一种锂电池电解液及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提出了一种锂电池电解液，其特征在于，包括锂盐、乙二醇二丁醚、含氟有机溶剂、耐高低温添加剂、咪唑基离子液体。本发明专利技术制得锂电池电解液能形成较为稳定的钝化膜，该层钝化膜随存储时间延长的增长得到抑制，从而显著提高锂电池的存储性能和存储寿命。同时，该电解液具有较低的凝固点和高温不燃烧性，并且同时赋予电解液很强的耐燃能力，同时还能增强电池的快充性能，能够广泛应用于快充性锂电池中。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池电解液及其制备方法和应用
本专利技术涉及电化学
，具体涉及一种锂电池电解液及其制备方法和应用。
技术介绍
锂离子电池见证了现代蓬勃发展的电子技术，成为现代无处不在的便携式电子设备必不可少的部分。锂电化学电池，更普遍地称为电池(组)，广泛用于各种军用和民用产品。这些产品中许多是使用高能和高功率电池。部分由于便携电子设备的小型化，期望开发具有增加的功率容量和使用寿命的更小的锂电池在锂电池中，金属锂和电解质接触后，会在锂金属表面形成一层钝化层(SEI膜)，这层钝化膜阻碍了金属锂和电解液的进一步反应，使得锂电池具备低自放电率和长储存寿命。但在一些情况下，如常温长期存储、高温存储后，这层钝化膜往往会出现过度生长的现象，造成电池严重钝化和高自放电率，引起电池失效。为了提高锂电池的存储性能，常用方法如在电解液中添加一定量的二氧化硫SO2、或加入过渡金属大环化合物、有机高分子添加剂、阳极涂层处理等等。另外，一般而言，大多数锂离子电池组成包括聚烯烃类隔膜、液体有机电解液(包括：碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸二甲酯)、锂盐和正负极。其中隔膜和电解液的低热稳定性和易燃性通常被认为是导致锂离子电池燃烧和爆炸的主要原因。因此，需要开发一种安全稳定、提高锂电池存储性能的电解液以满足现代人民需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种锂电池电解液及其制备方法和应用，能形成较为稳定的钝化膜，该层钝化膜随存储时间延长的增长得到抑制，从而显著提高锂电池的存储性能和存储寿命。本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术提供一种锂电池电解液，包括锂盐、乙二醇二丁醚、含氟有机溶剂、耐高低温添加剂、咪唑基离子液体。进一步地，由以下原料按重量份制备而成：锂盐5-12份、乙二醇二丁醚1-3份、含氟有机溶剂30-50份、耐高低温添加剂2-5份、咪唑基离子液体10-15份。作为本专利技术的进一步改进，所述锂盐为LiBF4和双(草酸)硼酸锂，质量比为1：(1-2)。作为本专利技术的进一步改进，所述含氟有机溶剂选自甲基-九氟丁基醚、七氟醚、缩水甘油醚十六氟壬基醚、八氟戊基烯丙基醚中的一种或几种混合。作为本专利技术的进一步改进，所述耐高低温添加剂为二氢吡啶、月桂氮酮和氟代碳酸乙烯酯，质量比为1：(0.5-2)：(3-7)。作为本专利技术的进一步改进，所述咪唑基离子液体中阳离子具有如下式Ⅰ结构：作为本专利技术的进一步改进，所述咪唑基离子液体中阴离子为BF4-或PF6-。所述离子液体的制备方法参照文献：刘红霞，徐群.烷基咪唑类离子液体的合成及应用[J]，中国医药工业杂志，2006,37(9)：644-648。具体如下：N-甲基咪唑与溴代正丁烷在正庚烷中于80℃反应18h得[bmim]Br。后者在甲醇中与氟硼酸铵等摩尔反应，得产物[bmim]BF4。本专利技术进一步保护一种上述锂电池电解液的制备方法，包括以下步骤：S1.分别在无水环境下正负极用高纯铝片，接通稳压电源电解10-15h，除去咪唑基离子液体和含氟有机溶剂中的水分；S2.将锂盐溶于步骤S1所述咪唑基离子液体中混合均匀，得到溶液A；S3.将乙二醇二丁醚和耐高低温添加剂加入步骤S1所述含氟有机溶剂中，混合均匀，得到溶液B；S4.在温度为30-40℃条件下，混合溶液A和溶液B，均质，得到锂电池电解液。作为本专利技术的进一步改进，步骤S1中所述电压为3-6V。作为本专利技术的进一步改进，步骤S4中所述均质条件为10000-12000r/min均质1-2min。本专利技术进一步保护一种上述的锂电池电解液在制备快充型锂离子电池中的应用。