保持?jǐn)嚢鑼⒒旌衔锢鋮s至室溫,然后再靜置12h。加入碳酸鉀(4.15g,30mmol)和碘甲基碳酸甲酯(6.48g,30mmol),將混合物緩慢加熱攪拌至80℃,反應(yīng)3h,隨后增加冷凝器,繼續(xù)加熱至120℃,反應(yīng)5h。隨后將混合物倒入冰水中,過(guò)濾收集固體,用去離子水洗滌數(shù)次后使用200mL氯仿溶解粗產(chǎn)物,使用無(wú)水硫酸鎂干燥后,過(guò)濾取溶液,減壓蒸餾除去溶劑后,將混合物通過(guò)硅膠色譜柱純化,洗脫劑為乙酸乙酯溶液,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑,最終得到化合物(X),產(chǎn)率為58.8%。GC?MS(m/z):calcd.+forC11H11N3O8[M+1] ,313.05,found313.16。
[0198] 參考實(shí)施例1的方法制備電解液15,與電解液1相比,區(qū)別在于電解液中加入的鋰鹽是雙三氟甲基磺酰亞胺鋰(LiTFSI)和二氟二草酸磷酸鋰(LiDODFP),添加劑是1,3,5?三烯丙基異氰脲酸酯(TAIC)、三(三甲基硅烷)硼酸酯(TMSB)和化合物(X),其中,LiTFSI、LiDODFP、有機(jī)溶劑、TAIC、TMSB、化合物(X)的使用量分別是電解液總質(zhì)量的8%、8%、81%、1%、1%、1%。
[0199] 參考實(shí)施例1的方法制備實(shí)驗(yàn)電池15。[0200] 實(shí)施例16[0201] 參考實(shí)施例1的方法制備電解液16,與電解液1相比,區(qū)別在于電解液中加入的鋰鹽是四氟硼酸鋰(LiBF4),加入的添加劑是硫酸乙烯酯(DTD)和化合物(IX),其中,LiBF4、有機(jī)溶劑、DTD、化合物(IX)的使用量分別是電解液總質(zhì)量的13%、84%、2%、1%。[0202] 參考實(shí)施例1的方法制備實(shí)驗(yàn)電池16。[0203] 實(shí)施例17[0204] 參考實(shí)施例1的方法制備電解液17,與電解液1相比,區(qū)別在于電解液中加入的鋰鹽是雙草酸硼酸鋰硼酸鋰(LiBOB),加入的添加劑是PS和化合物(IX),其中,LiBOB、有機(jī)溶劑、PS、化合物(IX)的使用量分別是電解液總質(zhì)量的13%、85.9%、1%、0.1%。[0205] 參考實(shí)施例1的方法制備實(shí)驗(yàn)電池17。[0206] 實(shí)施例18[0207] 參考實(shí)施例1的方法制備電解液18,與電解液1相比,區(qū)別在于電解液中鋰鹽為混合鹽,為L(zhǎng)iPF6和雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI),溶劑為碳酸丙烯酯(PC)、丙酸丙酯(PP)、碳酸甲乙酯(EMC)、環(huán)丁砜(TMS),體積比為30:30:30:10,加入的添加劑是PS和化合物(II),其中,LiPF6、LiFSI、有機(jī)溶劑、PS、化合物(II)的使用量分別是電解液總質(zhì)量的10%、5%、82.5%、2%、0.5%。
[0208] 參考實(shí)施例1的方法制備實(shí)驗(yàn)電池18。[0209] 實(shí)施例19[0210] 參考實(shí)施例1的方法制備電解液19,與電解液1相比,區(qū)別在于電解液中溶劑為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、1H,1H,5H?八氟戊基?1,1,2,2?四氟乙基醚(F?EAE),體積比為30:50:20,加入的添加劑是PS、DTD和化合物(IX),其中,LiPF6、有機(jī)溶劑、PS、DTD、化合物(IX)的使用量分別是電解液總質(zhì)量的8%、89.5%、1%、1%、0.5%。[0211] 參考實(shí)施例1的方法制備實(shí)驗(yàn)電池19。