一种锂电池电解液添加剂制备方法及制备装置与流程

本发明涉及锂电池电解液技术领域，特别涉及一种锂电池电解液添加剂制备方法及检测装置。

背景技术：

锂离子电池电解液作为锂离子电池四大关键材料（正极、负极、隔膜、电解液）之一，对电池的工作温度范围、循环效率、比容量、安全性能和生产成本等都至关重要，它在电池中承担着正负极之间传输电荷的作用，号称锂离子电池的血液。锂离子电池的电解液分为液体、固体和熔岩电解质三类。液体电解质又分为无机液体电解质和有机液体电解质，固体电解质分为无机固体电解质和有机固体电解质。常用的锂离子电池电解液，一般由有机溶剂和电解质组成，锂离子电池对溶剂的要求有安全性、氧化稳定性、与负极的相容性、导电性等，总体要求溶剂具有较高的介电常数、较低的粘度等特征。由于锂离子电池负极的电位与锂接近，比较活泼，在水溶液体系中不稳定，必须使用非水、非质子性有机溶剂作为锂离子的载体。

为了保证锂离子电池电解液的各项性能的稳定性通常会向锂离子电池电解液中添加各种添加剂。由于添加剂能够对电池性能产生很大的影响，在普通电解液中加入一些功能添加剂，便可使锂离子电池使用不同的工作环境，提高其工作性能。锂电池电解液添加剂的种类繁多，几乎每种添加剂都有一种或多种功能来改善锂电池的性能。添加剂按照功能区分分内阻燃添加剂、成膜添加剂、导电添加剂、控制电解液中水和hf含量的添加剂、过充保护添加剂。碳酸亚乙烯酯是目前研究最深入效果最理想的用于锂离子电池电解液中的有机成膜添加剂，其添加于电机也产品中能有效改善锂离子电池的固体电解质相界面膜的性能，提高锂离子电池的初始容量及循环寿命，改善锂离子电池的安全性能及存储性能。但是现有的碳酸亚乙烯酯合成工艺中使用强挥发性溶剂，有强烈致癌作用，并且生产条件要求苛刻，生产难度高。

技术实现要素：

为克服相关技术中存在的问题，本发明提供一种锂电池电解液添加剂制备方法及检测装置，生产过程更安全，降低生产难度。

本发明实施例第一方面公开了一种锂电池电解液添加剂制备方法，所述锂电池电解液添加剂制备方法包括以下步骤：

将碳酸乙烯酯融化后加入到四口烧瓶中，装上回流冷凝管和温度计，第一预设温度条件下水浴，通入氯气，加入偶氮二异丁酸二甲酯，达到一次反应液；

将所述一次反应液用碳酸氢钠中和至中性，分液，取下层有机相，蒸馏得到中间化合物；

将碳酸二甲酯和三乙胺加入到四口烧瓶中，装上回流冷凝管和温度计，第二预设温度条件下水浴，加入2，3，4-三叔丁基苯酚，将所述中间化合物滴入四口烧瓶中，反应4-5h，冷却抽滤，收集滤液，旋转蒸发仪去除滤液中的碳酸二甲酯和三乙胺，精馏得到碳酸亚乙烯酯。

可选的，所述第一预设温度为80℃-90℃。

可选的，所述通入氯气时间为3-4h，所述加入偶氮二异丁酸二甲酯为每1.5-2h加入0.2g偶氮二异丁酸二甲酯。

可选的，所述第二预设温度为40℃-45℃。

可选的，所述将所述中间化合物滴入四口烧瓶中采用恒压滴液漏斗，滴入时间为0.5h。

可选的，所述三乙胺和所述中间化合物的摩尔比为：1：1.2。

应用第一方面提供的一种锂电池电解液添加剂制备方法，本申请应用了偶氮二异丁酸二甲酯作为偶氮类引发剂，其作为偶氮类聚合物引发剂不含氰基，引发活性适中，聚合反应容易控制，本申请还应用了碳酸二甲酯作为小区反应的溶剂，是产物比较容易分离，并且碳酸二甲酯不会影响电解液的性能，本申请以碳酸乙烯酯作为原料，氯气作为气态的氯气作为氯化试剂，在无溶剂条件下进行氯化，利用不含氰基的偶氮二异丁酸二甲酯代替紫外线引发，本发明提供锂电池电解液添加剂制备方法生产过程更安全，降低生产难度。

根据本公开的第二方面，提供一种锂电池电解液添加剂制备装置，所述装置用于将所述中间化合物滴入四口烧瓶中，包括：滴瓶本体、限流装置以及控流装置，所述限流装置设置于所述滴瓶本体的顶部，所述控流装置设置于所述滴瓶本体的侧壁上，；

