一种电解质及锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供一种电解质，包括0.5～4mol/L的无机锂盐、3～15wt％硅烷改性的无机填料和溶剂；所述硅烷改性的无机填料所使用的硅烷为YSiX3，其中，Y选自烷基、氧代烷基、氨基或苯基；X选自烷基或烷氧基；所述硅烷改性的无机填料所使用的无机填料选自硅酸盐、碳酸盐、碳化物、硫酸盐、硫化物、钛酸盐、氧化物、氢氧化物和金属无机填料中的一种或几种。本发明专利技术中的电解质为一种半固态、准固态电解质，本发明专利技术添加硅烷改性的三氧化二铝增加液态电解液粘稠度，降低溶液流动性，避免液态溶液易泄露隐患，且改善电池安全性，并且能够承受较高的电压。本发明专利技术还提供了一种锂离子电池。

Electrolyte and lithium ion battery

The invention provides an electrolyte, comprising 0.5 ~ 4mol/L, 3 ~ 15wt% of inorganic salts with inorganic fillers of silane and silane solvent; the silane modified inorganic filler used for the YSiX3, the Y is selected from alkyl, alkyl or phenyl, amino oxo; X is selected from alkyl or alkoxy; one or several of the silane modified inorganic filler used inorganic filler selected from silicate, carbonate, sulfate, sulfide, carbide, titanate, oxides, hydroxides and inorganic filler metal in the. The electrolyte in the invention is a kind of semi solid, quasi solid electrolyte, the invention adds three silane modified aluminum oxide two increase in liquid electrolyte viscosity, reduce solution flow, avoid liquid solution leakage risks, and improve the safety of the battery, and can withstand high voltage. The invention also provides a lithium ion battery.

