电解液添加剂及其制备方法、二次电池和装置与流程

本申请涉及储能领域。具体地，本申请涉及一种电解液添加剂及其制备方法、二次电池和装置。

背景技术：

1、近年来高能量密度锂离子电池受到越来越多的关注，尽管三元材料、锰酸锂、钴酸锂等体系的锂离子电池的充电电压最高已经达到了4.5v，但是其能量密度依然无法满足电动汽车及其它高能量密度电子产品的需要。

2、高镍三元材料具有较高的能量密度，其必然是将来大型电池较为理想的正极材料。但高镍三元材料一般用于电压高达4.6v的高电压体系，而常规的电解液体系一般在4.5v就已经开始产生分解，从而导致整个电池体系性能的下降，尤其是容量会迅速衰减。因此研究适用于高镍和高电压体系的电解液具有重要的意义，而其中电解液添加剂的研究更是重中之重。

3、专利cn101908644a公开了一种4.2v以上高电压下不易分解的锂离子电池电解液，其包含硫酸酯衍生物。但是该电解液中添加的硫酸酯衍生物是一种负极成膜添加剂，不能在正极表面形成钝化膜，易导致正极材料在高压下会发生结构畸变，从而造成正极材料中的金属离子易在高温、高压下溶出，造成阻抗上升，使得电池的循环性能迅速下降。此外，该电解液的安全性能也较差。

技术实现思路

1、本申请旨在提供一种电解液添加剂，用于解决至少一种存在于相关领域中的问题。特别地，本申请提供的电解液添加剂可以有效抑制高镍和高电压体系的寿命失效靶点，延长寿命；同时，该电解液添加剂还具有一定的阻燃特性，能够有效增强二次电池的热安全性能。

2、本申请的第一方面提供了一种电解液添加剂，其包括式i所示的化合物中的至少一种，

3、

4、式i中，r1、r2、r3、r4、r5、r6各自独立选自氢、卤素、c1-c6的烷基或卤代c1-c6烷基。

5、本申请的第二方面提供了第一方面所述的电解液添加剂的制备方法，其包括：在惰性氛围中，使式ii所示的化合物和式iii所示的化合物在溶剂以及催化剂存在的条件下进行反应，得到混合产物，将所述混合产物进行分离，得到所述电解液添加剂，

6、

7、式ii和式iii中，r1、r2、r3、r4、r5、r6各自独立选自氢、卤素、c1-c6的烷基或卤代c1-c6烷基。

8、本申请的第三方面提供了一种二次电池，所述二次电池包括正极、负极、隔离膜和电解液，所述电解液包括第一方面所述的电解液添加剂或第二方面所述的制备方法制得的电解液添加剂。

9、本申请的第四方面提供了一种装置，所述装置包括第三方面所述的二次电池。

10、本申请的有益效果为：

11、本申请的电解液添加剂同时含有不饱和双键、磷酸酯基团和吡咯基团，在高电压下三种基团协同作用，能够有效降低正极进一步氧化电解液以及提升电解液的阻燃特征，进而使得包含该电解液添加剂的二次电池在高电压下具有优异的动力学特性、循环寿命和热安全性能。

技术特征：

1.一种电解液添加剂，其包括式i所示的化合物中的至少一种，

2.根据权利要求1所述的电解液添加剂，其特征在于，r1和r2相同或不同，各自独立选自氢、氟、c1-c4的烷基或氟代c1-c4烷基，优选地，r1和r2相同，选自氢、氟或c1-c4的烷基；和/或

3.根据权利要求1或2所述的电解液添加剂，其特征在于，所述电解液添加剂包括如下化合物中的至少一种：

4.一种根据权利要求1-3中任一项所述的电解液添加剂的制备方法，其包括：在惰性氛围中，使式ii所示的化合物和式iii所示的化合物在溶剂以及催化剂存在的条件下进行反应，得到混合产物，将所述混合产物进行分离，得到所述电解液添加剂，

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，式ii所示的化合物和式iii所示的化合物的摩尔比为(1.5-7):1，优选为(3.5-5):1；和/或

6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述反应的温度为120℃-180℃，优选为150℃-160℃，所述反应的时间为5h-25h，优选为10h-20h；和/或

7.一种二次电池，其包括正极、负极、隔离膜和电解液，所述电解液包括权利要求1-3中任一项所述的电解液添加剂或根据权利要求4-6中任一项所述的制备方法制得的电解液添加剂。

8.根据权利要求7所述的二次电池，其特征在于，以所述电解液的质量计，所述电解液添加剂的质量含量为0.1％-3％。

9.根据权利要求7或8所述的二次电池，其特征在于，所述正极包括正极活性材料，所述正极活性材料包括linixcoym(1-x-y)o2材料中的至少一种，m选自mn、al、mg、cr、ca、zr、mo、ag、nb中的至少一种，0.8≤x≤1，0≤y≤0.2，x+y≤1优选地，0.86≤x≤1，0≤y≤0.14，x+y≤1。

10.一种装置，其包括权利要求7-9中任一项所述的二次电池。

技术总结本申请涉及一种电解液添加剂及其制备方法、二次电池和装置。本申请提供的电解液添加剂包括式I所示的化合物(式I中各基团的限定同说明书)中的至少一种。本申请提供的电解液添加剂可以有效抑制高镍和高电压体系的寿命失效靶点，延长寿命；同时，该电解液添加剂还具有一定的阻燃特性，能够有效增强电二次池的热安全性能。技术研发人员：袁正秋受保护的技术使用者：蔚来电池科技（安徽）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/29