基于亚硫酸甘油酯类化合物的电解液添加剂及锂离子电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于锂电池领域，具体涉及一种基于亚硫酸甘油酯类化合物的电解液添加 剂及锂离子电池。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着移动通信、移动办公电子产品和技术以及交通能源电池不断普及和 快速发展，对锂离子电池的续航能力、快速充电等方面提出了更高的要求。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。大量研究显示，缩短锂离子电池使用寿 命的主要原因是电极容易与电解液发生反应，造成电极材料损耗、电解液变质，容易导致电 池性能变劣，严重影响电池的寿命及安全性。目前的解决方法是向电解液内添加具有稳定 作用的添加剂以抑制电极与电解液的反应，例如氟苯、环己基苯、环己基氟苯等，但这类添 加剂的粘度很高，显著降低了电解液的流动性，从而影响了离子在电解液中的传递速率，降 低了电池的性能。因此，开发出一种低粘度并且可以使锂离子电池保持良好循环性能的电 解液添加剂成为了一项急需解决的问题。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于克服现有技术中电解液粘度很高的缺点，提供一种基于亚硫酸 甘油酯类化合物的电解液添加剂，使用该添加剂的电解液能够改善电解液的流动性，使锂 离子电池能有良好的循环性能、高容量保持率。
[0004] 为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
[0005] -种基于亚硫酸甘油酯类化合物的电解液添加剂，所述亚硫酸甘油酯类化合物具 有如下通式：
[0006]
[0007] 其中，1<η<5且为整数，办是硼原子、含磷酸酯基团或含芳香烃基团。
[0008] 优选的，所述亚硫酸甘油酯类化合物具有以下通式：
[0009]
[0010] 其中，11 = 2，办是含苯基基团。
[0011]优选的，所述亚硫酸甘油酯类化合物具有以下化学式：
[0012]
[0013] 根据所述基于亚硫酸甘油酯类化合物的电解液添加剂，所述电解液添加剂和有机 溶剂、锂盐共同组成电解液;所述电解液添加剂的质量为锂盐和有机溶剂总质量的〇.5%_
[0014] 所述锂盐为1^?6、1^1〇4、1^?4、1^?350 3中一种或几种的混合物。
[0015] 所述锂盐浓度为0 · 5mol/L-l · 5mol/L。
[0016] 所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、甲基乙 基碳酸酯、甲基丙基碳酸酯、碳酸丁烯之中一种或几种。
[0017] -种锂离子电池，包括电解液，所述电解液含有基于亚硫酸甘油酯类化合物的电 解液添加剂。
[0018] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0019] 本申请所述的亚硫酸甘油酯类化合物同时具有环状亚硫酸酯和链状亚硫酸酯的 物理化学性能和特征，能很好与目前主流的电解液有机溶剂碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、二甲 基碳酸酯、二乙基碳酸酯、甲基乙基碳酸酯、甲基丙基碳酸酯、碳酸乙烯等实现良好复配，从 而改善电解液的流动性，影响了离子在电解液中的传递速率。同时，含硼酸酯基团、含芳香 烃基团，含磷酸酯基团能加速正极和负极材料表面致密膜的形成，并且促进未成膜区域快 速成膜，能提高电极与电解液相界面膜的稳定性与均匀性，从而提高电池性能。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明所述的使用本发明所制备的电解液，以中间相碳微球材料和金属锂 片组成的负极半电池进行常温〇. 1C循环性能测试结果示意图。
[0021] 图2为本发明所述的使用本发明所制备的电解液，以中间相碳微球材料和金属锂 片组成的负极半电池进行交流阻抗测试结果示意图。（a)测试电池循环2周后阻抗示意图； (b)测试电池循环20周后阻抗示意图。
[0022]图3为添加剂双(2，3-环亚硫酸甘油酯)对苯二甲酸酯的1HNMR表征图谱。
【具体实施方式】
[0023] 为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图 和最佳实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
[0024] 双(2,3_环亚硫酸甘油酯)对苯二甲酸酯的制备方法:在氮气保护下，在装有回流 冷凝管的100mL三口圆底烧瓶中，加入26.8g(0.2mol)亚硫酸甘油酯、1.61ml(0.02mol)吡 啶，30ml无水四氢呋喃作为溶剂。将对苯二甲酰氯(2.03g，0.01mol)溶解在15毫升无水四氢 呋喃中，然后在〇°C下30分钟内滴加到反应体系中。当加入停止后，继续搅拌4小时。反应结 束后，过滤除去吡啶。然后，滤液在减压下蒸馏，残留物用二氯甲烷重结晶纯化，真空干燥， 得到产品。
[0025] 表征方法:对最终产物取样进行1Η核磁共振核磁共振图谱见图3，々NMR(400MHz， DMS0-d6)S:8.15(s，4H)，5.40-5.48(m，2H)，4.75-4.85(m，2H)，4.60-4.68(m，2H)，4.50-4.60(m，2H)，4.40-4.48(m，2H)〇
[0026] 由此可知最终产物为双(2,3-环亚硫酸甘油酯)对苯二甲酸酯。
[0027]电解液的制备：（1)将有机溶剂按照50份碳酸乙烯酯，加50份碳酸二甲酯的体积比 配制成混合溶剂，采用分子筛，氢化钙除水使其水分低于lOppm。（2)将导电锂盐LiPF6溶解 在步骤(1)得到的混合溶剂中，搅拌均匀，配成普通电解液，其中导电锂盐LiPF 6在普通电解 液中的最终浓度为1. 〇mo 1 /L。（ 3)在步骤(2)制备得到的普通电解液中加入0.5 %的添加剂 双(2，3-环亚硫酸甘油酯)对苯二甲酸酯添加剂。
[0028]半电池的制作方法：
[0029]负极半电池的制作：将中间相碳微球材料、聚偏二氟乙烯（PVDF )、导电石墨按照 90:5 :5的质量比称量，分别放入真空干燥箱中做干燥处理。将干燥好的粘结剂PVDF缓缓加 入到装有N-甲基吡咯烷酮(NMP)的玻璃瓶中，高速搅拌至PVDF完全溶解，继续搅拌90分钟以 使其混合均匀。将称量好的中间相碳微球材料与导电石墨倒入研钵中并研匀，然后逐次加 入质量比5% (10g)的PVDF-匪P混合液并不断研磨，使其形成均匀分散的负极浆料。待浆料 分散均匀后，将浆料均匀涂敷在铜箱上并烘干，再将极片保持在室温(25°C)下压实，最后将 极片铳剪成直径为13mm的圆片，称量、计算并记录活性物质的质量，最后将极片真空干燥后 移入惰性气体保护的手套箱中待用。
[0030]在有惰性气体保护并且水分和氧气含量低于lppm的手套箱中组装负极半电池，电 池采用扣式CR2025电池体。将负极壳摆放在操作台上，取直径为13mm已知活性物质质量的 中间相碳微球极片平放于负极壳中，用定量移液器吸取制备得到的电解液并滴在中间相碳 微球极片上〇. 〇5ml，再将直径为16.3mm的