一種新型鋰離子電解液添加劑體系的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于電化學儲能技術領域，涉及到一種適用于鋰離子電池電解液體系的添 加劑體系。
【背景技術】
[0002] 儲能技術在能源的生產和有效使用的銜接過程中扮演著重要的角色，其中二次電 池是最重要的儲能方式。目前主要應用的二次電池種類中，相較于傳統(tǒng)的鉛酸電池、鎳鎘電 池和鎳氫電池等，基于鋰離子的二次電池體系是最有前景的儲能技術。
[0003] 鋰離子電池具有工作電壓高、能量密度高、循環(huán)壽命長、無記憶效應和環(huán)境友好等 特點，已廣泛應用于移動電話、筆記本電腦、小型攝像機等便攜式電子設備中，同時作為最 重要和最有潛力的儲能方式，在電動工具、電動自行車、電動汽車、智能電網以及航空航天 等領域具有廣泛的應用價值，從而在保護環(huán)境、節(jié)約不可再生能源及新能源的利用等方面 發(fā)揮重要作用。
[0004] 隨著科技的發(fā)展和市場的需要，進一步增加鋰離子電池的能量密度、提高鋰離子 電池的循環(huán)壽命已成為理論和應用電化學研究領域的焦點。本領域需要不斷對鋰離子電池 進行改進，提高鋰離子電池的循環(huán)壽命。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種鋰離子電解液添加劑、包含該添加劑的鋰離子電解 液，可以有效提商裡尚子電池的商電位循環(huán)性能。
[0006] 本發(fā)明的第一方面，提供一種電解液添加劑，所述電解液添加劑含有碳酸丙烯酯 (PC)以及異氰酸酯類有機化合物，其中所述異氰酸酯類化合物中所含異氰酸酯基團數(shù)目至 少為2。
[0007] 在另一優(yōu)選例中，所述異氰酸酯類有機化合物選自：1，5-二異氰酸-2-甲基戊烷、 1-二異氰酸-4_[(4-異氰酸基環(huán)己烷）甲基]環(huán)己烷、3,3'-二甲氧基_4,4'-聯(lián)苯二 異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、4-氯-6-甲基間苯基二異氰酸酯、4, 4' -磺酰基二苯甲酸 二異氰酸酯、1，3, 5-三異氰酸酯基-2, 4, 6-三甲基苯，1，3, 5-三異氰酸酯基-2-甲基苯， 3-(3-異氰酸酯基）-5-甲基-1，2, 4-氧化二唑中的一種或幾種。
[0008] 在另一優(yōu)選例中，所述電解液添加劑中含有0. 〇lwt%-99. 99wt%的碳酸丙烯酯和 0. 01wt%-99. 99wt%的異氰酸酯類有機化合物，以所述電解液添加劑的總重量計。
[0009] 在另一優(yōu)選例中，所述異氰酸酯類有機化合物的結構為：R_[N=C=0]n，其中，η > 2， R為多臂橋聯(lián)基團。
[0010] 在另一優(yōu)選例中，所述多臂橋聯(lián)基團為CV15直鏈或支鏈亞烷基、C3_ 15環(huán)亞烷基、-C (=〇)-、-o-、-s (=〇)-、-s (=0) 2-、-順-、4、聯(lián)苯基、甲苯基、磺酰二苯基、吡啶基、噻吩基、吡嗪 基、萘基、芘基、以及其他芳香族衍生物中的一種或幾種連接形成的基團。
[0011] 在另一優(yōu)選例中，R-[N=C=0]nS 1,5-二異氰酸-2-甲基戊烷、1-二異氰 酸-4-[(4-異氰酸基環(huán)己烷）甲基]環(huán)己烷、3,3'-二甲氧基-4,4'-聯(lián)苯二異氰酸酯、 異佛爾酮二異氰酸酯、4-氯-6-甲基間苯基二異氰酸酯、4, 4' -磺?；郊姿岫惽杷?酯、1，3, 5-三異氰酸酯基-2, 4, 6-三甲基苯，1，3, 5-三異氰酸酯基-2-甲基苯，3- (3-異氰 酸酯基）-5_甲基-1，2, 4-氧化二唑中的一種或兩種以上的組合。
[0012] 在另一優(yōu)選例中，所述電解液添加劑中還含有選自下組的物質：碳酸二甲酯、碳酸 二乙酯、碳酸甲乙酯。
[0013] 本發(fā)明的第二方面，提供一種電解液，包含電解質和溶劑，所述電解液中還含有第 一方面所述的電解液添加劑。
