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一种耐低温高压的电解液及其制备方法

  • 国知局
  • 2024-07-31 19:03:34

本发明涉及电解液,具体涉及一种耐低温高压的电解液及其制备方法。

背景技术:

1、锂离子电池由于具有高能量密度、长寿命和环保等优点,经过多年的快速发展,已经垄断了储能领域,成为手持电子产品和电动汽车的主导电源。尽管取得了重大进展,随着电动汽车应用的发展与需求的不断提升,锂离子电池仍需要深入研究以适应不同的极端操作条件并进一步提升能量密度。

2、在低温条件下(-20℃~-40℃),锂离子电池一直存在着容量衰退严重、循环寿命短等问题,成为限制其在高海拔或高纬度地区应用以及某些国防和空间应用的主要障碍之一。一方面,粘度的急剧增加和电解液在低温下的凝固严重阻碍了体相电解液中的离子传输;另一方面,随着温度的降低,去溶剂化过程和离子在电极/电解液界面上的运动减慢,这将增加极化并降低容量。

3、提高电压可有效提升电池的能量密度。然而,传统的ec基碳酸酯电解液的稳定性较差,在高压条件下(>4.3v),电解液的氧化分解行为加剧,在正极材料表面产生更厚的cei膜,从而增大锂离子传输的界面电阻,使电极电解液的界面恶化而造成电池容量持续衰退,无法实现高能量密度电池的目标。

4、为了确保锂离子电池在低温和高压下的正常使用,一种能够解决现有电解液在低温条件下粘度大、锂离子电导率低、电解液与电极界面阻抗大、去溶剂化过程缓慢等问题和高电压下电解液易发生氧化分解、与正/负极兼容性差等问题的耐低温高压电解液亟待开发,以改善锂离子电池在高压低温下的循环寿命,减缓电池的容量损失,提高电池在高压低温充放电时的利用率。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题,本发明的目的是提供一种耐低温高压的电解液及其制备方法,以解决现有电解液在低温条件下粘度大、锂离子电导率低、电解液与电极界面阻抗大、去溶剂化过程缓慢等问题和电解液高压下易发生氧化分解、与正/负极兼容性差等问题。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下:

3、一种耐低温高压的电解液,包括主溶质、辅助化合物、主溶剂和辅助溶剂,辅助化合物为叠氮磷酸二苯酯。

4、本发明的有益效果为:本发明提供了一种耐低温高压的电解液,通过加入叠氮磷酸二苯酯作为辅助化合物的方式进行电解液的制备,有效的提高了电解液的耐低温高压效果,提高了电解液在-30℃下的离子电导率和循环容量保持率,提高了电解液在4.9v下的使用寿命,以该电解液进行电池制备,可以有效的提高电池的使用寿命,提高电池的耐高压、耐低温性能。

5、进一步地,叠氮磷酸二苯酯在电解液中的质量百分数为0.5%~5%。

6、进一步地,主溶剂为丙酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸丙烯酯中的至少一种。

7、进一步地,辅助溶剂包括氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、氟苯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯中的至少一种,主溶剂与辅助溶剂的体积比为50~90:10~50。

8、进一步地,主溶质为六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂和双三氟甲烷磺酰亚胺锂中的至少一种。

9、进一步地,主溶质在电解液中的浓度为1~1.2mol/l。

10、上述耐低温高压的电解液的制备方法,包括以下步骤:

11、将主溶剂与辅助溶剂混合后,加入主溶质和辅助化合物,然后进行搅拌混合,制得。

12、进一步地,制备过程在氩气气氛下进行,水和氧气的浓度均<0.01ppm。

13、进一步地,搅拌混合的转速为100~500rpm,时间为4~6h。

14、采用上述进一步技术方案的有益效果为:本发明制备方法简单,条件温和,成本低,适于大规模工业生产,即符合现有市场对电解液的高压、耐高温性能的要求,又具备较为广阔的应用和生产前景。

15、上述耐低温高压的电解液在制备锂离子电池中的应用。

16、本发明的有益效果为:以本发明制得的耐低温高压的电解液应用于锂离子电池的制造当中,可以有效的提高电池在低温和高压环境下的使用寿命,提高其循环使用后的容量保持率,具备优异的耐低温和高压的效果。

17、本发明具有以下有益效果:

18、本发明提供了一种耐低温高压的电解液及其制备方法,通过加入叠氮磷酸二苯酯作为辅助化合物,可以显著的提高电解液的耐低温高压效果,使得电解液在-30℃下仍然能够保持优异的离子电导率,4.9v仍能够保持较长的使用寿命,达到良好的容量保持率,有效的提高了电池的使用寿命,符合现有市场对电解液的高压、耐低温性能的要求。

技术特征:

1.一种耐低温高压的电解液,其特征在于,所述电解液包括主溶质、辅助化合物、主溶剂和辅助溶剂,所述辅助化合物为叠氮磷酸二苯酯。

2.根据权利要求1所述的耐低温高压的电解液,其特征在于,所述叠氮磷酸二苯酯在电解液中的质量百分数为0.5%~5%。

3.根据权利要求1所述的耐低温高压的电解液,其特征在于,所述主溶剂为丙酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸丙烯酯中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的耐低温高压的电解液,其特征在于,所述辅助溶剂包括氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、氟苯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯中的至少一种;所述主溶剂与所述辅助溶剂的体积比为50~90:10~50。

5.根据权利要求1所述的耐低温高压的电解液,其特征在于,所述主溶质为六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂和双三氟甲烷磺酰亚胺锂中的至少一种。

6.根据权利要求1或5所述的耐低温高压的电解液,其特征在于,所述主溶质在电解液中的浓度为1~1.2mol/l。

7.权利要求1~6任一项所述的耐低温高压的电解液的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

8.根据权利要求7所述的耐低温高压的电解液的制备方法,其特征在于,制备过程在氩气气氛下进行,水和氧气的浓度均<0.01ppm。

9.根据权利要求7所述的耐低温高压的电解液的制备方法,其特征在于,所述搅拌混合的转速为100~500rpm,时间为4~6h。

10.权利要求1~6任一项所述的耐低温高压的电解液在制备锂离子电池中的应用。

技术总结本发明公开了一种耐低温高压的电解液及其制备方法,属于电解液技术领域。上述电解液包括主溶质、辅助化合物、主溶剂和辅助溶剂,辅助化合物为叠氮磷酸二苯酯。本发明通过加入叠氮磷酸二苯酯作为辅助化合物,可以显著的提高电解液的耐低温高压效果,使得电解液在‑30℃下仍然能够保持优异的离子电导率,4.9V仍能够保持较长的使用寿命,达到良好的容量保持率,有效的提高了电池的使用寿命,符合现有市场对电解液的高压、耐低温性能的要求。技术研发人员:李尘晨,李杰,刘艳霞,折辽娜,张明昌,潘洪革受保护的技术使用者:西安工业大学技术研发日:技术公布日:2024/7/29

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