一种用于锂原电源的宽温域电解液及制备方法与流程

本发明属于锂原电源，涉及一种用于锂原电源的宽温域电解液及制备方法，特别是锂铬基金属氧化物电池的宽温域电解液及制备方法。

背景技术：

1、在追求零排放社会的过程中，对储能电源的要求越来越高，在众多储能电源中，锂铬基金属氧化物电池由于其具有极高的放电能量和极低的自放电率在特种领域得到了较为广泛的应用。

2、锂铬基金属氧化物基于嵌入-转化反应机制，首次放电时具有641mah/g的高理论比容量，同时具有较好的导电性，因而具有广泛的应用前景。

3、现有的锂铬基金属氧化物电池难以同时兼顾低温(≤-40℃)和高温(≥55℃)，电解液作为锂电池中的重要组成部分，起着传导离子的作用，电解液的成分对锂铬基金属氧化物电池的宽温域领域的应用具有较大的影响。

技术实现思路

1、本发明为解决现有的锂铬基金属氧化物电池性能难以兼顾低温和高温的问题而提出一种用于锂原电源的宽温域电解液及制备方法。

2、本发明是这样实现的，一种用于锂原电源的宽温域电解液的制备方法，包括以下步骤：

3、(1)将lifsi溶解在溶剂中，进行搅拌，锂盐浓度的范围为0.8-1.5m，得到混合溶液1；

4、(2)向混合溶液1中加入稀释剂，稀释剂与溶剂的体积比为1：1-1：5，搅拌得到混合溶液2；

5、(3)向混合溶液2中加入低温添加剂，低温添加剂体积占比混合溶液2的0.1％-5％，搅拌得到混合溶液3；

6、(4)向混合溶液3中加入高温添加剂，高温添加剂体积占比混合溶液3的0.1％-5％，搅拌后得到用于锂原电源，特别是铬基金属氧化物的宽温域电解液。

7、步骤(1)中，以100-500r/min的转速进行磁力搅拌0.1-2h。

8、步骤(2)中，以200-600r/min的转速进行磁力搅拌0.2-1.2h。

9、步骤(3)中，以100-600r/min的转速进行磁力搅拌0.3-0.8h。

10、步骤(4)中，以200-600r/min的转速进行磁力搅拌0.3-0.8h。

11、所述溶剂是小分子醚类，包括乙二醇二甲醚(dme)、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚(tegdme)、四氢呋喃(thf)、二甲基甲酰胺(dmf)、二甲基亚砜(dmso)中的至少一种。

12、所述稀释剂为2,2,2-三氟乙基醚(btfe)、1,1,2,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚(tte)、四氟环氧乙烷(tfeo)中的至少一种。

13、所述低温添加剂是羧酸酯类如丙酸甲酯(mp)、甲酸甲酯(mf)、乙酸乙酯(ea)、乙酸甲酯(ma)中的至少一种，所述高温添加剂是磷酸三丙炔酯(tpp)、亚磷酸三丙烯酯(tap)、1,3-丙烷磺内酯(ps)、硫酸亚乙烯酯(dtd)等阻燃剂中的至少一种。

14、在水浓度和氧浓度低于0.01ppm的手套箱内操作步骤(1)-(4)；所述lifsi、溶剂、稀释剂、低温添加剂和高温添加剂均为超干级别。

15、如上述的制备方法制得的用于锂原电源的宽温域电解液。

16、与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：本发明利用强弱溶剂复合的溶剂设计思路，利用多相协同作用促进电解液的宽温域性能，醚类体系具有低粘度(-1mpa·s)、溶盐性高、对锂金属稳定性强等特性，具有极好的化学惰性、低粘度、低表面张力以及耐低温的性能，且具有无毒、无腐蚀性、挥发无残留等特性，稀释剂具有较低的ε值，这样它就不能与主溶剂分子竞争配位到li+，形成高效的锂离子界面脱溶剂化能力，同时，含氟溶剂具有较强的电负性和弱极性，在溶剂分子中引入氟元素可以增强溶剂的吸电子能力，能够保证氟代溶剂在高电位下的电化学稳定性，同时，氟代溶剂的凝固点降低、闪点提高，氧化稳定性提高以及电解液与电极之间的兼容性增强，相应地提高了电解液的高低温性能、抗氧化性能等。

技术特征：

1.一种用于锂原电源的宽温域电解液的制备方法，其特征是，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述用于锂原电源的宽温域电解液的制备方法，其特征是，步骤(1)中，以100-500r/min的转速进行磁力搅拌0.1-2h。

3.根据权利要求1所述用于锂原电源的宽温域电解液的制备方法，其特征是，步骤(2)中，以200-600r/min的转速进行磁力搅拌0.2-1.2h。

4.根据权利要求1所述用于锂原电源的宽温域电解液的制备方法，其特征是，步骤(3)中，以100-600r/min的转速进行磁力搅拌0.3-0.8h。

5.根据权利要求1所述用于锂原电源的宽温域电解液的制备方法，其特征是，步骤(4)中，以200-600r/min的转速进行磁力搅拌0.3-0.8h。

6.根据权利要求1所述用于锂原电源的宽温域电解液的制备方法，其特征是，所述溶剂是小分子醚类，包括乙二醇二甲醚(dme)、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚(tegdme)、四氢呋喃(thf)、二甲基甲酰胺(dmf)、二甲基亚砜(dmso)中的至少一种。

7.根据权利要求1所述用于锂原电源的宽温域电解液的制备方法，其特征是，所述稀释剂为2,2,2-三氟乙基醚(btfe)、1,1,2,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚(tte)、四氟环氧乙烷(tfeo)中的至少一种。

8.根据权利要求1所述用于锂原电源的宽温域电解液的制备方法，其特征是，所述低温添加剂是羧酸酯类如丙酸甲酯(mp)、甲酸甲酯(mf)、乙酸乙酯(ea)、乙酸甲酯(ma)中的至少一种，所述高温添加剂是磷酸三丙炔酯(tpp)、亚磷酸三丙烯酯(tap)、1,3-丙烷磺内酯(ps)、硫酸亚乙烯酯(dtd)等阻燃剂中的至少一种。

9.根据权利要求1所述用于锂原电源的宽温域电解液的制备方法，其特征是，在水浓度和氧浓度低于0.01ppm的手套箱内操作步骤(1)-(4)；所述lifsi、溶剂、稀释剂、低温添加剂和高温添加剂均为超干级别。

10.如权利要求1-9任一项所述的制备方法制得的用于锂原电源的宽温域电解液。

技术总结本发明公开了一种用于锂原电源的宽温域电解液及制备方法，属于锂原电源技术领域，将LiFSI溶解在溶剂中，进行搅拌，锂盐浓度的范围为0.8‑1.5M，得到混合溶液；向混合溶液中加入稀释剂，搅拌；加入低温添加剂，搅拌；加入高温添加剂，搅拌后得到用于铬基金属氧化物的宽温域电解液。在溶剂分子中引入氟元素可以增强溶剂的吸电子能力，保证氟代溶剂在高电位下的电化学稳定性，同时，氟代溶剂的凝固点降低、闪点提高，氧化稳定性提高以及电解液与电极之间的兼容性增强，相应地提高了电解液的高低温性能、抗氧化性能等。技术研发人员：纪伟伟,高鹏,王赫,孟占昆受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第十八研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/25