所述滴瓶本体的内部设置有隔板，所述滴瓶本体的内部被所述隔板分为两个独立的空间：第一腔体和第二腔体，所述隔板设置有第一通孔，所述第一腔体和所述第二腔体通过所述第一通孔相连通，所述隔板的顶部设置有凹槽，所述第一腔体用于盛放溶液，所述限流装置的一端设置于所述第一腔体的外部，所述限流装置的另一端设置于所述第一腔体的内部，所述限流装置设置于所述第一腔体的内部的一端与所述凹槽相接触，所述第一腔体的内部的一端的形状与所述凹槽的形状相匹配；

所述第二腔体的底部设置有第二通孔，所述第二腔体的内部与所述控流装置相连通，所述控流装置包括：抽气泵和压力监控装置，所述抽气泵用于抽出所述第二腔体的空气，所述压力监控装置用于监控第二腔体的内部压力并控制抽气泵的工作。

可选的，所述滴瓶本体的底部设置有防溅罩。

可选的，所述第二腔体的底部靠近所述滴瓶本体侧壁的侧边的到所述滴瓶本体底部的高度大于所述第二通孔的顶部到所述滴瓶本体底部的高度。

可选的，所述第二通孔的直径沿滴液方向逐渐减小。

第二方面示出的一种锂电池电解液添加剂制备装置，所述装置用于将所述中间化合物滴入四口烧瓶中，包括：滴瓶本体、限流装置以及控流装置，所述限流装置设置于所述滴瓶本体的顶部，所述控流装置设置于所述滴瓶本体的侧壁上，所述滴瓶本体的内部设置有隔板，所述滴瓶本体的内部被所述隔板分为两个独立的空间：第一腔体和第二腔体，所述隔板设置有第一通孔，所述第一腔体和所述第二腔体通过所述第一通孔相连通，所述隔板的顶部设置有凹槽，所述第一腔体用于盛放溶液，所述限流装置的一端设置于所述第一腔体的外部，所述限流装置的另一端设置于所述第一腔体的内部，所述限流装置设置于所述第一腔体的内部的一端与所述凹槽相接触，所述第一腔体的内部的一端的形状与所述凹槽的形状相匹配，所述第二腔体的底部设置有第二通孔，所述第二腔体的内部与所述控流装置相连通，所述控流装置包括：抽气泵和压力监控装置，所述抽气泵用于抽出所述第二腔体的空气，所述压力监控装置用于监控第二腔体的内部压力并控制抽气泵的工作；工作时，首先开启抽气泵，气泵抽出第二腔体内部的空气，第二腔体内部的空气减少气压下降，此时将限流装置从凹槽部位移出，第一腔体的气压大于第二腔体的内部气压，再加上重力的作用，溶液经由第一通孔流向第二腔体，通过压力监控装置，可以调节第二腔体的气压从而调节溶液的流量，溶液经过第二通孔流出；第二方面示出的一种锂电池电解液添加剂制备装置能够精准的控制溶液的滴出量，保证反应的最佳效果，使得生产过程更加安全，降低生产难度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种锂电池电解液添加剂制备方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种锂电池电解液添加剂制备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例一

参见图1，为本发明实施例提供的一种锂电池电解液添加剂制备方法，其特征在于，所述锂电池电解液添加剂制备方法包括以下步骤：

将碳酸乙烯酯融化后加入到四口烧瓶中，装上回流冷凝管和温度计，第一预设温度条件下水浴，通入氯气，加入偶氮二异丁酸二甲酯，达到一次反应液；

将所述一次反应液用碳酸氢钠中和至中性，分液，取下层有机相，蒸馏得到中间化合物；

将碳酸二甲酯和三乙胺加入到四口烧瓶中，装上回流冷凝管和温度计，第二预设温度条件下水浴，加入2，3，4-三叔丁基苯酚，将所述中间化合物滴入四口烧瓶中，反应4-5h，冷却抽滤，收集滤液，旋转蒸发仪去除滤液中的碳酸二甲酯和三乙胺，精馏得到碳酸亚乙烯酯。

