五氟乙氧基环三磷腈作为高电压添加剂的研究

1、五氟五氟乙乙氧基环三氧基环三磷磷腈腈作为作为高高电压添加电压添加剂剂的的研究研究东莞市杉杉电池材料有限公司YEZ12014-09-17 02:03:10- N3P3CF5添加剂电解液研究的主角 电解液研究中，可用的溶剂和锂盐种类均有限（根源可能在于 其含量高，故必须满足对氧化性、还原性两个极端要求和溶解 能力的约束）。独有添加剂用量少，允许消耗掉而有较大的选 择空间，且以小博大，效费比高。 添加剂在性能发挥中往往有协同作用（互相促进），或逆协同 作用（互相牵制效果更差），对添加剂这两种作用的研究很有 价值。 常规添加剂：VC，PS，FEC，LiBOB，LiDFOB, LiTFSI, CHB,

2、BP, DTD/ESa, ESi etc 小众添加剂：VEC，TMSB，PST，DFEC，LiFSI, PSa, TOL,XYL, TAB,双功能添加剂 一身兼具两种明显不同的功能的添加剂，称为“双 功能添加 剂 ”，这 类添加剂其实不太多。很多添加剂如VC、PS等的都是通过改善SEI来 实现电性能各方面的提升，其本质上仍是单功能的添加剂。 少数的例子： FEC（成膜、润湿、增强导电性） FB（过充、稀释粘度）可以通过结构设计来实现双功能，如某些可聚合单体上引入具有在 电池中具有活性的基团，如氰基、异氰酸酯基、磺酸基、磷酸酯基、含 硼含硅基团等特色基团。磷腈本文简写：6F5F，FPN已经报道的

3、特点 良好的阻燃效果 抑制电解液变色 （60 14d 存储，电解液不变色，对照品变 黄） 增加润湿性，改善接触角。（从35度到20度左右） 抑制酸度上升（对外加1000ppm水分的电解液具有抑制作用）典型的多功能添加剂阻燃与蒸汽压的关系蒸汽压曲线图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)复合溶剂的蒸汽压曲线图阻燃：溶剂的挑选溶剂的挥发性小于阻燃剂的挥发性，有利于减 少阻燃剂的用量溶剂的挥发性过高，可能无法依赖阻燃剂实现 阻燃阻燃电解液的整体挥发性都比较弱，因此电解 液的粘度偏高，沸点偏高，比较适合软包电 池，但倍率性能有所下降，需要电池设计配合 实际测试效果展示常规配

5、方：12%LiPF6 EC:DEC:PC=30:60:10(wt%)，阻燃配方：上述电解液添加7%FPN意外的发现！ 高电压下（4.5V+）的优异表现！ 在4.5V高电压体系下的表现：常规4.35V电液迅速衰减，含FPN的表现良好200040060016001400120010008001815222936435057647178859299106113120127134141148155162169176183190197204211218225232239246253260267274281288295HV-10HV-10HV-10HV-11HV-11HV-11HV-24HV-24HV-2

6、4双添加剂的筛选1600 1400120010008006004002000151101151201251三添加剂的筛选以上成果已申请发明专利，目前尚未公示，不便披露详情HV24HV24HV24HV35HV35HV35HV30HV30HV30HV39HV39高电压性能优秀的可能原因 可能是含双键结构的磷腈能够在正极表面聚合形成耐氧化性和通透性良好的保护膜，将正极与电解液适度隔离。 对此机理的研究或许有利于开发新一代的锂电溶剂。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储存厚度变化/mm储存前热厚冷厚36.0038.0040.0042.0044.0046.0048.0050.00A+FPN(5F)A+FPN(6F)B+FPN(5F)B+FPN(6F)内阻变化/毫欧储存前储存后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储存前剩余恢复4.404.354.304.254.204.154.104.054.00A+FPN(5F)A+FPN(6F)B+FPN(5F)B+FPN(6F

8、)电压 /v储存前储存后循环性能也稍有差异（4.35V循环数据）800 020406080100120循环次数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相关工作已经申请发明专利抛砖引玉的小结 氟代磷腈在锂离子电池高电压电解液表现卓越，值得关注和深入研究 在高电压电解液领域，新型溶剂或有惊喜表现 希望开发更多类型的氟代磷腈类，如四聚磷腈，多种取代基的磷腈，聚磷腈类聚合物电解质等东莞杉杉简介 杉杉科技旗