一种耐高温高压的硫锂电池用电解液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐高温高压的硫锂电池用电解液及其制备方法，属于硫锂电池设备的制备领域。包括如下步骤：将锂盐放置于真空干燥箱干燥；然后在惰性气体的保护下将干燥后的锂盐溶解溶剂中，得到基础电解液；最后在惰性气体，将电解液添加剂A和电解液添加剂B添加到基础电解液中。本发明专利技术通过在现有的电解液中添加邻（二乙基）氨基酰氧基硅烷或二（二乙基）氨基酰氧基硅烷电解液添加剂A，通过吸收电解液也中所存在的水分子，阻止电解液的热分解，另一方面通过Si基团与HF反应，从而较少正极表面“死硫”产生。解决了现有硫锂电池在高温高压下，导致电池阻抗增加，损害了电池性能的问题。

A high temperature and high pressure resistant electrolyte for lithium sulfur battery and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温高压的硫锂电池用电解液及其制备方法
本专利技术属于硫锂电池设备的制备领域，尤其是一种耐高温高压的硫锂电池用电解液及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池作为一种新一代绿色二次电池，具有体积小、重量轻、容量大、自放电小、循环寿命长、无记忆效应等优点，广泛应用在电子器件中，并成为电动交通工具、移动电源等主要电源之一。为了满足电动交通工具对更高工作带那一的要求，提高锂电池的能量密度也成为当今硫锂电池应用的一个重要研究方向。随着耐高电压正极活性材料的出现，当充电电压大于4.5V时，现有的碳酸酯类电解液会不断氧化分解，其分解物会在正极材料表面聚集，形成不可逆的“死硫”，导致电池阻抗不断增加，极大程度上的损害了电池性能。就目前而言，提高锂电池在高电压性能的方法主要包括：对正极材料表面进行包覆，形成保护膜；使用具有高氧化电位的新型有机溶剂；加入有效的电解液添加剂。表面包覆法能够阻止正极活性物质与电解液的直接接触，从而抑制电解液在高电压下的氧化分解，但是其生产工艺复杂、生产成本高，难以应用到大规模工业生产中。新型有机溶剂据能够在５Ｖ高电压下依旧稳定，人在研究过程中，仍具有较多问题亟待解决，例如溶剂在多次使用后，电解液的粘度变大。这些缺陷也限制了这些新型溶剂的大规模。因此，本专利技术选择了向电解液中加入添加剂的方法来改善硫锂电池在高电压下的循环性能。针对目前市面上使用范围最广的六氟磷酸锂、四氟硼酸锂等氟-锂电解液溶于碳酸酯类溶剂，做出进一步研究。上述电解液在高压充电过程中，会存应该因为高压、高温进行热分解，而且当电解液中存在少量水分子时，更会大大加快其热分解过程，导致电池阻抗不断增加，极大程度上的损害了电池性能。
技术实现思路
专利技术目的：提供一种耐高温高压的硫锂电池用电解液及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中所涉及的问题。技术方案：一种耐高温高压的硫锂电池用电解液的制备方法，包括如下步骤：S1、将锂盐放置于真空干燥箱，在80℃的温度下，干燥4～5个小时；S2、在惰性气体的保护下手套箱内，将干燥后的锂盐溶解溶剂中，摇匀，静置10～12个小时，得到基础电解液；S3、在惰性气体的保护下手套箱内，将电解液添加剂A和电解液添加剂B添加到基础电解液中。在进一步实施过程中，所述锂盐至少为高氯酸锂、六氟砷酸锂、六氟磷酸锂、六氟碲酸锂、四氟硼酸锂、四氟铝酸锂、六氟碲酸锂、三氟甲基磺酸锂、二（三氟甲基磺酰）亚胺锂、二氟磺酰亚胺锂、双草酸硼酸锂、双氟草酸硼酸锂中的一种。在进一步实施过程中，所述溶剂至少为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、二氧戊环、二甲基四氢呋喃、乙二醇二甲醚、二甘醇二甲醚、甲酸甲酯、二甲氧基乙烷中的一种。在进一步实施过程中，所述电解液添加剂A为邻（二乙基）氨基酰氧基硅烷或二（二乙基）氨基酰氧基硅烷：或其中，R2的为硅烷基、硅烷氧基、卤代硅烷基、卤代硅烷氧基、硅烯烃基中的任一种，其中，卤素为F、Cl或Br，卤代为部分取代或全取代；R1为氢、锂中任一种。在进一步实施过程中，所述电解液添加剂A的合成方法，具体工艺如下：A1、将脱水后的乙二胺与异丙醇溶剂加入干燥的反应釜中，在惰性气体的保护下，加入酰氧基硅烷，在45～50℃，反应8～10小时，其中，酰氧基硅烷与乙二胺的投料摩尔比为1:（2～5）；A2、减压蒸馏，在真空度在0.01～0.05KPa，温度为75~82℃的，去除溶剂异丙醇，然后，过滤将反应混合物分离，去除收集滤液，得到目标产物邻（二乙基）氨基酰氧基硅烷和部分副产物二（二乙基）氨基酰氧基硅烷；A3、进一步减压蒸馏，在真空度0.01～0.05KPa，温度为125～135℃的，分离出馏分即为邻（二乙基）氨基酰氧基硅烷；在真空度0.01～0.05KPa，温度为150～160℃的，分离出馏分即为二（二乙基）氨基酰氧基硅烷。在进一步实施过程中，所述酰氧基硅烷由乙烯基硅烷氧化得到。在进一步实施过程中，所述基础电解液B为阻燃添加剂，至少为磷酸三甲酯、甲基膦酸二甲酯、二氟乙酸甲酯、3,3,3-三氟碳酸丙烯酯、甲基全氟代丁基醚、2,2,2-三氟乙基亚磷酸酯中的一种。一种耐高温高压的硫锂电池用电解液，其特征在于，基于上述制备方法制备所得到的电解液。有益效果：本专利技术涉及一种耐高温高压的硫锂电池用电解液及其制备方法，通过在现有的电解液中添加邻（二乙基）氨基酰氧基硅烷或二（二乙基）氨基酰氧基硅烷电解液添加剂A，通过吸收电解液也中所存在的水分子，阻止电解液的热分解，另一方面通过Si基团与HF反应，从而较少正极表面“死硫”产生。解决了现有硫锂电池在高温高压下，导致电池阻抗增加，损害了电池性能的问题。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。针对目前市面上使用范围最广的六氟磷酸锂溶于碳酸酯类溶剂，做出进一步研究。上述电解液在高压充电过程中，会存应该因为高压、高温进行热分解，具体反应如下：在高温情况下，上述热分解反应为可逆反应，当其达到化学平衡后，不再存在进一步分解，也就是说，一般情况下，六氟磷酸锂不会存在不可逆的分解，但是当电解液中存在少量水分子时，PF5会进一步分解生成POF（OH）2和HF，则上述热分解反应则会向分解反应方向进行，而且会加快其热分解过程。然而，对于普通硫锂电池一般不可能实现完全密封，不可避免的会吸收空气中的水分子。而且，另一方面，HF也会进一步腐蚀正极活性材料，在正极材料的表面形成绝缘的“死硫”，因而导致电池阻抗不断增加，极大程度上的损害了电池性能。申请人本着结构决定功能的原则，根据其热分解机理，设计添加剂的官能团。一方面，氮硅烷和酰氧基本身就是有效消除有机溶剂中水分子的一种干燥剂，例如作为气相色谱载体表面吸附的减尾剂的六甲基二硅胺烷。另一方面，硅烷基能与HF翻译，以此减少LiF和“死硫”（Li2S2和Li2S）等绝缘体的生成。而且，实际使用过程中，也证明硅烷不会与电池中的其它组分反应，因此，通过对比和实验，设计出电解液添加剂A的结构为：所述电解液添加剂A为邻（二乙基）氨基酰氧基硅烷或二（二乙基）氨基酰氧基硅烷。（或）其中，R2的为硅烷基、硅烷氧基、卤代硅烷基、卤代硅烷氧基、硅烯烃基中的任一种，其中，卤素为F、Cl或Br，卤代为部分取代或全取代；R1为氢、锂中任一种。最后，考虑到硫锂电池在实际高温高压的使用场合，通过添加阻燃添加剂，在硫锂电池发生意外后，保护硫锂电池，避免产生二次危害。下面结合实施例，对本专利技术作进一步说明，所述的实施例的示例旨在解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。实施例中未注明具体技术和反应条件者，可按照本领域内的文献所描述的技术或条件或产品说明书进行。凡未注明厂商的试剂、仪器或设备，均可通过市售获得。实施例1一种耐高温高压的硫锂电池用电解液的其制备方法，包括如下步骤：将六氟磷酸锂放置于真空干燥箱，在80℃的温度下，干燥5个小时；然后，在惰性气体的保护下手套箱内，将干燥后的六氟磷酸锂溶解碳酸丙烯酯溶剂中，摇匀，静置10个小时，得到基础电解液；最后，在惰性气体的保护下手套箱内，将邻（二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐高温高压的硫锂电池用电解液的制备方法，其特征在于，包括：S1、将锂盐放置于真空干燥箱，在80℃的温度下，干燥4～5个小时；S2、在惰性气体的保护下手套箱内，将干燥后的锂盐溶解溶剂中，摇匀，静置10～12个小时，得到基础电解液；S3、在惰性气体的保护下手套箱内，将电解液添加剂A和电解液添加剂B添加到基础电解液中。