实施例一提供的锂电池电解液添加剂制备方法，应用了偶氮二异丁酸二甲酯作为偶氮类引发剂，其作为偶氮类聚合物引发剂不含氰基，引发活性适中，聚合反应容易控制，本申请还应用了碳酸二甲酯作为小区反应的溶剂，是产物比较容易分离，并且碳酸二甲酯不会影响电解液的性能，本申请以碳酸乙烯酯作为原料，氯气作为气态的氯气作为氯化试剂，在无溶剂条件下进行氯化，利用不含氰基的偶氮二异丁酸二甲酯代替紫外线引发，本发明提供锂电池电解液添加剂制备方法生产过程更安全，降低生产难度。

实施例二为本发明优选的实施例提供的一种锂电池电解液添加剂制备方法，所述锂电池电解液添加剂制备方法包括以下步骤：

将碳酸乙烯酯融化后加入到四口烧瓶中，装上回流冷凝管和温度计，80℃-90℃温度条件下水浴，通入氯气，加入偶氮二异丁酸二甲酯，达到一次反应液；

将所述一次反应液用碳酸氢钠中和至中性，分液，取下层有机相，蒸馏得到中间化合物；

将碳酸二甲酯和三乙胺加入到四口烧瓶中，装上回流冷凝管和温度计，第二预设温度条件下水浴，加入2，3，4-三叔丁基苯酚，将所述中间化合物滴入四口烧瓶中，反应4-5h，冷却抽滤，收集滤液，旋转蒸发仪去除滤液中的碳酸二甲酯和三乙胺，精馏得到碳酸亚乙烯酯。

经过试验将碳酸乙烯酯融化后加入到四口烧瓶中，装上回流冷凝管和温度计，第一预设温度条件下水浴，通入氯气，加入偶氮二异丁酸二甲酯，达到一次反应液，该第一预设温度低于80℃时又比较高的收率，但随着温度的降低，反应时间大大延长，温度高于80℃时收率下降，但当温度高于80℃时，反应速度非常快，综合考虑反应时间及收率的关系，80℃-90℃的温度最合适。

实施例三为本发明优选的实施例提供的一种锂电池电解液添加剂制备方法，将碳酸乙烯酯融化后加入到四口烧瓶中，装上回流冷凝管和温度计，第一预设温度条件下水浴，通入氯气，加入偶氮二异丁酸二甲酯，达到一次反应液；

将所述一次反应液用碳酸氢钠中和至中性，分液，取下层有机相，蒸馏得到中间化合物；

将碳酸二甲酯和三乙胺加入到四口烧瓶中，装上回流冷凝管和温度计，第二预设温度条件下水浴，加入2，3，4-三叔丁基苯酚，将所述中间化合物滴入四口烧瓶中，反应4-5h，冷却抽滤，收集滤液，旋转蒸发仪去除滤液中的碳酸二甲酯和三乙胺，精馏得到碳酸亚乙烯酯；

所述通入氯气时间为3-4h，所述加入偶氮二异丁酸二甲酯为每1.5-2h加入0.2g偶氮二异丁酸二甲酯。

每次添加的偶氮二异丁酸二甲酯的量影响的主要是反应时间，用量过少，引发效率降低，反应时间相应的会延长，用量过多虽然时间缩短，但除了会导致二氯代碳酸乙烯酯含量增加外，也会造成引发剂的浪费增加成本。所以加入偶氮二异丁酸二甲酯为每1.5-2h加入0.2g偶氮二异丁酸二甲酯最合适。

实施例四为本发明优选的实施例提供的一种锂电池电解液添加剂制备方法，将碳酸乙烯酯融化后加入到四口烧瓶中，装上回流冷凝管和温度计，第一预设温度条件下水浴，通入氯气，加入偶氮二异丁酸二甲酯，达到一次反应液；

将所述一次反应液用碳酸氢钠中和至中性，分液，取下层有机相，蒸馏得到中间化合物；

将碳酸二甲酯和三乙胺加入到四口烧瓶中，装上回流冷凝管和温度计，40℃-45℃温度条件下水浴，加入2，3，4-三叔丁基苯酚，将所述中间化合物滴入四口烧瓶中，反应4-5h，冷却抽滤，收集滤液，旋转蒸发仪去除滤液中的碳酸二甲酯和三乙胺，精馏得到碳酸亚乙烯酯。40℃-45℃温度条件下水浴，加入2，3，4-三叔丁基苯酚，反应时间和反应效率均为较合适的条件。

实施例五为本发明优选的实施例提供的一种锂电池电解液添加剂制备方法，将碳酸乙烯酯融化后加入到四口烧瓶中，装上回流冷凝管和温度计，第一预设温度条件下水浴，通入氯气，加入偶氮二异丁酸二甲酯，达到一次反应液；

