一种锂电池的电解质材料及其制备工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种锂电池的电解质材料，包括含硼或氟离子液体50‑85份，纳米导体粒子1‑23份，锂盐8‑35份。通过离子液体添加纳米导体粒子和锂盐制备出的锂电池电解质电导率较高，解决了传统的锂电池电解质电导率无法进一步提高的问题，且制备方法简单，有较大的市场推广应用可能性。

A Lithium Battery Electrolyte Material and Its Preparation Technology

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池的电解质材料及其制备工艺
本专利技术属于锂电池领域，特别涉及一种锂电池的电解质材料及其制备工艺。
技术介绍
在过去十年中，锂电池的广泛应用已被证明是一种非常可靠的电池技术。锂电池广泛用于电动汽车，手机，照相机，笔记本电脑和其他移动设备。锂电池甚至用于电网中的能量存储。锂电池电压高，重量轻。一个单体电池平均电压就能达到3.7V或者3.2V，相对等于2-4个镍氢电池或镍隔电池的串联电压。锂电池的能量和密度针对其它电池也很高，锂电池具有高储能量密度，目前常用的锂电池密度可达到450-620Wh/kg，是铅酸蓄电池的5-7倍，针对电池重量来对比，一只锂电池的重量约为铅酸蓄电池的5-6倍。锂电池的使用时间寿命很长，一只锂电池使用寿命如果不发生意外的情况下可以使用6年以上，长达9年，正常的使用次数在1000次以上，如果不发生意外使用次数可以达到1500次以上。自放电低，且无记忆效应，生产锂电池中往锂电池身上加保护板能使锂电池有一个过充过放的效果，锂电池自身具备高功率承受力，电动汽车选用的锂电池可以达到15-30C充放电的高效应能力，以便汽车上的高强度启动加速。周转周期效率显示了电池在完整充电和放电周期中的效率，对于铅蓄电池，这通常约为75％，这意味着如果为1000Wh的铅蓄电池充电，只能获得750Wh的电量来实际为您的设备供电，因此，仅电池就会损失25％的系统效率，在太阳能路灯(或任何其他太阳能系统)的情况下，这意味着需要至少多25％的太阳能电池板来为相同的负载供电，在这些条件下，系统将不可避免地变得更加昂贵(或者在相同配置下表现更差)。然而，对于锂电池，周转周期效率大约为98％。放电深度与每个周期中电池的耗电深度有关，电池放电越深，放电周期越少，因此电池的使用寿命就越短，锂电池可轻松放电至95％，而铅电池则可限制在50％以下。如果我们想要使用电池大约2000个周期(2000/365天＝5，5年)，只能将铅电池放电25-35％，而锂电池则只能放电80％左右。这意味着需要至少4倍的锂电池容量才能获得铅电池的相同电池寿命，或者换句话说，如果使用80％的电池容量，只能使用铅电池250-500次循环而不是锂电池的2000次循环，铅蓄电池必须比锂电池更换4-8倍。锂电池的市场需求是非常庞大的，但同时也对锂电池的充放电速度有更高的要求，目前传统的锂电池充放电速率还远远不能满足市场的需求，这也限制了锂电池的进一步发展，这是因为传统的锂电池电解质还存在电导率无法进一步提高的问题，因此还需对其进行研究。
技术实现思路
本专利技术提供了一种锂电池的电解质材料及其制备工艺，以解决上述
技术介绍
中出现的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种锂电池的电解质材料，其特征在于：包括以下质量份数的原料：含硼和/或氟离子液体50-85份，纳米导体粒子1-23份，锂盐8-35份。由于离子液体所具有的独特性能，它被广泛应用于化学研究的各个领域中，离子液体作为反应的溶剂已被应用到多种类型反应中，由于离子液体具有不挥发性、高耐热性、不燃性、高离子传导性、广电位窗等特性，通过添加纳米导体粒子和锂盐制备出的锂电池电解质电导率较高，解决了传统的锂电池电解质电导率无法进一步提高的问题。进一步，所述离子液体包括以下至少一种：1-十六烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、2-羟基-N,N,N-三甲基乙铵六氟磷酸盐、1-(2-羟基乙基)-3-甲基咪唑双(三氟甲磺酰基)亚胺盐、1-癸基-3-甲基咪唑双(三氟甲磺酰基)亚胺盐、1-辛基-2,3-二甲基咪唑六氟磷酸盐、1-己基-3-甲基吡啶双(三氟甲磺酰基)亚胺盐、1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-1-甲基吡咯烷六氟磷酸盐、四氟硼酸(1-甲基-3-辛基咪唑翁)、1-己基-2,3-二甲基咪唑双(三氟甲磺酰基)亚胺盐、1-乙基-2,3-二甲基咪唑六氟磷酸盐、1-癸基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、四氟硼酸1-丁基吡啶鎓、1-十六烷基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-2,3-二甲基四氟硼酸咪唑鎓。含硼或氟离子液体及特殊结构的离子液体具有更好的离子传导性、和更广的电位窗，制备出的电解质电导率更高。进一步，所述纳米导体粒子包括以下至少一种：碳纳米管、碳纳米纤维、碳粉、石墨粉、导电金属氧化物纳米粒子。添加特殊的纳米粒子使得电解质电导率更高。进一步，所述锂盐包括以下至少一种LiBF4、LiPF6、LiClO4、LiTFSI、LiAsF6、LiSbF6。合适的锂盐使得电解质电导率更高。进一步，所述离子液体为四氟硼酸1-丁基吡啶鎓和/或1-丁基-1-甲基吡咯烷六氟磷酸盐和/或四氟硼酸(1-甲基-3-辛基咪唑翁)。制备出的电解质电导率更高。进一步，所述纳米导体粒子为碳纳米管和/或碳纳米纤维。制备出的电解质电导率更高。进一步，所述离子液体含量为65-75份。制备出的电解质电导率更高。进一步，所述纳米导体粒子含量为10-15份。制备出的电解质电导率更高。进一步，所述锂盐含量为15-25份。制备出的电解质电导率更高。一种锂电池的电解质材料制备工艺，用于制备任一项所述的锂电池的电解质材料，包括以下步骤：首先将离子液体加入容器，施加磁力搅拌或机械搅拌，接着匀速添加锂盐，搅拌至互溶状态或形成低共熔溶剂状态后匀速加入纳米导体粒子，接着搅拌1-24小时，之后超声10-30min，超声完后接着搅拌1-5h后制备完成。制备方法简单，制备出的电解质电导率更高，有较大的市场推广应用可能性，进一步体现了本专利技术的先进性。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：(1)通过用特殊离子特体添加纳米导体粒子和锂盐制备出的锂电池电解质电导率较高，解决了传统的锂电池电解质电导率无法进一步提高的问题。(2)制备方法简单，有利于工业化稳定生产，制备出的电解质电导率高，有较大的市场推广应用可能性。(3)纳米导体粒子的加入提升了电解质稳定性。(4)离子液体高蒸气压避免了使用过程中带来的电解质泄露或电池的膨胀爆炸的问题。具体实施方式为了使本
人员更好地理解本专利技术的技术方案，并使本专利技术的上述特征、目的及优点更加清晰易懂，现结合实施例对本专利技术做进一步解释说明，应当指出的是，在此列出的所有实施例仅仅是说明性的，并不意味着对本专利技术范围进行限定。实施例1一种锂电池的电解质材料，首先将75g四氟硼酸(1-甲基-3-辛基咪唑翁)离子液体加入1L烧杯中，用磁力搅拌器进行搅拌，接着匀速添加15gLiBF4，搅拌至互溶状态后匀速加入碳纳米管10g，接着搅拌3小时，之后超声30min，超声完后接着搅拌5h后制备完成，得到电解质材料，整个过程在隔绝空气的条件下完成，防止吸收空气中的水份。采用交流阻抗法测试本实施例制得的电解质的电导率，重复测试5次并计算平均值，测得电导率为9.65×10-3S/cm。将本实施例制得的电解质置入锂电池系统，锂电池所使用的正极材料为锂镍锰钴氧化物(LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2)、负极材料为锂，于50℃下进行充放电测试，测得充电电容量为211mAh/g，放电电容量为198mAh/g，测得电化学窗口大于4.5V，循环充放电100次，容量保持在98％以上。在150℃条件下充放电10次，电池没发生变形或电解质泄露现象。室温下进行104N的撞击应力测试，无泄露发生。实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂电池的电解质材料，其特征在于：包括以下质量份数的原料：含硼和/或氟离子液体50‑85份，纳米导体粒子1‑23份，锂盐8‑35份。