【技术实现步骤摘要】
一种电解质及锂离子电池
本专利技术属于锂离子电池
，尤其涉及一种电解质及锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池是目前世界上技术性能最好的可充电化学电池，具有工作电压高、比能量大、循环寿命长、自放电小、无记忆效应、无污染等优点，广泛应用于移动通讯、笔记本电脑、便携式工具、电动自行车等领域。在人们越来越注重环保的情况下，锂离子电池作为储能器件是新能源发展的主要方向，如公开号为CN106684448A的中国专利公开了一种耐高温锂电池电解液的制备方法，该专利中电解液使用寿命较长，热稳定性能较好，但是依然存在液态电解液易漏液，易燃，易爆的安全性问题。所以人们把目光投向了固态电解质，但是全固态电解质电导率低，室温下电化学性能差等，因此，需要研发一种安全性高且实用性好的电解质。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电解质及锂离子电池，本专利技术中的电解质安全性高，并且电化学性能优良，实用性好。本专利技术提供一种电解质，包括0.5～4mol/L的无机锂盐、3～15wt％硅烷改性的无机填料和溶剂；所述硅烷改性的无机填料所使用的硅烷为YSiX3，其中，Y选自烷基、氧代烷基、氨基或苯基；X选自烷基或烷氧基；所述硅烷改性的无机填料所使用的无机填料选自硅酸盐、碳酸盐、碳化物、硫酸盐、硫化物、钛酸盐、氧化物、氢氧化物和金属无机填料中的一种或几种。优选的，所述硅烷改性的无机填料所使用的硅烷选自3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-2(氨乙基)3-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、增强型氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、N-癸基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷和辛基三乙氧基硅烷中的一种或几种。优选的，所述氧化物选自三氧化二铝、二氧化锆、二氧化硅、氧化锌和二氧化钛中的一种或几种。优选的，所述无机锂盐的浓度为1～4mol/L。优选的，所述无机锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、三氟甲磺酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、四氰硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂和二氟双丙二酸硼酸锂中的一种或几种。优选的，所述硅烷改性的无机填料的质量浓度为5～10wt％。优选的，所述溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、二甲醚、氟代碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯中的一种或几种。本专利技术提供一种锂离子电池，包括上文所述的电解质。本专利技术提供一种电解质，包括0.5～4mol/L的无机锂盐、溶剂和3～15wt％硅烷改性的无机填料；如果小于3％无机填料，安全性能中针刺和自熄火试验结果不理想，大于15％无机填料难于融入基础电解液，导致电池阻抗增大，电化学性能较差。所述硅烷改性的无机填料所使用的硅烷为YSiX3，其中，Y选自烷基、氧代烷基、氨基或苯基；X选自烷基或烷氧基；所述硅烷改性的无机填料所使用的无机填料选自硅酸盐、碳酸盐、碳化物、硫酸盐、硫化物、钛酸盐、氧化物、氢氧化物和金属无机填料中的一种或几种。本专利技术中的电解质为一种半固态、准固态电解质，本专利技术添加硅烷改性的三氧化二铝增加液态电解液粘稠度，降低溶液流动性，避免液态溶液易泄露隐患，且改善电池安全性，并且能够承受较高的电压。相对于基础电解液，添加硅烷改性的无机填料电化学窗口不改变，加入在五伏特的镍锰酸锂做正极，锂片做负极的扣式电池循环性能倍率性能良好。实验结果表明，在高电压电池中，不影响电化学性能的情况下，安全性能提高，在软包三元材料做正极，石墨做负极的电池中，容量保持的情况下，针刺效果明显，安全性能明显提高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1和比较例1中电解质的状态图；图2为本专利技术软包电池针刺试验前后的状态；图3为本专利技术软包电池针刺试验前在0.1C时的循环曲线；图4为本专利技术比较例1电解质制成的软包电池针刺试验时的电压变化曲线；图5为本专利技术实施例2电解质制成的软包电池针刺试验时的电压变化曲线；图6为本专利技术比较例1电解质制成的软包电池针刺试验时的温度变化曲线；图7为本专利技术实施例2电解质制成的软包电池针刺试验时的温度变化曲线。具体实施方式本专利技术提供一种电解质，包括0.5～4mol/L的无机锂盐、3～15wt％硅烷改性的无机填料和溶剂；所述硅烷改性的无机填料所使用的硅烷为YSiX3，其中，Y选自烷基、氧代烷基、氨基或苯基；X选自烷基或烷氧基；所述硅烷改性的无机填料所使用的无机填料选自硅酸盐、碳酸盐、碳化物、硫酸盐、硫化物、钛酸盐、氧化物、氢氧化物和金属无机填料中的一种或几种。本专利技术中的电解质安全性高，并且电化学性能优良。在本专利技术中，所述无机锂盐优选包括六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiClO4)、三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、四氰硼酸锂(LiB(CN)4)、双草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)和二氟双丙二酸硼酸锂(LiBFMB)中的一种或几种，优选采用六氟磷酸锂；所述无机锂盐在电解质中的摩尔浓度为0.5～4mol/L，优选为1～3mol/L，更优选为1～2mol/L。在本专利技术中，所述硅烷改性的无机填料在电解质中的质量分数为3～15％，优选为5～10％，更优选为7～8％。在本专利技术中，所述硅烷改性的无机填料所使用的硅烷为YSiX3，其中，Y选自烷基、氧代烷基、氨基或苯基；X选自烷基或烷氧基，优选选自3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、N-2(氨乙基)3-氨丙基三甲氧基硅烷(KH-792)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、增强型氨基硅烷(KH-2170)、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷(XH-10)、N-癸基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷和辛基三乙氧基硅烷中的一种或几种；所述硅烷改性的无机填料所使用的无机填料选自硅酸盐、碳酸盐、碳化物、硫酸盐、硫化物、钛酸盐、氧化物、氢氧化物和金属无机填料中的一种或几种，其中，所述氧化物选自三氧化二铝、二氧化锆、二氧化硅、氧化锌和二氧化钛中的一种或几种。本专利技术优选采用经辛基硅烷改性过的高温氧化铝，所述辛基硅烷改性的三氧化二铝的比表面积为85～115m2/g；所述辛基硅烷改性的三氧化二铝的pH值(4％分散浓度条件下)优选为3.0～5.0，更优选为4.0；所述辛基硅烷改性的三氧化二铝的干燥失重(105℃下2小时)≤2％；所述辛基硅烷改性的三氧化二铝的碳含量优选为3.0～4.5wt％，更优选为3.5～4.0wt％；所述辛基硅烷改性的三氧化二铝的振实密度优选为45～55g/L，更优选为50g/L；所述辛基硅烷改性的三氧化二铝中三氧化二铝的质量分数优选≥95％；所述辛基硅烷改性的三氧化二铝的热分解温度＞150℃。具体的，在本专利技术的实施例中，可使用赢创工业集团(Evonik)的AEROXIDEAluC805型号的硅烷改性的三氧化二铝。在实际生产中，AEROXIDEAluC805产品经常被用来提高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电解质，包括0.5～4mol/L的无机锂盐、3～15wt％硅烷改性的无机填料和溶剂；所述硅烷改性的无机填料所使用的硅烷为YSiX3，其中，Y选自烷基、氧代烷基、氨基或苯基；X选自烷基或烷氧基；所述硅烷改性的无机填料所使用的无机填料选自硅酸盐、碳酸盐、碳化物、硫酸盐、硫化物、钛酸盐、氧化物、氢氧化物和金属无机填料中的一种或几种。

【技术特征摘要】
1.一种电解质，包括0.5～4mol/L的无机锂盐、3～15wt％硅烷改性的无机填料和溶剂；所述硅烷改性的无机填料所使用的硅烷为YSiX3，其中，Y选自烷基、氧代烷基、氨基或苯基；X选自烷基或烷氧基；所述硅烷改性的无机填料所使用的无机填料选自硅酸盐、碳酸盐、碳化物、硫酸盐、硫化物、钛酸盐、氧化物、氢氧化物和金属无机填料中的一种或几种。2.根据权利要求1所述的电解质，其特征在于，所述硅烷改性的无机填料所使用的硅烷选自3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-2(氨乙基)3-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、增强型氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、N-癸基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷和辛基三乙氧基硅烷中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：许和伟，夏永高，刘兆平，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33