一种电解液添加剂组合物及含该添加剂组合物的非水电解液和锂离子电池的制作方法

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种电解液添加剂组合物及含该添加剂组合物的非水电解液和锂离子电池。

背景技术：

1、锂离子电池具有能量密度高、功率密度大、循环寿命长和绿色环保等优点，被广泛用于动力电池领域，但锂离子电池在化成过程产气、高温存储和循环性能差、低温下续航里程衰减严重等问题一直悬而未决。在电解液中加入少量的电解液添加剂，在电极表面形成稳定的保护膜，是改善电极稳定性，实现高稳定、高比能锂离子电池最为经济有效的策略。目前，已报道多种添加剂，对正极或负极表面保护膜进行调控，保护电极的同时，避免电解质的氧化还原分解。

2、如，中国专利cn101593851b公开了一种添加剂组合物及含有该添加剂组合物的电解液及锂离子二次电池，该电解液添加剂组合物，包括卤代碳酸酯、碳酸酯和醋酸酯，使电池的低温循环性能、低温放电性能和倍率放电性能有了一定提高，但使用醋酸酯添加剂及大量羧酸类溶剂虽然可以改善低温性能，但无法兼顾高温性能，醋酸酯添加剂及羧酸类溶剂耐高温性能很差，尤其羧酸类溶剂沸点普遍较低，电池在高温环境下容易胀气，影响电池的高温性能。

3、中国专利申请cn116936930a公开了一种伪高浓度电解液、其配制方法及其在锂离子电池中的应用，通过包含至少两种不同阴离子的锂盐组合物和环状硫酸酯类添加剂在伪高浓度电解液中的使用，抑制电池存储产气，一定程度上改善了电池阻抗，提升了电池的倍率性能和长期循环性能，但电解液配方中使用了大量的氟代溶剂和lifsi等新型锂盐，成本非常高，无法真正商业化使用。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中电解液添加剂组合物应用于锂离子电池中，无法兼顾高低温性能，高温提升导致添加剂在电极表面成膜过厚使低温性能劣化，而低温改善导致成膜过疏松而在高温下不稳定，劣化高温性能的问题。本发明提供一种电解液添加剂组合物，该添加剂组合物可以同时兼顾高低温，改善电池的高温循环的同时可以提升低温放电性能，提高电池的综合性能表现。

2、本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与技术问题之一相对应的非水电解液。

3、本发明所要解决的技术问题之三是提供一种与技术问题之一相对应的锂离子电池。

4、为解决上述技术问题之一，本申请采用如下技术方案：

5、提供一种电解液添加剂组合物，该添加剂组合物中含有添加剂a、添加剂b和添加剂c，添加剂a为具有通式ⅰ结构的不饱和环状碳酸酯，添加剂b为具有通式ⅱ结构的不饱和链状碳酸酯，添加剂c为环状或链状硫酸酯类化合物中的至少一种；

6、

7、其中，r1选自取代或未取代的含有烯键或炔键的亚烃基；r2、r3相互独立地选自碳原子数为1～6的烃基或含氟烃基，r4、r5、r6、r7相互独立地选自氢原子、氟原子或碳原子数为1～6的烃基，x基团为亚乙烯基或亚乙炔基。

8、进一步地，以电解液的质量为100％计，添加剂a所述的不饱和环状碳酸酯的用量为0.1～5％，添加剂b所述的不饱和链状碳酸酯的用量为0.1～5％，添加剂c所述的硫酸酯类化合物的用量为0.1～5％。

9、进一步地，添加剂c所述的硫酸酯类化合物选自以下结构式中的至少一种：

10、

11、

12、

13、进一步地，添加剂a所述的不饱和环状碳酸酯选自以下结构式中的至少一种：

14、

15、进一步地，添加剂b所述的不饱和链状碳酸酯选自以下结构式中的至少一种：

16、

17、为解决上述技术问题之二，本申请提供的技术方案为：一种非水电解液，包括电解质盐、有机溶剂和所述的电解液添加剂组合物。

18、进一步地，所述的电解液添加剂组合物中的不饱和环状碳酸酯在所述电解液中的质量占比为0.1～5％，不饱和链状碳酸酯在所述电解液中的质量占比为0.1～5％，硫酸酯类化合物在所述电解液中的质量占比为0.1～5％；非水电解液中电解质盐的摩尔浓度为0.5～3mol/l。

19、进一步地，所述的电解质盐为锂盐电解质，选自六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、双草酸硼酸锂、四氟草酸磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂或氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂中的至少一种。

