一种高温型锂电池电解液的制作方法

文档序号:11179534

(一)技术领域

本发明属于锂电池材料的技术领域,特别涉及一种高温型锂电池电解液。

(二)

背景技术:

锂离子电池因其具有电压高、比能量大、充放电寿命长、安全环保等特点,成为便携式电源和动力电池的首选。在一些航空、航天和军事领域,对锂离子电池的苛刻要求主要体现在高温性能、循环性能和安全性上,而电解液的组成是决定这些性能的关键因素之一。电解液一般使用能够溶解锂盐的非水有机酯。碳酸乙烯酯(ec)、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸丙烯酯(pc)、碳酸甲乙酯(emc)、乙酸乙酯(ea)等是目前广泛应用在锂离子电解液中的有机溶剂。

中国专利cn104953177a公开了“一种高温型锂电池电解液”,该电解液添加剂为硫酰基二丙腈,其特征在于含有两个端氰基和一个砜基,其用量基于电解液总重量的0.3wt%到5wt%。该电解液在一定程度上提高了锂离子电池的高温性能,但是其在60℃以上高温环境下的放电性能仍然较差。

电解液在电池的正、负极之间起到传导锂离子的作用,是锂电池高电压、高比能的保证,其组成是决定电池寿命、安全、倍率、高温及高温等性能的关键因素。单一溶剂很少能满足电解液的要求,目前商品化锂离子电池电解液主要由二元或三元体系组成的ec基电解液。在电池的首次充放电过程中,ec可在负极表面还原分解形成覆盖在电极表面的sei(固态电解质相界面)膜,阻止电解液进一步分解和负极材料结构崩塌。不过,由于ec熔点较高,常温下为固体,导致使用ec基电解液的锂离子电池高温性能较差。通过优化溶剂组分,降低高熔点组分ec的含量,增加低粘度、低熔点组分的含量以及改良成膜组分,能有效提高电解液高温电导率,从而达到改善锂离子电池高温性能的目的。

(三)

技术实现要素:

本发明为了弥补现有技术的不足,提供了一种高温型锂电池电解液。

本发明是通过如下技术方案实现的:

一种高温型锂电池电解液,其特征在于,由锂盐、复合溶剂和功能性添加剂组成,所述功能性添加剂含量为电解液1%~10%。

其中,所述锂盐包括无机锂盐、有机硼酸锂、磺酰亚胺类锂盐中的一种或多种的混合。

进一步,所述无机锂浓度为0.8~1.6mol/l,有机硼酸锂和磺酰亚胺类锂盐浓度各为0.1~0.5mol/l。

进一步,无机锂盐为lipf6,所述的有机硼酸锂盐为二氟草酸硼酸锂,所述的磺酰亚胺类锂盐为双氟磺酰亚胺锂。

其中,所述复合溶剂由两种或两种以上碳酸酯类有机溶剂的混合。

进一步,所述碳酸酯类有机溶剂由环状碳酸酯和线性碳酸酯组成,且环状碳酸酯和线性碳酸酯的质量比为1:1~3。

进一步,所述环状碳酸酯包括环状的碳酸乙烯酯、环状的碳酸丙烯酯的一种或多种的混合,线性碳酸酯包括碳酸二乙酯、碳酸二甲酯及碳酸甲乙酯、乙酸乙酯等中的一种或多种的混合。

其中,所述功能性添加剂包括亚硫酸酯类,氟代碳酸乙烯酯,亚硫酸丙烯酯,碳酸亚乙烯酯的一种或多种的混合。

进一步,所述功能添加剂还包括三氟均三嗪、三氟代甲基碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺内脂中的一种或几种的混合。

高温型锂电池电解液的制备方法包括以下步骤:

第一步,加入线性碳酸酯,而后加入事先融化为液体的环状碳酸酯和羧酸酯类到干净容器;

第二步,待第一步中的混合溶液温度降至15℃时,在保证温度不高于10℃情况下缓慢加入上述锂盐,持续搅拌直至溶液澄清;

第三步,加入事先融化为液体的功能添加剂继续搅拌至溶液均一澄清,转入充满惰性气体包装瓶储存待用。

本发明的有益效果是:1、本发明中的无机锂盐用于提高电池的电导率和电池的容量,亦可以改善sei结构,提升其高温导电性;磺酰亚胺类锂盐具有极高的导电性,能进一步提高电池导电性,改善高温内阻,提升锂电池高温性能;2、亚硫酸酯类能够改善电解液sei的组成和厚度,使得其电阻较小,达到提升高温性能的要求;3、添加三氟均三嗪、三氟代甲基碳酸乙烯酯和1,3-丙烷磺内脂使得电解液具有很强的耐燃能力,高温下放电更安全。

(四)具体实施方式

实施例1

将碳酸二乙酯(dec)、碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯酯(pc)按照质量比65:32:5依次加入,温度降至15℃时,在保证温度不高于10℃情况下缓慢加入锂盐,配制六氟磷酸锂浓度为1.3mol/l、双氟磺酰亚胺锂浓度为0.1mol/l、二氟草酸硼酸锂为0.1mol/l的电解液,持续搅拌直至溶液澄清,而后按照电解液总质量计算添加3%氟代碳酸乙烯酯充分搅拌,转入充满惰性气体包装瓶储存待用。

