一种含有磷腈氟烷基磺酰亚胺锂的电解液及使用该电解液的电池的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明涉及锂二次电池领域，更具体地，本发明涉及一种含有磷腈氟烷基磺酰亚 胺锂的电解液使用该电解液的锂二次电池。
【背景技术】
[0002] 含氟烷基磺酰亚胺及其碱金属盐，特别是锂盐，是重要的含氟离子化合物，在锂离 子电池、超级电容器、以及铝电解电容器等清洁能源器件用高性能非水电解质材料、以及新 型高效催化剂等领域，均具有重要的产业化应用价值。
[0003] 目前，关于含氟烷基磺酰亚胺的研究多集中在一元含氟磺酰亚胺（Coord. Chem. Revs.，1997, 158, 413.)，也就是阴离子结构中含有一个磺酰亚胺（-SO2NSO2-)单元，如双 (氟烷基磺酰）亚胺（H[ (RfSO2) 2N]，Rf= CniF2ni^ m = 1 - 8)及其碱金属盐（M[ (RfSO2) 2N]， M = Li, Na, K，Rb, Cs)，其中具有代表性的是双（三氟甲基磺酰）亚胺锂（Li [(CF3SO2)2N],简 称LiTFSI)。由于分子中0匕的强吸电子作用，以及磺酰亚胺基团（-SO 2-N-SO2-)的共辄离 域作用，使得[(CF3SO2) 2Nr (TFSI )阴离子中的负电荷高度分散，而成为弱配位的有机阴离 子，故而使得HTFSI具有极强的酸性和耐氧化还原性能，其碱金属盐、离子液体具有良好的 化学和电化学稳定性。
[0004] 另一方面，非水电解液是高比能锂离子电池等储能器件的关键材料之一，其综 合性能，如化学和电化学稳定性，安全性等，直接影响锂离子电池的使用。目前，商业化 的锂离子电池电解液主要由有机碳酸酯如碳酸二甲酯（CH 30C00CH3, DMC)，碳酸二乙酯 (C2H5OCOOC2H5, DEC)，乙烯碳酸酯（EC)等，和电解质导电盐（主要是LiPF6)组成。该体系 中有机碳酸酯的易燃和易挥发性是目前锂离子电池的主要安全隐患（如燃烧，爆炸，泄漏 等）（J. Electrochem. Soc.，2001，148,1100 ;Chem. Rev.，2004,104,4303)。同时，传统电解 质导电盐LiPF6由于其化学不稳定性（包括热不稳定和容易水解），使得使用LiPFj^ (二 次）锂离子电池在高温（>55°C )下工作时，循环性能和使用寿命大为缩减（Electrochem. Communs, 2005, 7, 669)。而其它常见的锂盐中，如高氯酸锂（LiClO4)、四氟硼酸锂（LiBF4)、 三氟甲基磺酸锂（LUCF3SO3])、双（三氟甲基磺酰）亚胺锂（LiTFSI)、双草酸硼酸锂 (LiBOB)等，由于分别存在不同方面的性能缺陷，如LiClO 4具有潜在的爆炸性，LiBF4电导率 过低，Li [SO3CF3]和LiTFSI对正极集流体材料铝箱有腐蚀性，LiBOB在碳酸酯中溶解度低， 使这些锂盐未能在锂离子电池中获得广泛使用。因此，研究开发化学稳定性（如热稳定性， 对水稳定性等）高，电化学性能（如高电导率，宽的电化学窗口，对铝箱没腐蚀性等）优异 的新型导电锂盐电解质材料取代传统锂盐LiPF 6是开发大型动力电池和大型储能电子器件 的重要研究方向。
[0005] 到目前为止，有关亚胺化合物的研究含多集中在含有一个磺酰亚胺（-SO2NSO2-) 单元的化学结构上，含有磷腈基团的氟烷基磺酰亚胺及其相关化合物尚未见报道。
【发明内容】
[0006] 鉴于【背景技术】所存在的问题，本发明的目的在于提供一种磷腈氟烷基磺酰亚胺锂 的电解液，该电解液具有优越的耐氧化性能和安全性能，使锂二次电池在高电压条件下具 有优越的循环、高温储存和安全性能。
[0007] 为了实现上述技术方案，本发明提供一种含有磷腈氟烷基磺酰亚胺锂的电解液， 包括导电锂盐、非水有机溶剂和添加剂，导电锂盐包括磷腈氟烷基磺酰亚胺锂，磷腈氟烷基 磺酰亚胺锂结构通式为：
其中，M+ 是 Li，Rl-5 = -0R7 或者-M[NS02-R6] ;R6 为 碳原子数为1-8的含氟烷基，R7为碳原子数为1-10的烷烃类基团。
[0009] 所述R1-5为相同或不同结构。