[0014] 在另一優(yōu)選例中，所述溶劑選自：二惡烷、三惡烷、1，3_二惡烷、Y-羥基丁酸內 酯、三聚乙醛、桉樹腦、四氟乙基-環(huán)己基醚、甲基-4-(1，1，2, 2-四氟乙氧基）苯甲酸酯、乙 基-4-(1，1，2, 2-四氟乙氧基）苯甲酸酯、四氟乙基-4-甲基苯基醚、四氟乙基苯甲基醚、四 氟乙基-(3/2/4)-苯甲基醚、4- (1，1，2, 2-四氟乙氧基）氯苯、H3C (CH2) x-0 (CH2CH2O) y- (CH2) zCH3、H3C(CH2)x-0(CH 2CH20)y_(CH2)zCH 3的氟代衍生物及其同分異構體，其中x=0~10，y=0~ 10, z=0 ~10。
[0015] 在另一優(yōu)選例中，H3C (CH2) x-0 (CH2CH2O) y- (CH2) ZCH3的氟代衍生物為部分或全氟代 衍生物。
[0016] 在另一優(yōu)選例中，所述電解質選自：LiPF6、LiBF4、LiCF3S0 3、LiODFB、LiN (SO2CF3) 2。
[0017] 在另一優(yōu)選例中，所述電解液添加劑在電解液中的含量為0.0 Olwt% - 10wt%，以所 述電解液的總重量計。
[0018] 本發(fā)明的第三方面，提供一種鋰離子電池，包含第一方面所述的電解液添加劑或 第二方面所述的電解液。
[0019] 在另一優(yōu)選例中，所述鋰離子電池的充電電位至少為4. 2V(相對Li/Li+)。
[0020] 在另一優(yōu)選例中，所述鋰離子電池還包括正極和負極，所述負極以鈦酸鋰或鈦酸 鋰改性產物、鈦氧化物或鈦氧化物的改性產物、或上述材料的混合物為負極活性材料。所述 正極含有磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰，鎳鈷錳酸鋰、磷酸錳鋰、三元富鋰材料、其他正極材料、 或其改性材料。
[0021] 在另一優(yōu)選例中，所述負極含有鈦酸鋰、鈦氧化物或二者的改性材料中的一種或 幾種的組合。
[0022] 在另一優(yōu)選例中，所述的正極還含有導電劑和粘結劑。在另一優(yōu)選例中，所述導電 劑為乙炔黑、或活性碳。在另一優(yōu)選例中，所述粘結劑為聚偏氟乙烯。
[0023] 在另一優(yōu)選例中，所述電池還包括隔膜和外殼。在另一優(yōu)選例中，所述隔膜聚丙烯 隔膜、聚乙烯隔膜、聚丙烯-聚乙烯隔膜或玻璃纖維隔膜。
[0024] 采用本發(fā)明的鋰離子電解液添加劑，與電解質、溶劑構成的電解液可以適用于充 電電位不低于4. 2V (相對Li/Li+)的鋰離子電池，與現(xiàn)有的電池符合很好，不需要更換薄 膜、正極材料、外殼，能有效提高鋰離子電池的循環(huán)性能，本發(fā)明的電池體系適合工業(yè)應用， 在動力電池和儲能電池領域具有廣泛的應用前景。
[0025] 應理解，在本發(fā)明范圍內中，本發(fā)明的上述各技術特征和在下文（如實施例）中具 體描述的各技術特征之間都可以互相組合，從而構成新的或優(yōu)選的技術方案。限于篇幅，在 此不再一一累述。
【具體實施方式】
[0026] 本申請的發(fā)明人經過廣泛而深入地研究，首次意外發(fā)現(xiàn)同時含有碳酸丙烯酯以及 異氰酸酯類有機化合物(其中所述異氰酸酯類化合物中所含異氰酸酯基團數(shù)目至少為2)的 添加劑，與電解質、溶劑構成的電解液可以適用于充電電位不低于4. 2V的鋰離子電池，有 效提高鋰離子電池的循環(huán)性能。在此基礎上，完成了本發(fā)明。
[0027] 下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照常規(guī)條 件或按照制造廠商所建議的條件。除非另外說明，否則百分比和份數(shù)按重量計算。
[0028] 除非另行定義，文中所使用的所有專業(yè)與科學用語與本領域熟練人員所熟悉的意 義相同。此外，任何與所記載內容相似或均等的方法及材料皆可應用于本發(fā)明方法中。文 中所述的較佳實施方法與材料僅作示范之用。
[0029] 實施例1添加劑的制備
[0030] 添加劑1
[0031] 將碳酸丙烯酯PC和 1，5-二異氰酸-2-甲基戊燒（1，5-diisocyanato_2-methylpe ntane)混合均勻備用，質量比50:50。
[0032] 添加劑2
[0033] 將碳酸丙烯酯PC和1-二異氰酸-4-[(4_異氰酸基環(huán)己烷）甲基]環(huán)己烷（1-i socyanat〇-4_[ (4_isocyanatocyclohexyl)methyl] cyclohexane)混合均勻備用，質量比 30:70。
[0034] 添加劑3
[0035