本發明專利技術提供了一種添加劑組合物、電解液和鋰離子電池，屬于鋰離子電池技術領域。本發明專利技術提供了一種添加劑組合物，包括第一添加劑和第二添加劑；所述第一添加劑包括季銨硝酸鹽；所述第二添加劑包括二氟磷酸鋰、1,3?丙烷磺酸內酯、三烯丙基異氰脲酸酯、甲烷二磺酸亞甲酯、硫酸乙烯酯、三烯丙基磷酸酯、三丙炔基磷酸酯、雙氟磺酰亞胺鋰、三(三甲基硅基)硼酸酯、三(三甲基硅基)磷酸酯、乙氧基(五氟)環三磷腈、丁二腈、己二腈、丁二酸酐、戊二酸酐和順丁烯二酸酐中的一種或幾種。本發明專利技術提供的添加劑組合物添加至鋰離子電池的電解液中能夠降低電池的阻抗，同時改善鋰離子電池的倍率性能及低溫性能。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于鋰離子電池，具體涉及一種添加劑組合物、電解液和鋰離子電池。
技術介紹
1、鋰離子二次電池憑借其能量密度高、循環壽命長及充放電速度快等優勢逐步建立了廣大的市場，應用場景愈加廣泛，也對鋰離子電池的性能提出了更高的要求。動力電池及數碼電池往往需要鋰離子電池具備優秀的倍率性能，以及優秀的低溫放電性能，而改進策略往往是正負極材料或電解液的改性。正負極的改性往往需要很高的成本，所以電解液添加劑的優化是一個低成本、高效率的方向。
2、在以往的研究中已經出現了一些具有降阻抗效果的添加劑：含氟化合物(如fec)、含硫化合物(如氟磺酸酯、硫酸酯等)、含氮化合物(如lino3)。其中，含氟化合物由于合成難度大往往具備高成本；含硫化合物具備不穩定性，極易導致電解液變色，商業化生產運輸過程為了避免電解液變色往往需要低溫冷藏運輸，也造成了額外的經濟成本增加。
3、而lino3由于具有形成穩定sei膜和抑制多硫化物穿梭的作用被當做添加劑廣泛應用于鋰硫電池中，no3-能夠進入li+溶劑化結構中調控sei膜的形成。而no3-的還原產物如li3n是優秀的li+導體，能夠降低電池阻抗，加速li+的沉積/剝離行為，是鋰金屬電池中非常重要的添加劑之一。但是lino3在碳酸酯中溶解度極差，因此限制了其在商業化石墨基鋰離子電池的應用。人們也嘗試用多種方法提高lino3在碳酸酯中的溶解度，如加入比lino3溶解度高的共溶劑(如磷酸三乙酯tep、二甲亞砜dmso或環丁砜sl)，但共溶劑往往造成了電池阻抗的提升或性能的劣化。
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術的目的在于提供一種添加劑組合物、電解液和鋰離子電池。本專利技術提供的添加劑組合物添加至鋰離子電池的電解液中不但具有良好的溶解性，而且能夠降低電池的阻抗，同時改善鋰離子電池的倍率性能及低溫性能，提升鋰離子電池的循環壽命。
2、為了實現上述目的，本專利技術提供如下方案：
3、本專利技術提供了一種添加劑組合物，包括第一添加劑和第二添加劑；
4、所述第一添加劑包括季銨硝酸鹽；
5、所述第二添加劑包括二氟磷酸鋰、1,3-丙烷磺酸內酯、三烯丙基異氰脲酸酯、甲烷二磺酸亞甲酯、硫酸乙烯酯、三烯丙基磷酸酯、三丙炔基磷酸酯、雙氟磺酰亞胺鋰、三(三甲基硅基)硼酸酯、三(三甲基硅基)磷酸酯、乙氧基(五氟)環三磷腈、丁二腈、己二腈、丁二酸酐、戊二酸酐和順丁烯二酸酐中的一種或幾種。
6、優選的，所述第一添加劑包括具有式i所示結構的化合物和/或式ⅱ所示結構的化合物；
7、