【技术特征摘要】
1.一种耐高温高压的硫锂电池用电解液的制备方法，其特征在于，包括：S1、将锂盐放置于真空干燥箱，在80℃的温度下，干燥4～5个小时；S2、在惰性气体的保护下手套箱内，将干燥后的锂盐溶解溶剂中，摇匀，静置10～12个小时，得到基础电解液；S3、在惰性气体的保护下手套箱内，将电解液添加剂A和电解液添加剂B添加到基础电解液中。2.根据权利要求1所述的耐高温高压的硫锂电池用电解液的制备方法，其特征在于，所述锂盐至少为高氯酸锂、六氟砷酸锂、六氟磷酸锂、六氟碲酸锂、四氟硼酸锂、四氟铝酸锂、六氟碲酸锂、三氟甲基磺酸锂、二（三氟甲基磺酰）亚胺锂、二氟磺酰亚胺锂、双草酸硼酸锂、双氟草酸硼酸锂中的一种。3.根据权利要求1所述的耐高温高压的硫锂电池用电解液的制备方法，其特征在于，所述溶剂至少为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、二氧戊环、二甲基四氢呋喃、乙二醇二甲醚、二甘醇二甲醚、甲酸甲酯、二甲氧基乙烷中的一种。4.根据权利要求1所述的耐高温高压的硫锂电池用电解液的制备方法，其特征在于，所述电解液添加剂A为邻（二乙基）氨基酰氧基硅烷或二（二乙基）氨基酰氧基硅烷：或其中，R2的为硅烷基、硅烷氧基、卤代硅烷基、卤代硅烷氧基、硅烯烃基中的任一种，其中，卤素为F、Cl或Br，卤代为部分取代或全取代；R1为氢、锂中任一种。5.根据权利要求1所述的耐...

【专利技术属性】
技术研发人员：周海燕，姜华，
申请(专利权)人：南京海泰纳米材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32