本發(fā)明涉及鋰離子電池，尤其涉及一種電解液添加劑及其應(yīng)用、鋰離子電池電解液。

背景技術(shù)：

1、隨著全球?qū)η鍧嵞茉吹淖非蠛徒煌ㄟ\(yùn)輸領(lǐng)域的電動化趨勢，電動汽車的市場需求迅速增長。為了提高電動汽車的實(shí)用性和競爭力，對其動力鋰離子電池的性能要求不斷提升，包括更高的能量密度、更快的充電速度以及在各種環(huán)境溫度下的穩(wěn)定運(yùn)行。

2、高電壓三元材料(鎳鈷錳酸鋰)具有較高的比容量，能有效提高電池的能量密度。然而，在4.5v的高電壓工作條件下，電池面臨著諸多問題，如正極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性下降、電解液的氧化分解加劇、界面阻抗增大等。

3、不同地區(qū)氣候差異大，電池需要在從極寒的冬季到炎熱的夏季等廣泛的溫度范圍內(nèi)可靠工作。在低溫環(huán)境下，電解液的離子電導(dǎo)率降低，電極反應(yīng)動力學(xué)變慢，導(dǎo)致電池充電困難、容量衰減；高溫環(huán)境則容易加速電解液的分解和副反應(yīng)的發(fā)生，影響電池的壽命和安全性。

4、為了減少用戶的充電等待時(shí)間，提高使用便利性，快速充電成為關(guān)鍵需求。但快速充電會產(chǎn)生大量熱量，可能引發(fā)熱失控風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也對電解液的穩(wěn)定性和電極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提出了更高要求。

5、電解液作為鋰離子在正負(fù)極之間傳輸?shù)拿浇?，其性能直接影響電池的各?xiàng)性能。對于4.5v高電壓寬溫域快充三元動力鋰離子電池電解液，需要改善電解液在低溫下的離子傳導(dǎo)能力、提高電解液在高溫下的穩(wěn)定性、抑制副反應(yīng)，提高快充能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種電解液添加劑及其應(yīng)用、鋰離子電池電解液。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種電解液添加劑，所述電解液添加劑為式(i)所示的氰基含氟吡啶羧酸酯類化合物；

3、所述式(i)：其中，r1、r2、r3、r4和r5各自獨(dú)立的標(biāo)識氫原子、氟原子、氰基或羧酸酯；r1、r2、r3、r4和r5至少有一個(gè)含有氟原子；r1、r2、r3、r4和r5至少有一個(gè)含有氰基；r1、r2、r3、r4和r5至少有一個(gè)含有羧酸酯。

4、進(jìn)一步地，所述電解液添加劑包括但不限于以下化合物：

5、化合物1：

6、化合物2：

7、化合物3：

8、化合物4：

9、第二方面，本發(fā)明提供了第一方面任一項(xiàng)所述的電解液添加劑在制備鋰離子電池電解液中的應(yīng)用。

10、第三方面，本發(fā)明提供了一種鋰離子電池電解液，所述鋰離子電池電解液至少包括第一方面任一項(xiàng)所述的電解液添加劑。

11、進(jìn)一步地所述鋰離子電池電解液為4.5v高電壓寬溫域快充三元動力鋰離子電池電解液。

12、進(jìn)一步地，所述鋰離子電池電解液包括鋰鹽、無水有機(jī)溶劑、權(quán)利要求1或2所述的電解液添加劑和第二添加劑；

13、所述電解液添加劑占所述鋰離子電池電解液總質(zhì)量的0.1％-10％；

14、所述第二添加劑占所述鋰離子電池電解液總質(zhì)量的0.1％～20％，所述第二添加劑包括二氟草酸硼酸鋰、二氟磷酸鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟草酸磷酸鋰、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰、四氟硼酸鋰、碳酸亞乙烯酯、1,3-丙烷磺內(nèi)酯、氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、三(三甲基硅基)磷酸酯、三(三甲基硅基)硼酸酯、乙氧基五氟環(huán)三磷腈、1,3,6-己烷三腈、四乙烯基硅烷、丁二酸酐、丙烯基-1,3-磺酸內(nèi)酯、甲烷二磺酸亞甲酯、1,6-己二異氰酸酯、環(huán)丁砜、四甲基四乙烯基環(huán)四硅氧烷、乙烯基三乙氧基硅烷、六甲基二硅氮烷、1,2-雙(氰乙氧基)乙烷、亞硫酸乙烯酯、乙烯基碳酸乙烯酯、磷酸三炔丙酯、對甲基苯磺酰異氰酸酯、4,4'-聯(lián)硫酸乙烯酯、三(三甲基硅基)亞磷酸酯、三(2,2,2-三氟乙基)亞磷酸酯、三甲氧基磷、亞磷酸三乙酯、硼酸三(2,2,2-三氟乙基)酯硼酸三乙酯、硼酸三丙酯、1,4-丁磺內(nèi)酯、順丁烯二酸酐、檸康酸酐、2,3-二甲基馬來酸酐、七氟丁酸酐、磷酸三苯酯、亞磷酸三苯酯、磷酸三炔丙酯、丙三醇三丙腈醚中的至少一種；