[0212] 實(shí)施例20[0213] 參考實(shí)施例1的方法制備電解液20,與電解液1相比,區(qū)別在于電解液中溶劑為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、丙酸丙酯(PP)、己二腈(ADN),體積比為20:10:50:20,加入的添加劑是PS、1,2?雙(氰乙氧基)乙烷(DENE)和化合物(IX),其中,LiPF6、有機(jī)溶劑、PS、DENE、化合物(IX)的使用量分別是電解液總質(zhì)量的25%、71%、2%、1%、1%。[0214] 參考實(shí)施例1的方法制備實(shí)驗(yàn)電池20。[0215] 實(shí)施例21[0216] 參考實(shí)施例1的方法制備電解液21,與電解液1相比,區(qū)別在于電解液中加入的添加劑是化合物(IX),其中,LiPF6、有機(jī)溶劑、化合物(IX)的使用量分別是電解液總質(zhì)量的13%、85%、2%。
[0217] 參考實(shí)施例1的方法制備實(shí)驗(yàn)電池21。[0218] 對(duì)比例1[0219] 參考實(shí)施例1的方法制備電解液22,與電解液1相比,區(qū)別在于電解液中加入的添加劑是PS和三(三甲基硅基)磷酸酯(TMSP),其中,LiPF6、有機(jī)溶劑、PS、TMSP的使用量分別是電解液總質(zhì)量的13%、84%、2%、1%。[0220] 參考實(shí)施例1的方法制備實(shí)驗(yàn)電池21。[0221] 對(duì)比例2[0222] 按照實(shí)施例1的方法制備電解液23,與電解液1相比,區(qū)別在于電解液中加入的添加劑是PS,其中,LiPF6、有機(jī)溶劑、PS的使用量分別是電解液總質(zhì)量的13%、85%、2%。[0223] 參考實(shí)施例1的方法制備實(shí)驗(yàn)電池23。[0224] 電解液酸度測(cè)試[0225] 分別取上述實(shí)施例1 21、對(duì)比例1 2制得的電解液20g于錐形瓶中,稱(chēng)重記為質(zhì)量~ ~m,并加入1 2滴中性紅亞甲基藍(lán)混合指示劑,使用濃度為c的三乙胺超干乙腈溶液進(jìn)行滴~
定,記錄標(biāo)液滴定體積,按下式計(jì)算電解液酸度:
[0226] 電解液酸度(ppm)=20.006×1000××c/m;[0227] 將剩余電解液裝入潔凈干燥的鋁塑瓶中,密封后放入60℃烘箱擱置三天,隨后取出電解液,按照上述方法再次測(cè)定電解液酸度。[0228] 測(cè)試結(jié)果如表1所示:[0229] 表1電解液配方與酸度測(cè)試結(jié)果[0230][0231] 由上表1的實(shí)施例1 21與對(duì)比例1的數(shù)據(jù)對(duì)比可知,采用本發(fā)明制備的第一添加劑~作為除水除酸添加劑,相較于常用的硅氧烷類(lèi)添加劑,能夠顯著抑制電解液在高溫存儲(chǔ)過(guò)程中的酸度增長(zhǎng)。由實(shí)施例1 21與對(duì)比例2的數(shù)據(jù)對(duì)比可知,采用含第二添加劑及本發(fā)明制~
備的第一添加劑的電解液添加劑組合物,或單獨(dú)使用第一添加劑,相較于單獨(dú)使用第二添加劑的電解液,能夠顯著抑制在高溫存儲(chǔ)過(guò)程中電解液的酸度增長(zhǎng)。
[0232] 實(shí)驗(yàn)電池的電化學(xué)性能測(cè)試[0233] 對(duì)實(shí)施例1 21和對(duì)比例1 2制成的實(shí)驗(yàn)電池分別進(jìn)行常溫、高溫循環(huán)性能測(cè)試,高~ ~溫存儲(chǔ)測(cè)試,具體測(cè)試條件如下:
[0234] 電池常溫循環(huán)測(cè)試[0235] 將待測(cè)試電池置于環(huán)境溫度為25℃的恒溫房?jī)?nèi)靜置4h后,以電流為1C,電壓為4.6,恒流恒壓充電至截止電流為0.05C,接著以1C恒流放電至電壓為3,循環(huán)500周,記錄容量保持率,第n圈容量保持率(%)=(第n圈循環(huán)放電比容量/首圈放電比容量)×
100%。
[0236] 電池高溫循環(huán)測(cè)試[0237] 將制得的鈷酸鋰電池于溫度為45℃的恒溫防爆箱內(nèi)靜置4h后,以電流為1C,電壓為4.6,恒流恒壓充電至截止電流為0.05C,接著以1C恒流放電至電壓為3,循環(huán)500周,記錄容量保持率,第n圈容量保持率(%)=(第n圈循環(huán)放電比容量/首圈放電比容量)×100%。
[0238] 電池高溫存儲(chǔ)測(cè)試[0239] 將待測(cè)試電池以1C電流在常溫下充放電循環(huán)1周,電壓區(qū)間為3 4.6,記錄第1~周放電容量、內(nèi)阻和體積,內(nèi)阻采用電池內(nèi)阻測(cè)試儀測(cè)試,體積采用排水法測(cè)試。然后以1C的電流恒流恒壓充電至4.6,截止電流為0.05C,隨后將電池在60℃恒溫烘箱中靜置7天。
時(shí)間到后取出電池,以1C/1C常溫下循環(huán)2周,記錄高溫靜置后第2周放電容量、儲(chǔ)存后內(nèi)阻和儲(chǔ)存后體積。按下式計(jì)算電池儲(chǔ)存后的容量保持率容量恢復(fù)率、內(nèi)阻增長(zhǎng)率和體積膨脹率:
[0240] 容量恢復(fù)率=高溫靜置后第2周的放電容量/第1周放電容量×100%;[0241] 內(nèi)阻增長(zhǎng)率=(儲(chǔ)存后內(nèi)阻?第1周內(nèi)阻)/第1周內(nèi)阻×100%;[0242] 體積膨脹率=(儲(chǔ)存后體積?第1周體積)/第1周體積×100%。[0243] 測(cè)試結(jié)果如下表2所示:[0244] 表2各組別實(shí)驗(yàn)電池的電化學(xué)性能[0245][0246] 由表2的實(shí)施例1 21和對(duì)比例1的數(shù)據(jù)對(duì)比可知,使用較少添加量的本發(fā)明制備的~第一添加劑的電解液可以取得與使用常規(guī)硅氧烷類(lèi)添加劑的電解液相近的技術(shù)效果。由實(shí)施例1 21和對(duì)比例2的數(shù)據(jù)對(duì)比可知,采用含第二添加劑與本發(fā)明制備的第一添加劑組合~
應(yīng)用或單獨(dú)使用第一添加劑的電解液,相較于單獨(dú)使用第二添加劑的電解液,能夠同時(shí)保證高溫存儲(chǔ)較高的容量保持率、較低的體積膨脹率和較低的內(nèi)阻增長(zhǎng)率,同時(shí)亦可實(shí)現(xiàn)常溫循環(huán)與高溫循環(huán)更優(yōu)的容量保持率,這是由于電解液中的HF被高效清除,降低了其對(duì)界面膜的破壞,同時(shí)HF被轉(zhuǎn)化為耐氧化性更加的氟代化合物,使得電池電性能得到了明顯提升。
[0247] 所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明,使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的,本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下,在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此,本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例,而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
聲明:
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