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术采用的双(草酸)硼酸锂具有低成本、高热稳定性、高安全性和稳定的电化学属性，添加LiBF4能提高离子导电性，并且改进电解液与正负极界面的稳定性，两者组合具有良好的导电性、耐高低温性能，且成本低，安全稳定，具有协同增效的作用；耐高低温添加剂的添加，有利于增强电解液与碳负极的兼容性，并且同时增强电解液和负极的界面稳定性，使本专利技术电解液在-40℃的低温下，均可以进行大电流放电；经过专利技术人长期研究所得，对锂离子电解液在低温及高温条件下和负极的界面稳定性；保证电解液具有比较低的凝固点和高温不燃烧性，并且同时赋予电解液很强的耐燃能力，同时还能增强电池的快充性能；咪唑基离子液体对锂盐溶解性高，具有不燃烧、不爆炸、不易氧化、热稳定性好等特点，加入电解液中还具有较宽的液体范围、较强的溶解能力、较低的蒸汽压、较合适的黏度、较高的导电性和较宽的电化学窗口等等，这些优点使其存在广阔的应用前景。咪唑基离子液体在锂电池中的应用，可以改变钝化膜组成和结构，形成较为稳定的钝化膜，该层钝化膜随着存储时间延长的增长得到抑制，同时还能显著提高锂电池的高温放电性能；本专利技术制得锂电池电解液能形成较为稳定的钝化膜，该层钝化膜随存储时间延长的增长得到抑制，从而显著提高锂电池的存储性能和存储寿命。同时，该电解液具有较低的凝固点和高温不燃烧性，并且同时赋予电解液很强的耐燃能力，同时还能增强电池的快充性能，能够广泛应用于快充性锂电池中。具体实施方式下面将对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。LiBF4，CAS号：14283-07-9。双(草酸)硼酸锂，CAS号：409071-16-5。二氢吡啶，CAS号：1149-23-1。月桂氮酮，CAS号：59227-89-3。氟代碳酸乙烯酯，CAS号：114435-02-8。乙二醇二丁醚，CAS号：112-48-1。甲基-九氟丁基醚，CAS号：163702-07-6。以上化学品均购于国药集团。咪唑基离子液体均购于广州雷诺生物科技有限公司。所述离子液体的制备方法参照文献：刘红霞，徐群.烷基咪唑类离子液体的合成及应用[J]，中国医药工业杂志，2006,37(9)：644-648。的制备方法具体如下：N-甲基咪唑与溴代正丁烷在正庚烷中于80℃反应18h得[bmim]Br。后者在甲醇中与氟硼酸铵等摩尔反应，得产物[bmim]BF4。的制备方法具体如下：N-甲基咪唑与溴代正丁烷在正庚烷中于80℃反应18h得[bmim]Br。后者在甲醇中与六氟磷酸钾等摩尔反应，得产物[bmim]PF6。实施例1原料组成(重量份)：锂盐5份、乙二醇二丁醚1份、甲基-九氟丁基醚30份、耐高低温添加剂2份、咪唑基离子液体10份。锂盐为LiBF4和双(草酸)硼酸锂，质量比为1：1。耐高低温添加剂为二氢吡啶、月桂氮酮和氟代碳酸乙烯酯，质量比为1：0.5：3。咪唑基离子液体结构式为：锂电池电解液的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂电池电解液，其特征在于，包括锂盐、乙二醇二丁醚、含氟有机溶剂、耐高低温添加剂、咪唑基离子液体。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂电池电解液，其特征在于，包括锂盐、乙二醇二丁醚、含氟有机溶剂、耐高低温添加剂、咪唑基离子液体。


2.根据权利要求1所述一种锂电池电解液，其特征在于，所述锂盐为LiBF4和双(草酸)硼酸锂，质量比为1：(1-2)。


3.根据权利要求1所述一种锂电池电解液，其特征在于，所述含氟有机溶剂选自甲基-九氟丁基醚、七氟醚、缩水甘油醚十六氟壬基醚、八氟戊基烯丙基醚中的一种或几种混合。


4.根据权利要求1所述一种锂电池电解液，其特征在于，所述耐高低温添加剂为二氢吡啶、月桂氮酮和氟代碳酸乙烯酯，质量比为1：(0.5-2)：(3-7)。


5.根据权利要求1所述一种锂电池电解液，其特征在于，所述咪唑基离子液体中阳离子具有如下式Ⅰ结构：





6.根据权利要求1所述一种锂电池电解液，其特征在于，所述咪唑基离子液体中阴离子为BF4...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁峰，
申请(专利权)人：犀望新能源科技昆山有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32