CN115966767A - 一种耐超低温锂电池电解液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锂电池技术领域，具体是一种耐超低温锂电池电解液及其制备方法，包括有机溶剂、电解质、添加剂三类，且有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯，电解质包括锂源、改性材料，添加剂包括SEI成膜添加剂、导电添加剂、低温添加剂及其余添加剂，锂源包括六氟磷酸锂、磷酸铁锂、无水氟化氢锂有机液体，改性材料包括碳酸锂、噻吩；本发明所设计的低温添加剂，在低温条件下，低温添加剂中的液态低温辐射涂料可以发热，使得该锂电池发热量提高，使得该锂电池因温度升高可以正常导电，同时配合溶于液体无水的导电硅微粉有机溶液可以提高锂电池在低温环境下的导电能力，提高锂电池的放电性能。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，具体是一种耐超低温锂电池电解液及其制备方法。
背景技术
目前，锂电池以其轻便、高能量密度、自放电小、寿命长、高放电功率和环保等优势已被广泛应用，锂电池包括正极、负极、隔膜及电解液等四大材料，而锂电池的寿命一般取决于电解液的好坏。
中国专利号CN109449485B提供一种耐超低温锂电池电解液，它包括：有机溶剂；锂盐电解质；添加剂，所述添加剂为选自溴化钾、双(三氟甲基磺酰)亚胺钠、双(三氟甲基磺酰)亚胺钾和二[双(三氟甲磺酰)亚胺]锌中的一种或多组，其质量含量为0.05％-0.15％。通过采用特定含量的溴化钾作为添加剂应用到含有锂盐电解质的有机溶剂中，使得电解液在0℃以下也具有较高的电导率，从而保证锂电池循环的正常进行，大幅提高锂电池在低温极端条件下的循环性能和安全性能。
目前，现有锂电池其自身的电子电导较低，尤其是在低温环境时锂电池几乎成为不导电的绝缘体，使得在在天气寒冷时锂电池无法满足使用的需求，因此亟需研发一种耐超低温锂电池电解液及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐超低温锂电池电解液及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明的技术方案是：一种耐超低温锂电池电解液，包括有机溶剂、电解质、添加剂三类，且有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯，所述电解质包括锂源、改性材料，所述添加剂包括SEI成膜添加剂、导电添加剂、低温添加剂及其余添加剂。
进一步地，所述锂源包括六氟磷酸锂、磷酸铁锂、无水氟化氢锂有机液体，所述改性材料包括碳酸锂、噻吩。
进一步地，所述SEI成膜添加剂为氟代碳酸乙烯酯、丙烯亚硫酸盐中的一种，所述导电添加剂为SP导电剂、石墨导电剂、CNT导电剂、科琴黑中的一种。
进一步地，所述低温添加剂为溶于液体无水的导电硅微粉有机溶液、液态低温辐射涂料。
进一步地，所述其余添加剂包括稳定添加剂、抗过充添加剂、阻燃添加剂、高电压添加剂。
一种耐超低温锂电池电解液制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.取料称量：根据生产方案用称量装置称取有机溶剂、电解质、添加剂三类材料，且称取时对材料进行分类放置；
S2.初步混合：将称取的多种有机溶剂、电解质及添加剂在氩气环境下采用搅拌机进行混合，从而得到混合的有机溶剂、电解质及添加剂；
S3.二次混合：将混合的有机溶剂、电解质及添加剂在氩气环境下依次倒入搅拌机内部，而后启动搅拌机，使得有机溶剂、电解质及添加剂混合在一起，从而得到电解液；
S4.过滤除杂：将上述得到的电解液倒入过滤装置内部，而后进行压滤处理，从而得到无杂质的电解液；
S5.成品检测：将上述制备的电解液与市面上的电解液倒入容器中，而后在室温、低温环境下进行测试以判断产品的好坏。
进一步地，所述S2中初步混合时有机溶剂中碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯为1：1.2：1：1.13：0.9。
进一步地，所述S2中电解质混合时锂源、改性材料之间的比例为1：0.8。
进一步地，所述S2添加剂混合时SEI成膜添加剂、导电添加剂、低温添加剂及其余添加剂之间比例为1-3：2-3：1-2：1-1.5。
进一步地，所述S3中有机溶剂、电解质及添加剂混合比例为1：1.2：0.8。
本发明通过改进在此提供一种耐超低温锂电池电解液及其制备方法，与现有技术相比，具有如下改进及优点：