实施例2

将碳酸二乙酯(dec)、碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯酯(pc)按照质量比65:32:5依次加入,温度降至15℃时,在保证温度不高于10℃情况下缓慢加入锂盐,配制六氟磷酸锂浓度为1.3mol/l、双氟磺酰亚胺锂浓度为0.1mol/l、二氟草酸硼酸锂为0.1mol/l的电解液,持续搅拌直至溶液澄清,而后按照电解液总质量计算添加2%亚硫酸酯类,充分搅拌,转入充满惰性气体包装瓶储存待用。

实施例3

将碳酸二乙酯(dec)、碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯酯(pc)按照质量比65:32:5依次加入,温度降至15℃时,在保证温度不高于10℃情况下缓慢加入锂盐,配制六氟磷酸锂浓度为1.3mol/l、双氟磺酰亚胺锂浓度为0.1mol/l、二氟草酸硼酸锂为0.1mol/l的电解液,持续搅拌直至溶液澄清,而后按照电解液总质量计算添加2%碳酸亚乙烯酯,充分搅拌,转入充满惰性气体包装瓶储存待用。

实施例4

将碳酸二乙酯(dec)、碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯酯(pc)按照质量比65:32:5依次加入,温度降至15℃时,在保证温度不高于10℃情况下缓慢加入锂盐,配制六氟磷酸锂浓度为1.3mol/l、双氟磺酰亚胺锂浓度为0.1mol/l、二氟草酸硼酸锂为0.1mol/l的电解液,持续搅拌直至溶液澄清,而后按照电解液总质量计算添加3%亚硫酸丙烯酯,1%1,3-磺酸内脂,1%三氟均三嗪,充分搅拌,转入充满惰性气体包装瓶储存待用。

实施例5:

将碳酸二乙酯(dec)、碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯酯(pc)按照质量比65:32:5依次加入,温度降至15℃时,在保证温度不高于10℃情况下缓慢加入锂盐,配制六氟磷酸锂浓度为1.3mol/l、双氟磺酰亚胺锂浓度为0.1mol/l、二氟草酸硼酸锂为0.1mol/l的电解液,持续搅拌直至溶液澄清,而后按照电解液总质量计算添加3%氟代碳酸乙烯酯,1%1,3-磺酸内脂,1%三氟代甲基碳酸乙烯酯,而后充分搅拌,转入充满惰性气体包装瓶储存待用。

功能性添加剂包括亚硫酸酯类,氟代碳酸乙烯酯,亚硫酸丙烯酯,碳酸亚乙烯酯的一种或多种的混合;三氟均三嗪、三氟代甲基碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺内脂中的一种或几种的混合

实施例6:

将碳酸二乙酯(dec)、碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯酯(pc)按照质量比65:32:5依次加入,温度降至15℃时,在保证温度不高于10℃情况下缓慢加入锂盐,配制六氟磷酸锂浓度为1.3mol/l、双氟磺酰亚胺锂浓度为0.1mol/l、二氟草酸硼酸锂为0.1mol/l的电解液,持续搅拌直至溶液澄清,而后按照电解液总质量计算添加4%碳酸亚乙烯酯,1%三氟均三嗪,1%三氟均三嗪而后充分搅拌,转入充满惰性气体包装瓶储存待用。

实施例7:

将碳酸二乙酯(dec)、碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯酯(pc)按照质量比65:32:5依次加入,温度降至15℃时,在保证温度不高于10℃情况下缓慢加入锂盐,配制六氟磷酸锂浓度为1.3mol/l、双氟磺酰亚胺锂浓度为0.1mol/l、二氟草酸硼酸锂为0.1mol/l的电解液,持续搅拌直至溶液澄清,而后按照电解液总质量计算添加1%亚硫酸丙烯酯,5%三氟均三嗪,而后充分搅拌,转入充满惰性气体包装瓶储存待用。

实施例8:

将碳酸二乙酯(dec)、碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯酯(pc)按照质量比65:32:5依次加入,温度降至15℃时,在保证温度不高于10℃情况下缓慢加入锂盐,配制六氟磷酸锂浓度为1.3mol/l、双氟磺酰亚胺锂浓度为0.1mol/l、二氟草酸硼酸锂为0.1mol/l的电解液,持续搅拌直至溶液澄清,而后按照电解液总质量计算添加1%亚硫酸丙烯酯,3%1,3-丙烷磺内脂,而后充分搅拌,转入充满惰性气体包装瓶储存待用。

实施例9:

将碳酸二乙酯(dec)、碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯酯(pc)按照质量比65:32:5依次加入,温度降至15℃时,在保证温度不高于10℃情况下缓慢加入锂盐,配制六氟磷酸锂浓度为1.3mol/l、双氟磺酰亚胺锂浓度为0.1mol/l、二氟草酸硼酸锂为0.1mol/l的电解液,持续搅拌直至溶液澄清,而后按照电解液总质量计算添加1%亚硫酸酯类,3%氟代碳酸乙烯酯,1%三氟均三嗪,1%三氟均三嗪而后充分搅拌,转入充满惰性气体包装瓶储存待用。

将上述9个实施例中的电解液进行不同温度的导电能力测试,数据见表1。由表1可看出,本发明制备高温锂电池电解液,能够提升电解液高温下的导电能力。

另外,对上述9个实施例的电解液分别填充进设计容量为2ah的钴酸锂软包电池,进行常温以1c倍率充放500周测试,测试结果如表2;并进行高温70摄氏度搁置24h放电测试,测试结果如表3。由表2和表3可以看出本发明制备高温锂电池电解液在不影响常温循环性能的情况下能够明显改善锂电池高温性能。

表1

表2

表3

上面以举例方式对本发明进行了说明,但本发明不限于上述具体实施例,凡基于本发明所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。

再多了解一些
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