8、其中，r1、r2、r3和r4獨立地為-h、-f、c1～c15的直鏈或支鏈烷基、f取代的c1～c15的直鏈或支鏈烷基、含不飽和雙鍵/三鍵的c1～c15的直鏈或支鏈烷基或者為取代或未取代的c6～c20的芳基；
9、r5為-h、-f、c1～c15的直鏈或支鏈烷基、f取代的c1～c15的直鏈或支鏈烷基、含不飽和雙鍵/三鍵的c1～c15的直鏈或支鏈烷基或者為取代或未取代的c6～c20的芳基；
10、r6為c1～c15的直鏈或支鏈烷基、f取代的c1～c15的直鏈或支鏈烷基或者為含不飽和雙鍵/三鍵的c1～c15的直鏈或支鏈烷基；
11、x為-ch-或-n-。
12、優選的，所述第一添加劑包括式a～式q所示結構化合物中的任意一種或多種；
13、
14、
15、本專利技術提供了一種電解液，包括鋰鹽、有機溶劑以及上述方案所述的添加劑組合物。
16、優選的，所述第一添加劑的質量為電解液總質量的0.05～10％；所述第二添加劑的質量為電解液總質量的0.05～10％。
17、優選的，所述鋰鹽包括六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟草酸磷酸鋰、四氟草酸磷酸鋰和二氟雙草酸磷酸鋰中的一種或幾種。
18、優選的，所述有機溶劑包括環狀碳酸酯、鏈狀碳酸酯、環狀羧酸酯、鏈狀羧酸酯、氟代碳酸酯、氟代羧酸酯、氟代醚和氟代砜中的一種或幾種。
19、優選的，所述鋰鹽在有機溶劑中的濃度為0.5～2.0mol/l。
20、本專利技術提供了一種鋰離子電池，包括正極材料、負極材料、隔膜以及上述方案所述的電解液。
21、優選的，所述正極材料包括li1+a(nixcoym1-x-y)o2、li(ninmnmco2-n-m)o4和limp(po4)q中的一種；
22、其中，0≤a≤0.3，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1，0≤n≤2，0≤m≤2，0≤n+m≤2；
23、m包括al、fe、ni、co、mn和v中的一種，且0＜p＜5，0＜q＜5；
24、所述隔膜包括聚丙烯膜或聚丙烯涂氧化鋁陶瓷膜。
25、本專利技術提供了一種添加劑組合物，包括第一添加劑和第二添加劑；所述第一添加劑包括季銨硝酸鹽；所述第二添加劑包括二氟磷酸鋰、1,3-丙烷磺酸內酯、三烯丙基異氰脲酸酯、甲烷二磺酸亞甲酯、硫酸乙烯酯、三烯丙基磷酸酯、三丙炔基磷酸酯、雙氟磺酰亞胺鋰、三(三甲基硅基)硼酸酯、三(三甲基硅基)磷酸酯、乙氧基(五氟)環三磷腈、丁二腈、己二腈、丁二酸酐、戊二酸酐和順丁烯二酸酐中的一種或幾種。
26、本專利技術提供的添加劑組合物大大降低了鋰離子電池阻抗，提升了鋰離子動力電池低溫性能和快充性能，并且對于鋰離子電池循環壽命有積極效果。其中第一添加劑(記作添加劑n1)作為雙功能電解液添加劑，其陰離子no3-具備強還原性，可在負極界面分解產生一層致密的穩定的富含無機相的固態電解質界面膜(sei)，其分解產物li3n和linxoy化合物被認為是優異的鋰離子導體，因此有助于增強sei的鋰離子傳輸性能，可有效避免界面鋰枝晶的產生對電池造成性能劣化及安全事故，通過搭配功能添加劑(即第二添加劑，記作添加劑n2)形成復合sei膜，可進一步改善鋰離子電池低溫放電及倍率性能，并提升電池的循環壽命。另外添加劑n1中的季銨陽離子(nr4+)一方面可以作為陽離子表面活性劑促進電解液在正負極材料/隔膜的浸潤，尤其在一些高粘度電解液配方中效果顯著，另一方面可以與鋰鹽陰離子或碳酸酯溶劑絡合，降低鋰鹽陰離子或碳酸酯溶劑的電子云密度，從而削弱鋰鹽陰離子或碳酸酯溶劑和鋰離子的結合能，改善鋰離子溶劑鞘結構，使鋰離子更容易在正負極固液界面進行離子傳輸，達到提升鋰離子電池低溫性能和倍率性能的目的。