[0010] 所述 1?6为 F、CF 3、CF3CH2' CF2HCH2、CF3CF2' CF2HCF2CH2、CF3CFHCF 2' CF3CF2CH2、 CF3CF2CF2^ HCF2CF2CF2CH^ CF2HCF2CF2CF^ (CH2F)2CH^ (CF3)3C^ CF3CF2CF2CF2^ CF3(CF2CF2)2CF2^ HCF2CF20CH2CH2CH2、CF 3 (CF2CF2) 3CF2的任一种。
[0011] 馬为 CH 3、CH3CH2、CH3CH2CH 2、（CH3) 2CH、CH3CH2CH2CH2、CF 3、CF3CH2、CF2HCH2、CF 3CF2、 CF2HCF2CH2^CF3CFHCF^CF 3CF2CH2^CF3CF2CF 2^HCF2CF2CF2CH^CF2HCF 2CF2CF^ (CH2F) 2CH^ (CF3) 3C^ CF3CF2CF2CF2^ CF3 (CF2CF2) 2CF2^ HCF2CF20CH2CH2CH2^ CF3 (CF2CF2) 3CF2^{i-# 〇
[0012] 所述导电锂盐还包括 LiBF4、LiPF6、LiPF202、LiAsF 6、LiC104、LiS03CF3、LiB (C2O4) 2、 LiBF2C2O4' LiN(SO2CF3)2' LiN (SO2F) 2的一种或多种。
[0013] 非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、 γ-丁内酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯中的 一种或几种。
[0014] 所述添加剂为碳酸亚乙烯酯，碳酸乙烯亚乙酯，氟代碳酸乙烯酯，二氟代碳酸乙烯 酯，1，3-丙磺酸内酯，1，4-丁磺酸内酯，硫酸乙烯酯，硫酸丙烯酯，亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙 烯酯中的一种或几种。
[0015] -种锂二次电池：包括正极片、负极片、隔膜以及本发明所述的含有磷腈氟烷基磺 酰亚胺锂的电解液成；正极片和负极片包含活性材料、导电剂、集流体、将所述活性材料和 导电剂与所述集流体结合的结合剂。
[0016] 正极包括能够可逆地嵌入/脱嵌锂离子的正极活性材料，正极活性材料优选为 锂的复合金属氧化物，金属氧化物包括镍、钴、锰元素及其任何比例组合的氧化物；正极活 性材料还进一步包括化学元素中的一种或者若干种，所述化学元素包括有Mg、Al、Ti、Sn、 V、Ge、Ga、B、Zr、Cr、Fe、Sr和稀土元素。正极活性材料还进一步包括聚阴离子锂化合物 LiMx(P04)y(M*Ni、Co、Mn、Fe、Ti、V，0<x<5,0<y<5)。
[0017] 负极包括能够接受或释放锂离子的负极活性材料，所述负极活性材料包括锂金 属、锂合金、结晶碳、无定型碳、碳纤维、硬碳、软碳；其中结晶碳包括天然石墨、石墨化焦炭、 石墨化MCMB、石墨化中间相沥青碳纤维；所述的锂合金包括锂和铝、锌、硅、锡、镓、锑金属 的合金。
[0018] 与现有技术相比，本发明的优势是：
[0019] (1)本发明提供的磷腈氟烷基磺酰亚胺锂具有较好的热稳定性和耐水解性，在传 统碳酸酯溶液中具备高的电导率和氧化电位，和广泛应用的电极材料有良好的相容性。
[0020] ⑵与文献报道的双（氟烷基磺酰）亚胺（[(RFS02) 2N]_ )阴离子相比，式（I ) 中的亚胺阴离子一端连接磷腈基团，磷腈基团具有共辄结构，通过强吸电子基团氟代烷基 进一步取代磷腈环的氟原子后，可以更加有效降低亚胺阴离子的电子云密度，提升亚胺阴 离子的电离能力，从而提高亚胺锂电解液的电导率、解离常数和迀移数。另外磷腈基团具有 显著的阻燃特性，在高分子材料领域应用广泛，在亚胺锂结构中引入磷腈基团，使锂离子电 池电解液具有良好的安全性能，这个技术在动力电池体系中至关重要。 具体实施例
[0021] 下面通过示例性的实施例具体说明本发明。应当理解，本发明的范围不应局限于 实施例的范围。任何不偏离本发明主旨的变化或改变能够为本领域的技术人员所理解。本 发明的保护范围由所附权利要求的范围确定。
[0022] 实施例1 [0023] (1)电解液的制备
[002