[发明专利]一种锂离子电池的电解液及其制备方法有效
申请号: | 202110645774.X | 申请日: | 2021-06-10 |
公开(公告)号: | CN113206299B | 公开(公告)日: | 2022-11-08 |
发明(设计)人: | 鲁伊恒;江振宇;吴跃旭 | 申请(专利权)人: | 安徽理工大学 |
主分类号: | H01M10/0569 | 分类号: | H01M10/0569;H01M10/0568;H01M10/0525 |
代理公司: | 安徽合肥华信知识产权代理有限公司 34112 | 代理人: | 余成俊 |
地址: | 232001 *** | 国省代码: | 安徽;34 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 锂离子电池 电解液 及其 制备 方法 | ||
本发明公开了一种锂离子电池的电解液,包括有机溶剂和溶质,有机溶剂是由碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、氟代碳酸乙烯酯、二甲基亚砜共五种组分混合而成的混合溶液;溶质包括锂盐、离子液体共两种组分,或者是锂盐、离子液体、氟化锂三种组分,其中离子液体为N‑辛基吡啶四氟硼酸盐。本发明还公开了电解液的制备方法。本发明中通过采用N‑辛基吡啶四氟硼酸盐作为离子液体,能够有效形成SEI膜,但会导致电解液电导率下降,因此再加入氟化锂改善电解液的电导率,进而提高了电解液的性能。
技术领域
本发明涉及锂离子电池电解液领域,具体是一种锂离子电池的电解液及其制备方法。
背景技术
目前广泛使用的锂离子电池主要由易燃有机电解液,如碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)和氟代碳酸乙烯酯(FEC)的混合物、作为氧化剂的活性含氧正极如LiCoO2和能够助燃的石墨负极组成。当电池遇到异常情况如过度充电、内部短路或机械损坏,电池温度会增大,而电池内部的放热化学反应速率也会增加,形成一种恶性正反馈循环;锂离子电池内部的电解液本质上是易燃溶剂,当温度持续上升到一定程度时就会导致起火燃烧,这对于大型电池组而言将是严重的灾难。所以,降低有机电解液的易燃性是一种比较好的策略,来保护电池安全。
目前,用于降低锂离子电池易燃性通常的策略有:1)加入阻燃剂:从电解液入手是解决锂电池安全问题的方法之一,在电解液中添加高溶解度、不易燃的溶剂如磷酸酯和氟代酯类等,可以让电解液具有较好的阻燃性,从而提高电池的安全性。2)加入离子液体:离子液体是一种非挥发性溶剂,具有良好的热稳定性、化学稳定性和电化学稳定性,可以作为独立电解质、添加剂、凝胶聚合物电解质中的填充剂等。
离子液体在结构上是由阴阳离子组成,离子之间通过库仑力相互作用。由于离子间的强静电作用,离子液体与传统有机溶剂相比具有更高的黏度。离子液体通常比较粘稠,表现出低蒸气压和强的过冷倾向。而低蒸气压会使离子液体不易燃,离子液体的不易燃性质是人们将离子液体用作锂离子电池电解液阻燃剂的主要原因之一。纯离子液体电解质通常无法在石墨负极上形成有效的SEI膜,所以不可避免地会在石墨负极上发生还原分解或将阳离子嵌入石墨中,致使电池不能正常充放电。为了增强离子液体与石墨负极的相容性,通常将有机添加剂如碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和EMC(碳酸甲乙酯)等引入离子液体电解质中,用来优化石墨负极与离子液体之间的界面性能。离子液体的特性可以通过阳离子和阴离子的各种结构变化进行修饰。
离子液体存在高粘度导致的电池低速率、低Li+迁移数以及成本高等缺点,如普遍存在电导率下降的问题,此外锂离子电池安全问题仍然需要解决。LiPF6是一种广泛使用的锂离子电池电解质材料,具有良好的导电性和电化学稳定性,但是其热稳定性较差,当储存温度过高时易分解生成PF5气体,影响电解液的化学性质和电化学性能,而且LiPF6易水解,导致其与水反应释放HF气体,对 LiCoO2或LiMn2O4的循环性能有不良影响。LiPF6在不同条件下的耐热稳定性仍然没有解决,为此在添加离子液体后解决锂离子电池电解液的电导率下降,提高 LiPF6的热稳定性、抑制降解和退化是锂离子电池领域急需解决的难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种锂离子电池的电解液及其制备方法,以解决现有技术锂离子电池加入离子液体存在无法形成有效SEI膜的问题。
为了达到上述目的,本发明所采用的技术方案为:
本发明一种锂离子电池的电解液,包括有机溶剂和溶质,溶质溶解于有机溶剂中形成摩尔浓度为3.7-5.1mo1/L的溶液,最优值为4.0mol/L。
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