27、此外，本專利技術提供的電解液添加劑n1可以極大提升碳酸酯基電解液中no3-的含量，在正負極界面形成一層穩定的富含li3n的無機sei膜，極大降低了電池的阻抗，有效避免鋰沉積造成的電池損壞。
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【技術保護點】
1.一種添加劑組合物，其特征在于，包括第一添加劑和第二添加劑；
2.根據權利要求1所述的添加劑組合物，其特征在于，所述第一添加劑包括具有式I所示結構的化合物和/或式Ⅱ所示結構的化合物；
3.根據權利要求1或2所述的添加劑組合物，其特征在于，所述第一添加劑包括式a～式q所示結構化合物中的任意一種或多種；
4.一種電解液，其特征在于，包括鋰鹽、有機溶劑以及權利要求1～3任意一項所述的添加劑組合物。
5.根據權利要求4所述的電解液，其特征在于，所述第一添加劑的質量為電解液總質量的0.05～10％；所述第二添加劑的質量為電解液總質量的0.05～10％。
6.根據權利要求4所述的電解液，其特征在于，所述鋰鹽包括六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟草酸磷酸鋰、四氟草酸磷酸鋰和二氟雙草酸磷酸鋰中的一種或幾種。
7.根據權利要求4所述的電解液，其特征在于，所述有機溶劑包括環狀碳酸酯、鏈狀碳酸酯、環狀羧酸酯、鏈狀羧酸酯、氟代碳酸酯、氟代羧酸酯、氟代醚和氟代砜中的一種或幾種。
8.根據權利要求4或6或7所述的電解液，其特征在于，所述鋰鹽在有機溶劑中的濃度為0.5～2.0mol/L。
9.一種鋰離子電池，其特征在于，包括正極材料、負極材料、隔膜以及權利要求4～8任意一項所述的電解液。
10.根據權利要求9所述的鋰離子電池，其特征在于，所述正極材料包括Li1+a(NixCoyM1-x-y)O2、Li(NinMnmCo2-n-m)O4和LiMp(PO4)q中的一種；
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【技術特征摘要】
1.一種添加劑組合物，其特征在于，包括第一添加劑和第二添加劑；
2.根據權利要求1所述的添加劑組合物，其特征在于，所述第一添加劑包括具有式i所示結構的化合物和/或式ⅱ所示結構的化合物；
3.根據權利要求1或2所述的添加劑組合物，其特征在于，所述第一添加劑包括式a～式q所示結構化合物中的任意一種或多種；
4.一種電解液，其特征在于，包括鋰鹽、有機溶劑以及權利要求1～3任意一項所述的添加劑組合物。
5.根據權利要求4所述的電解液，其特征在于，所述第一添加劑的質量為電解液總質量的0.05～10％；所述第二添加劑的質量為電解液總質量的0.05～10％。
6.根據權利要求4所述的電解液，其特征在于，所述鋰鹽包括六氟磷酸鋰、四氟硼酸...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊曉光，張永，張文珂，孫逢春，
申請(專利權)人：北京理工大學，
類型：發明
國別省市：
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