将所述一次反应液用碳酸氢钠中和至中性，分液，取下层有机相，蒸馏得到中间化合物；

将碳酸二甲酯和三乙胺加入到四口烧瓶中，装上回流冷凝管和温度计，第二预设温度条件下水浴，加入2，3，4-三叔丁基苯酚，将所述中间化合物滴入四口烧瓶中，反应4-5h，冷却抽滤，收集滤液，旋转蒸发仪去除滤液中的碳酸二甲酯和三乙胺，精馏得到碳酸亚乙烯酯。

其中，所述将所述中间化合物滴入四口烧瓶中采用恒压滴液漏斗，滴入时间为0.5h。采用恒压滴液漏斗能够保证滴液匀速即每次所添加的量保持一致，能够保证反应的良好进行。

实施例六为本发明优选的实施例提供的一种锂电池电解液添加剂制备方法，将碳酸乙烯酯融化后加入到四口烧瓶中，装上回流冷凝管和温度计，第一预设温度条件下水浴，通入氯气，加入偶氮二异丁酸二甲酯，达到一次反应液；

将所述一次反应液用碳酸氢钠中和至中性，分液，取下层有机相，蒸馏得到中间化合物；

将碳酸二甲酯和三乙胺加入到四口烧瓶中，装上回流冷凝管和温度计，第二预设温度条件下水浴，加入2，3，4-三叔丁基苯酚，将所述中间化合物滴入四口烧瓶中，反应4-5h，冷却抽滤，收集滤液，旋转蒸发仪去除滤液中的碳酸二甲酯和三乙胺，精馏得到碳酸亚乙烯酯。

其中，所述三乙胺和所述中间化合物的摩尔比为：1：1.2。经过试验，当三乙胺与中间化合物的摩尔比为1:1.0时收率最低，在1：1.2时处有最大值，继续增加三乙胺的用量，收率有所下降，所以三乙胺和所述中间化合物的摩尔比优选为：1：1.2。

第二方面示出的一种锂电池电解液添加剂制备装置，所述装置所述装置用于将所述中间化合物滴入四口烧瓶中，包括：滴瓶本体1、限流装置2以及控流装置3，所述限流装置2设置于所述滴瓶本体1的顶部，所述控流装置3设置于所述滴瓶本体1的侧壁上，；

所述滴瓶本体1的内部设置有隔板13，所述滴瓶本体1的内部被所述隔板13分为两个独立的空间：第一腔体11和第二腔体12，所述隔板13设置有第一通孔131，所述第一腔体11和所述第二腔体12通过所述第一通孔131相连通，所述隔板13的顶部设置有凹槽132，所述第一腔体11用于盛放溶液，所述限流装置2的一端设置于所述第一腔体11的外部，所述限流装置2的另一端设置于所述第一腔体11的内部，所述限流装置2设置于所述第一腔体11的内部的一端与所述凹槽132相接触，所述第一腔体11的内部的一端的形状与所述凹槽132的形状相匹配；

所述第二腔体12的底部设置有第二通孔121，所述第二腔体12的内部与所述控流装置3相连通，所述控流装置3包括：抽气泵31和压力监控装置32，所述抽气泵31用于抽出所述第二腔体12的空气，所述压力监控装置32用于监控第二腔体12的内部压力并控制抽气泵31的工作。

工作时，首先开启抽气泵31，抽气泵31抽出第二腔体12内部的空气，第二腔体12内部的空气减少气压下降，此时将限流装置2从凹槽132部位移出，第一腔体11的气压大于第二腔体12的内部气压，再加上重力的作用，溶液经由第一通孔131流向第二腔体12，通过压力监32控装置，可以调节第二腔体12的气压从而调节溶液的流量，溶液经过第二通孔121流出；第二方面示出的一种锂电池电解液添加剂制备装置能够精准的控制溶液的滴出量，保证反应的最佳效果，使得生产过程更加安全，降低生产难度。

作为优选的实施例，所述滴瓶本体1的底部设置有防溅罩122。在化学反应中，有些溶剂有强烈的腐蚀作用，设置防溅罩122，可以防止滴入溶剂时溶剂飞溅，对人体造成伤害。

作为优选的实施例，所述第二腔体12的底部靠近所述滴瓶本体1侧壁的侧边的到所述滴瓶本体1底部的高度大于所述第二通孔121的顶部到所述滴瓶本体1底部的高度。这种结构可以防止溶剂在第二腔体12的底部残留。

作为优选的实施例，所述第二通孔121的直径沿滴液方向逐渐减小。渐变的半径可以减缓溶剂滴出的速度，也可以进一步的防止飞溅。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由上面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确流程，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。