15、所述鋰離子電池電解液中鋰鹽的濃度為0.8m-1.4m；

16、所述無水有機(jī)溶劑占所述鋰離子電池電解液總質(zhì)量的60％～80％。

17、進(jìn)一步地，所述無水有機(jī)溶劑包括碳酸酯、羧酸酯、氟代溶劑中任意一種或幾種組成的混合物；所述碳酸酯主要包括碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯，所述羧酸酯主要包括丙酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯、丙酸丙酯、乙酸丙酯，所述氟代溶劑主要包括1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚、甲基三氟乙基碳酸酯、二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯、雙氟代碳酸乙烯酯、二氟(2,2-二氟乙基)酯。

18、進(jìn)一步地，所述鋰鹽包括六氟磷酸鋰、雙氟磺酰亞胺鋰中的至少一種。

19、本發(fā)明實(shí)施例提供的上述技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比至少具有如下優(yōu)點(diǎn)：

20、本發(fā)明實(shí)施例提供了一種電解液添加劑及其應(yīng)用、鋰離子電池電解液，本發(fā)明首次發(fā)現(xiàn)了式(i)所示的氰基含氟吡啶羧酸酯類化合物在作為電解液添加劑以及制備鋰離子電池電解液中的新用途，提出的氰基含氟吡啶羧酸酯類化合物在氰基含氟吡啶的基礎(chǔ)上引入羧酸酯官能團(tuán)，該官能團(tuán)具有較好的溶劑化和去溶劑化效果，極大的改善了氰基含氟吡啶的鋰離子解離效果，同時(shí)避免了氰基含氟吡啶加入電解液導(dǎo)致的粘度增大問題，電解液具有更低的粘度和更小的表面張力，這有助于提升電解液的流動性。另一方面，區(qū)別于前述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提出的氰基含氟吡啶羧酸酯類化合物在吡啶的基礎(chǔ)上，僅引入了氟原子、氰基、羧酸酯基，避免過多的烷基和烷氧基的引入，從而大大降低了因支鏈的引入導(dǎo)致的化合物粘度大、溶解度低、溶劑化和去溶劑化效果差的風(fēng)險(xiǎn)。綜上所述，本發(fā)明提出的氰基含氟吡啶羧酸酯類化合物對比現(xiàn)有技術(shù)，能夠極大地改善電解液的溶劑化和去溶劑化效果，降低電解液粘度。

技術(shù)特征：

1.一種電解液添加劑，其特征在于，所述電解液添加劑為式(i)所示的氰基含氟吡啶羧酸酯類化合物；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液添加劑，其特征在于，所述電解液添加劑包括但不限于以下化合物：

3.一種權(quán)利要求1或2所述的電解液添加劑在制備鋰離子電池電解液中的應(yīng)用。

4.一種鋰離子電池電解液，其特征在于，所述鋰離子電池電解液至少包括權(quán)利要求1或2所述的電解液添加劑。

5.根據(jù)權(quán)利要求4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為4.5v高電壓寬溫域快充三元動力鋰離子電池電解液。

6.根據(jù)權(quán)利要求4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包括鋰鹽、無水有機(jī)溶劑、權(quán)利要求1或2所述的電解液添加劑和第二添加劑；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋰離子電池電解液，其特征在于，所述無水有機(jī)溶劑包括碳酸酯、羧酸酯、氟代溶劑中任意一種或幾種組成的混合物；所述碳酸酯主要包括碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯，所述羧酸酯主要包括丙酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯、丙酸丙酯、乙酸丙酯，所述氟代溶劑主要包括1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚、甲基三氟乙基碳酸酯、二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯、雙氟代碳酸乙烯酯、二氟(2,2-二氟乙基)酯。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋰離子電池電解液，其特征在于，所述鋰鹽包括六氟磷酸鋰、雙氟磺酰亞胺鋰中的至少一種。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種電解液添加劑及其應(yīng)用、鋰離子電池電解液，涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明提出的氰基含氟吡啶羧酸酯類化合物在氰基含氟吡啶的基礎(chǔ)上引入羧酸酯官能團(tuán)，該官能團(tuán)具有較好的溶劑化和去溶劑化效果，極大的改善了氰基含氟吡啶的鋰離子解離效果，同時(shí)避免了氰基含氟吡啶加入電解液導(dǎo)致的粘度增大問題，電解液具有更低的粘度和更小的表面張力，這有助于提升電解液的流動性。另一方面，區(qū)別于前述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提出的氰基含氟吡啶羧酸酯類化合物在吡啶的基礎(chǔ)上，僅引入了氟原子、氰基、羧酸酯基，避免過多的烷基和烷氧基的引入，從而大大降低了因支鏈的引入導(dǎo)致的化合物粘度大、溶解度低、溶劑化和去溶劑化效果差的風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：韓飛,楊允杰,高培,汪勇,周永濤,朱祿發(fā),馬家俊,盧彥志,宗雙
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華鼎國聯(lián)動力電池有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6