(1)本发明所设计的低温添加剂，在低温条件下，低温添加剂中的液态低温辐射涂料可以发热，使得该锂电池发热量提高，使得该锂电池因温度升高可以正常导电，同时配合溶于液体无水的导电硅微粉有机溶液可以提高锂电池在低温环境下的导电能力。
(2)本发明所设计的碳酸锂，碳酸锂可以减少电解液在正极表面的分解，减少电解液中HF的含量及其对正极表面的腐蚀，使得锂电池循环稳定性明显提高
(3)本发明所设计的噻吩，噻吩在电压下在正极材料表面原位聚合生成了-层聚噻吩膜，聚噻吩包覆提高了材料的电导率，降低了极化阻抗。而且聚噻吩膜的包覆避免了电解液和材料表面的接触，减少了材料表面离子对电解液的催化分解，因此减少了副反应的发生，提高了循环稳定性和高倍率放电性能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释：
图1是本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面将结合附图1对本发明进行详细说明，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，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明通过改进在此提供一种耐超低温锂电池电解液，包括有机溶剂、电解质、添加剂三类，且有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯，电解质包括锂源、改性材料，添加剂包括SEI成膜添加剂、导电添加剂、低温添加剂及其余添加剂。
进一步地，锂源包括六氟磷酸锂、磷酸铁锂、无水氟化氢锂有机液体，改性材料包括碳酸锂、噻吩。
进一步地，SEI成膜添加剂为氟代碳酸乙烯酯、丙烯亚硫酸盐中的一种，导电添加剂为SP导电剂、石墨导电剂、CNT导电剂、科琴黑中的一种。
进一步地，低温添加剂为溶于液体无水的导电硅微粉有机溶液、液态低温辐射涂料。
进一步地，其余添加剂包括稳定添加剂、抗过充添加剂、阻燃添加剂、高电压添加剂。
一种耐超低温锂电池电解液制备方法，如图1所示的，包括以下步骤：
S1.取料称量：根据生产方案用称量装置称取有机溶剂、电解质、添加剂三类材料，且称取时对材料进行分类放置；
S2.初步混合：将称取的多种有机溶剂、电解质及添加剂在氩气环境下采用搅拌机进行混合，从而得到混合的有机溶剂、电解质及添加剂；
S3.二次混合：将混合的有机溶剂、电解质及添加剂在氩气环境下依次倒入搅拌机内部，而后启动搅拌机，使得有机溶剂、电解质及添加剂混合在一起，从而得到电解液；
S4.过滤除杂：将上述得到的电解液倒入过滤装置内部，而后进行压滤处理，从而得到无杂质的电解液；
S5.成品检测：将上述制备的电解液与市面上的电解液倒入容器中，而后在室温、低温环境下进行测试以判断产品的好坏。
进一步地，S2中初步混合时有机溶剂中碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯为1：1.2：1：1.13：0.9。
进一步地，S2中电解质混合时锂源、改性材料之间的比例为1：0.8。
进一步地，S2添加剂混合时SEI成膜添加剂、导电添加剂、低温添加剂及其余添加剂之间比例为1：2：1：1.5。
进一步地，S3中有机溶剂、电解质及添加剂混合比例为1：1.2：0.8。
实施例一
一种耐超低温锂电池电解液制备方法，包括以下步骤：
S1.取料称量：根据生产方案用称量装置称取有机溶剂、电解质、添加剂三类材料，且称取时对材料进行分类放置；
S2.初步混合：将称取的多种有机溶剂、电解质及添加剂在氩气环境下采用搅拌机进行混合，从而得到混合的有机溶剂、电解质及添加剂，此时有机溶剂中碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯为1：1.2：1：1.13：0.9，电解质混合时锂源、改性材料之间的比例为1：0.8，添加剂混合时SEI成膜添加剂、导电添加剂、低温添加剂及其余添加剂之间比例为1：2：1：1.5；
S3.二次混合：将混合的有机溶剂、电解质及添加剂在氩气环境下依次倒入搅拌机内部，此时有机溶剂、电解质及添加剂混合比例为1：1.2：0.8，而后启动搅拌机，使得有机溶剂、电解质及添加剂混合在一起，从而得到电解液；
S4.过滤除杂：将上述得到的电解液倒入过滤装置内部，而后进行压滤处理，从而得到无杂质的电解液；
S5.成品检测：将上述制备的电解液与市面上的电解液倒入容器中，而后在室温、低温环境下进行测试以判断产品的好坏。
| 添加材料 | 100圈容量保持率 | 100圈容量保持率 | |
| 市面 | 无 | 73％(低温) | 96％(常温) |
| 实施例一 | 低温电阻材料、改性银粉 | 97％(低温) | 97％(常温) |
上述实施例中，实施例一为较佳实施例，此实施例电池电芯的循环稳定性最高。