【技术特征摘要】
1.一种锂电池的电解质材料，其特征在于：包括以下质量份数的原料：含硼和/或氟离子液体50-85份，纳米导体粒子1-23份，锂盐8-35份。2.根据权利要求1所述的一种锂电池的电解质材料，其特征在于：所述离子液体包括以下至少一种：1-十六烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、2-羟基-N,N,N-三甲基乙铵六氟磷酸盐、1-(2-羟基乙基)-3-甲基咪唑双(三氟甲磺酰基)亚胺盐、1-癸基-3-甲基咪唑双(三氟甲磺酰基)亚胺盐、1-辛基-2,3-二甲基咪唑六氟磷酸盐、1-己基-3-甲基吡啶双(三氟甲磺酰基)亚胺盐、1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-1-甲基吡咯烷六氟磷酸盐、四氟硼酸(1-甲基-3-辛基咪唑翁)、1-己基-2,3-二甲基咪唑双(三氟甲磺酰基)亚胺盐、1-乙基-2,3-二甲基咪唑六氟磷酸盐、1-癸基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、四氟硼酸1-丁基吡啶鎓、1-十六烷基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-2,3-二甲基四氟硼酸咪唑鎓。3.根据权利要求1或2所述的一种锂电池的电解质材料，其特征在于：所述纳米导体粒子包括以下至少一种：碳纳米管、碳纳米纤维、碳粉、石墨粉、导电金属氧化物纳米粒子。4.根据权利要求3所述的一种锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯伟，侯民，郭农庆，
申请(专利权)人：江西力能新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36