20、进一步地，所述的有机溶剂选自碳酸酯类、酯类、醚类、内酯类、腈类、酰亚胺类、砜类、亚砜类溶剂或离子液体中的至少一种。

21、进一步地，所述的有机溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸甲丁酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、乙酸二氟乙酯、乙酸三氟乙酯、三氟乙基甲基碳酸酯或双三氟乙基碳酸酯中的至少一种。

22、为解决上述技术问题之三，本申请采用如下技术方案：提供一种锂离子电池，包括正极材料、负极材料和所述的非水电解液。

23、进一步地，所述的正极材料选自磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、镍钴锰铝酸锂、磷酸锰铁锂或镍锰酸锂中的至少一种。

24、进一步地，所述的负极材料包括且不限于碳材料或硅基材料中的至少一种。

25、本发明的有益效果是：

26、本申请将不饱和环状碳酸酯、不饱和链状碳酸酯和硫酸酯类化合物进行协同配合，作为电解液添加剂组合物用于锂离子电池中，在合适的质量配比下，可以改善硫酸酯类化合物作为添加剂存在电池高温循环性能不佳的问题，以及碳酸酯类化合物存在在电极表面成膜过于致密，导致低温放电性能不佳的问题；本申请中协同配合后的添加剂组合物，可以有效降改善电池的高温循环性能，同时还可以获得优异的低温放电性能，电池综合性能较佳。

技术特征：

1.一种电解液添加剂组合物，其特征在于，该添加剂组合物中含有添加剂a、添加剂b和添加剂c，添加剂a为具有通式ⅰ结构的不饱和环状碳酸酯，添加剂b为具有通式ⅱ结构的不饱和链状碳酸酯，添加剂c为环状或链状硫酸酯类化合物中的至少一种；

2.权利要求1所述的电解液添加剂组合物，其特征在于，以电解液的质量为100％计，添加剂a所述的不饱和环状碳酸酯的用量为0.1～5％，添加剂b所述的不饱和链状碳酸酯的用量为0.1～5％，添加剂c所述的硫酸酯类化合物的用量为0.1～5％。

3.权利要求1所述的电解液添加剂组合物，其特征在于，添加剂c所述的硫酸酯类化合物选自以下结构式中的至少一种：

4.权利要求1-3任一项所述的电解液添加剂组合物，其特征在于，添加剂a所述的不饱和环状碳酸酯选自以下结构式中的至少一种：

5.权利要求1-3任一项所述的电解液添加剂组合物，其特征在于，添加剂b所述的不饱和链状碳酸酯选自以下结构式中的至少一种：

6.一种非水电解液，其特征在于，包括电解质盐、有机溶剂和权利要求1所述的电解液添加剂组合物。

7.权利要求6所述的非水电解液，其特征在于，所述的电解液添加剂组合物中的不饱和环状碳酸酯在所述电解液中的质量占比为0.1～5％，不饱和链状碳酸酯在所述电解液中的质量占比为0.1～5％，硫酸酯类化合物在所述电解液中的质量占比为0.1～5％；非水电解液中电解质盐的摩尔浓度为0.5～3mol/l。

8.权利要求6所述的非水电解液，其特征在于，所述的电解质盐为锂盐电解质，选自六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、双草酸硼酸锂、四氟草酸磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂或氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂中的至少一种。

9.权利要求6所述的非水电解液，其特征在于，所述的有机溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸甲丁酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、乙酸二氟乙酯、乙酸三氟乙酯、三氟乙基甲基碳酸酯或双三氟乙基碳酸酯中的至少一种。

10.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极材料、负极材料和权利要求6-9任一项所述的非水电解液。

11.权利要求10所述的锂离子电池，其特征在于，所述的正极材料选自磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、镍钴锰铝酸锂、磷酸锰铁锂或镍锰酸锂中的至少一种；所述的负极材料包括且不限于碳材料或硅基材料中的至少一种。

技术总结本申请属于锂离子电池领域，具体公开了一种电解液添加剂组合物及含该添加剂组合物的非水电解液和锂离子电池。该添加剂组合物中含有添加剂A、B和C，添加剂A为具有通式Ⅰ结构的不饱和环状碳酸酯，添加剂B为具有通式Ⅱ结构的不饱和链状碳酸酯，添加剂C为环状或链状硫酸酯类化合物中的至少一种；其中，R1选自取代或未取代的含有烯键或炔键的亚烃基；R2、R3相互独立地选自碳原子数为1～6的烃基或含氟烃基，R4、R5、R6、R7相互独立地选自氢原子、氟原子或碳原子数为1～6的烃基，X基团为亚乙烯基或亚乙炔基。采用本申请中电解液添加剂组合物的锂离子电池，具有同时改善高温循环和低温放电的优点。技术研发人员：董斌,傅人俊受保护的技术使用者：苏州祺添新材料股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25