工作原理：根据生产方案用称量装置称取有机溶剂、电解质、添加剂三类材料，且称取时对材料进行分类放置；将称取的多种有机溶剂、电解质及添加剂在氩气环境下采用搅拌机进行混合，从而得到混合的有机溶剂、电解质及添加剂，此时有机溶剂中碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯为1：1.2：1：1.13：0.9，电解质混合时锂源、改性材料之间的比例为1：0.8，添加剂混合时SEI成膜添加剂、导电添加剂、低温添加剂及其余添加剂之间比例为1：2：1：1.5；将混合的有机溶剂、电解质及添加剂在氩气环境下依次倒入搅拌机内部，此时有机溶剂、电解质及添加剂混合比例为1：1.2：0.8，而后启动搅拌机，使得有机溶剂、电解质及添加剂混合在一起，从而得到电解液；将上述得到的电解液倒入过滤装置内部，而后进行压滤处理，从而得到无杂质的电解液；将上述制备的电解液与市面上的电解液倒入容器中，而后在室温、低温环境下进行测试以判断产品的好坏。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种耐超低温锂电池电解液，其特征在于：包括有机溶剂、电解质、添加剂三类，且有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯，所述电解质包括锂源、改性材料，所述添加剂包括SEI成膜添加剂、导电添加剂、低温添加剂及其余添加剂。
2.根据权利要求1所述的一种耐超低温锂电池电解液，其特征在于：所述锂源包括六氟磷酸锂、磷酸铁锂、无水氟化氢锂有机液体，所述改性材料包括碳酸锂、噻吩。
3.根据权利要求1所述的一种耐超低温锂电池电解液，其特征在于：所述SEI成膜添加剂为氟代碳酸乙烯酯、丙烯亚硫酸盐中的一种，所述导电添加剂为SP导电剂、石墨导电剂、CNT导电剂、科琴黑中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种耐超低温锂电池电解液，其特征在于：所述低温添加剂为于液体无水的导电硅微粉有机溶液、液态低温辐射涂料。
5.根据权利要求1所述的一种耐超低温锂电池电解液，其特征在于：所述其余添加剂包括稳定添加剂、抗过充添加剂、阻燃添加剂、高电压添加剂。
6.一种耐超低温锂电池电解液制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.取料称量：根据生产方案用称量装置称取有机溶剂、电解质、添加剂三类材料，且称取时对材料进行分类放置；
S2.初步混合：将称取的多种有机溶剂、电解质及添加剂在氩气环境下采用搅拌机进行混合，从而得到混合的有机溶剂、电解质及添加剂；
S3.二次混合：将混合的有机溶剂、电解质及添加剂在氩气环境下依次倒入搅拌机内部，而后启动搅拌机，使得有机溶剂、电解质及添加剂混合在一起，从而得到电解液；
S4.过滤除杂：将上述得到的电解液倒入过滤装置内部，而后进行压滤处理，从而得到无杂质的电解液；
S5.成品检测：将上述制备的电解液与市面上的电解液倒入容器中，而后在室温、低温环境下进行测试以判断产品的好坏。
7.根据权利要求6所述的一种耐超低温锂电池电解液制备方法，其特征在于：所述S2中初步混合时有机溶剂中碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯为1：1.2：1：1.13：0.9。根据权利要求6所述的一种耐超低温锂电池电解液制备方法，其特征在于：所述S2中电解质混合时锂源、改性材料之间的比例为1：0.8。
8.根据权利要求6所述的一种耐超低温锂电池电解液制备方法，其特征在于：所述S2添加剂混合时SEI成膜添加剂、导电添加剂、低温添加剂及其余添加剂之间比例为1-3：2-3：1-2：1-1.5。
9.根据权利要求6所述的一种耐超低温锂电池电解液制备方法，其特征在于：所述S3中有机溶剂、电解质及添加剂混合比例为1：1.2：0.8。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN117039166A (zh) * | 2023-09-08 | 2023-11-10 | 海南思瑞新能源科技有限公司 | 一种适用于低温运行的钾离子电池电解液 |
| CN117175017A (zh) * | 2023-08-10 | 2023-12-05 | 山东泰一新能源股份有限公司 | 一种锂电池用低温电解液 |
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2023
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