一种电解液添加剂及其应用
【技术领域】
[0001] 本申请属于电池领域，尤其涉及一种非水电解液及使用该电解液的锂离子电池。
【背景技术】
[0002] 随着信息时代的飞速发展，电子产品的需求逐年增加。锂离子电池具有能量密度 高、无记忆效应、工作电压高及应用温度范围广等特点，现已广泛应用于手机、笔记本、相机 等电子产品，而且正逐步取代传统的Ni-Cd、MH-Ni电池，成为主要的化学电源。
[0003] 随着电子产品市场需求的扩大及动力、储能设备的发展，人们对锂离子电池的要 求不断提高。开发高能量、长寿命、快充放、高安全的锂离子电池成为当务之急。正极材料 一直被认为是制约锂离子电池发展的一个重要因素。这是因为锂离子电池充放电时，正极 活性材料（如钴酸锂、锰酸锂及三元材料等锂复合氧化物）中过渡金属呈现高化合价态，易 氧化电解液，严重影响电池的寿命及安全性。因此，降低或者抑制正极材料的反应活性，是 锂离子电池进一步发展的关键。目前采取的主要途径是向电解液中加入成膜添加剂。常见 的成膜添加剂有碳酸亚乙烯酯（VC)、氟代碳酸乙烯酯（FEC)、亚硫酸丙烯酯（PS)、亚硫酸乙 烯酯（ES)、双草酸硼酸锂（LiBOB)等。这些添加剂能够在正极成膜，但会造成界面阻抗增 加，导致电池中锂离子迀移扩散动力学性能降低，进而使得电池的倍率及循环性能衰减。
[0004] 因此，能有效作用于正极表面的添加剂的开发已经成为重要的研宄方向。
【发明内容】
[0005] 根据本申请的一个方面，提供一种电解液添加剂，该添加剂的使用，能在锂离子电 池的正极表面形成保护膜，该保护膜不仅具有良好的导电性，还能抑制正极活性物质与电 解液的副反应，进而能够提高电池的循环稳定性能和安全性能，以及改善电池的倍率性能。
[0006] 通过在噻吩环上引入给电子的两个氧原子，使其氧化电位在4. 0V(相对Li/Li+) 左右，适用于4. 0V以上锂离子电池。当锂离子电池电压达到添加剂的氧化电位时，其分子 中含有的双键以及环状结构，发生氧化反应，生成产物附着于正极表面，形成一层保护膜。 同时，含硫结构被氧化后，生成的磺酸盐类物质，能够使界面膜更加的致密、均匀，并能够抑 制正极活性物质与电解液持续发生反应，提高电池的安全性能。该添加剂在正极表面生成 的界面膜具有较好的离子和电子传导能力，有利于电池获得良好的动力学性能。
[0007] 所述电解液添加剂，其特征在于，包含噻吩类化合物，所述噻吩类化合物选自具有 式I所示化学结构式的化合物、具有式II所示化学结构式的化合物中的至少一种：
[0008]
【主权项】
1. 一种电解液添加剂，其特征在于，所述添加剂中包含噻吩类化合物，所述噻吩类化合 物选自具有式I所示化学结构式的化合物、具有式II所示化学结构式的化合物中的至少一 种：
其中，R1(l、Rn、R12、R 13、R2(l、R21、R22、R23、R 24、R25分别独立地选自氢、氟、氯、溴、碘、硝基、 磺酸基、碳原子数为1?10的烃基、碳原子数为1?10且含有氟、氯、溴、碘、氮、氧、硫中至 少一种元素的基团。
2. 根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，R 1Q、Rn、R12、R13、R2Q、R 21、R22、R23、R24、R25 分别独立地选自氢、碳原子数为1?3的烃基、碳原子数为1?3且含有氟元素和/或烷氧 基的基团。
3. 根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述噻吩类化合物选自2-甲基-2， 3- 二氢噻吩并[3,4-b] [1，4]二氧六环、2-甲氧基甲基-2, 3-二氢噻吩并[3,4-b] [1，4]二 氧六环、3,4_丙烯二氧噻吩、3,4_乙烯二氧噻吩、3,4-(2,2_二甲基丙烯二氧基）噻吩、3， 4- (2, 2-二乙基丙烯二氧基）噻吩中的至少一种。
4. 根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述添加剂包含固体电解质界面膜的 成膜剂。
5. 根据权利要求4所述的添加剂，其特征在于，所述固体电解质界面膜的成膜剂选自 碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯、丙烷磺酸内酯、丁烷磺酸内酯、己二腈中 的至少一种。
6. -种电解液，其特征在于，含有权利要求1至5任一项所述添加剂中的至少一种。
7. 根据权利要求6所述的电解液，其特征在于，所述噻吩类化合物在电解液中的质量 百分含量为〇. 1?10%。
8. 根据权利要求6所述的电解液，其特征在于，所述噻吩类化合物在电解液中的质量 百分含量为1 %?8%。
9. 根据权利要求6所述的电解液，其特征在于，所述固体电解质界面膜的成膜剂在在 电解液中的质量百分含量为0. 1 %?10%。
10. -种锂离子电池，其特征在于，含有权利要求1至5任一项所述添加剂中的至少一 种。
【专利摘要】本申请公开了一种电解液添加剂，所述添加剂中包含噻吩类化合物。该添加剂用于锂离子电池，能够抑制电解液与正极材料的持续电化学氧化反应，提高正极材料的导电性能，改善电池的循环性能和大电流放电性能，提高电池的安全性能和倍率性能。
【IPC分类】H01M10-0567, H01M10-0525
【公开号】CN104577200
【申请号】CN201510063456
【发明人】陈培培, 龙兵, 王可飞
【申请人】宁德新能源科技有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年2月6日