五氟乙氧基環(huán)三磷腈作為高電壓添加劑的研究

1、五氟五氟乙乙氧基環(huán)三氧基環(huán)三磷磷腈腈作為作為高高電壓添加電壓添加劑劑的的研究研究東莞市杉杉電池材料有限公司YEZ12014-09-17 02:03:10- N3P3CF5添加劑電解液研究的主角 電解液研究中，可用的溶劑和鋰鹽種類均有限（根源可能在于 其含量高，故必須滿足對氧化性、還原性兩個極端要求和溶解 能力的約束）。獨有添加劑用量少，允許消耗掉而有較大的選 擇空間，且以小博大，效費比高。 添加劑在性能發(fā)揮中往往有協(xié)同作用（互相促進(jìn)），或逆協(xié)同 作用（互相牽制效果更差），對添加劑這兩種作用的研究很有 價值。 常規(guī)添加劑：VC，PS，F(xiàn)EC，LiBOB，LiDFOB, LiTFSI, CHB,

2、BP, DTD/ESa, ESi etc 小眾添加劑：VEC，TMSB，PST，DFEC，LiFSI, PSa, TOL,XYL, TAB,雙功能添加劑 一身兼具兩種明顯不同的功能的添加劑，稱為“雙 功能添加 劑 ”，這 類添加劑其實不太多。很多添加劑如VC、PS等的都是通過改善SEI來 實現(xiàn)電性能各方面的提升，其本質(zhì)上仍是單功能的添加劑。 少數(shù)的例子： FEC（成膜、潤濕、增強導(dǎo)電性） FB（過充、稀釋粘度）可以通過結(jié)構(gòu)設(shè)計來實現(xiàn)雙功能，如某些可聚合單體上引入具有在 電池中具有活性的基團，如氰基、異氰酸酯基、磺酸基、磷酸酯基、含 硼含硅基團等特色基團。磷腈本文簡寫：6F5F，F(xiàn)PN已經(jīng)報道的

3、特點 良好的阻燃效果 抑制電解液變色 （60 14d 存儲，電解液不變色，對照品變 黃） 增加潤濕性，改善接觸角。（從35度到20度左右） 抑制酸度上升（對外加1000ppm水分的電解液具有抑制作用）典型的多功能添加劑阻燃與蒸汽壓的關(guān)系蒸汽壓曲線圖12010002040608010012020406080DMC DEC EMC PC MPC GBL EA FPNTemperature ()saturated vapor pressure(Kpa)20406080100120020406080100120140EC:DMC:EMC=1:1:1 EC:EMC:DEC=1:1:1 EC:DMC:DE

4、C=1:1:1 EC:EMC=3:7 EC:DMC=3:7 EC:DEC=3:7 EC:DMC:PC=3:6:1 EC:EMC:PC=3:6:1 EC:DEC:PC=3:6:1EC:DMC:EMC:DEC=1:1:1:1 FPNTemperature ()saturated vapor pressure(Kpa)復(fù)合溶劑的蒸汽壓曲線圖阻燃：溶劑的挑選溶劑的揮發(fā)性小于阻燃劑的揮發(fā)性，有利于減 少阻燃劑的用量溶劑的揮發(fā)性過高，可能無法依賴阻燃劑實現(xiàn) 阻燃阻燃電解液的整體揮發(fā)性都比較弱，因此電解 液的粘度偏高，沸點偏高，比較適合軟包電 池，但倍率性能有所下降，需要電池設(shè)計配合 實際測試效果展示常規(guī)配

5、方：12%LiPF6 EC:DEC:PC=30:60:10(wt%)，阻燃配方：上述電解液添加7%FPN意外的發(fā)現(xiàn)！ 高電壓下（4.5V+）的優(yōu)異表現(xiàn)！ 在4.5V高電壓體系下的表現(xiàn)：常規(guī)4.35V電液迅速衰減，含F(xiàn)PN的表現(xiàn)良好200040060016001400120010008001815222936435057647178859299106113120127134141148155162169176183190197204211218225232239246253260267274281288295HV-10HV-10HV-10HV-11HV-11HV-11HV-24HV-24HV-2

6、4雙添加劑的篩選1600 1400120010008006004002000151101151201251三添加劑的篩選以上成果已申請發(fā)明專利，目前尚未公示，不便披露詳情HV24HV24HV24HV35HV35HV35HV30HV30HV30HV39HV39高電壓性能優(yōu)秀的可能原因 可能是含雙鍵結(jié)構(gòu)的磷腈能夠在正極表面聚合形成耐氧化性和通透性良好的保護(hù)膜，將正極與電解液適度隔離。 對此機理的研究或許有利于開發(fā)新一代的鋰電溶劑。同是FPN，效果稍有不同（5F vs 6F）5.455.405.355.305.255.205.155.105.055.00A+FPN(5F)A+FPN(6F)B+FPN

7、(5F)B+FPN(6F)85儲存厚度變化/mm儲存前熱厚冷厚36.0038.0040.0042.0044.0046.0048.0050.00A+FPN(5F)A+FPN(6F)B+FPN(5F)B+FPN(6F)內(nèi)阻變化/毫歐儲存前儲存后1180.01160.01140.01120.01100.01080.01060.01040.01020.01000.0A+FPN(5F)A+FPN(6F)B+FPN(5F)B+FPN(6F)容量/mAh儲存前剩余恢復(fù)4.404.354.304.254.204.154.104.054.00A+FPN(5F)A+FPN(6F)B+FPN(5F)B+FPN(6F

8、)電壓 /v儲存前儲存后循環(huán)性能也稍有差異（4.35V循環(huán)數(shù)據(jù)）800 020406080100120循環(huán)次數(shù)1401601802009001000A+FPN(5F),Cell-1 A+FPN(5F),Cell-2 A+FPN(5F),Cell-311001200容量/mAhA+FPN(6F),Cell-1 A+FPN(6F),Cell-2 A+FPN(6F),Cell-3相關(guān)工作已經(jīng)申請發(fā)明專利拋磚引玉的小結(jié) 氟代磷腈在鋰離子電池高電壓電解液表現(xiàn)卓越，值得關(guān)注和深入研究 在高電壓電解液領(lǐng)域，新型溶劑或有驚喜表現(xiàn) 希望開發(fā)更多類型的氟代磷腈類，如四聚磷腈，多種取代基的磷腈，聚磷腈類聚合物電解質(zhì)等東莞杉杉簡介 杉杉科技旗