一种锂离子电池电解液制造技术

本发明专利技术涉及一种锂离子电池电解液，包括溶剂、电解质和添加剂，所述添加剂为阳离子型表面活性剂，所述电解质和所述添加剂的摩尔比为1：（0.005～0.2）。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池电解液
本专利技术涉及锂电(锂离子电池)电解液
，具体涉及一种锂电电解液。
技术介绍
电解液是锂离子电池的重要组成部分，锂离子电池是由正极、负极、隔膜和电解液等几大主要原材料组成的化学体系，作为一个有机整体，各部分之间相对独立又相互关联；同时电池生产制造过程中的过程参数的识别会对最终性能产生较大影响。因此，要达到高能量、高比功率、优异循环寿命和安全性这几个目标，需要锂离子电池原材料创新开发，电池结构设计优化调整，电池过程参数细化升级。在之前的研究中更多侧重于正极材料、高压电解液等某个单一部分的研究。锂离子电池的性能受制于锂离子在正负极材料中的传导速率、锂离子在电解液中的传导速率、锂离子穿越电极表面界面以及界面电荷传递速率等影响。电解液电导率的骤降、电极界面膜阻抗的增大、电荷传递电阻的增大都会造成锂离子电池放电容量下降，这些因素都受电解液成分的影响，因此电解液对锂离子电池性能起着重要的作用。电解液主要由锂盐、溶剂、添加剂组成。理想的电解液要求其在宽温度范围内有较高的离子电导率，要求其具备熔点低、闪点高、粘度小、介电常数大等特性。当前研究电解液的开发中溶剂通常采取研究多元溶剂的复合使用来降低熔点和蒸汽压，提高沸点、介电常数和电导率，降低黏度。对于电解质锂盐也进行了如下优化，如增加锂盐阴离子半径可加大电荷离域、降低正负离子间作用力，促进锂盐的解离，从而提高电解液电导率。功能添加剂的研究进行了改善电解液与锂离子电池阴阳两电极的匹配性、界面传递特性等，可进一步提高电极放电容量和动力学性能。<br>
技术实现思路
当前对于包含添加剂的电解液的要求需要满足(1)较高的电导率和锂离子迁移数，适当的粘度，及对隔膜、电极等表现出较好的浸润性；(2)化学稳定性好，即电解液自身，电解液与电极材料、隔膜及电极表面的SEI膜等在搁置或工作的情况下不发生化学反应；(3)对正极材料(如LiCoO2，LiFePO4等)具有较好的耐氧化性能；(4)在石墨等负极材料表面形成稳定的固体电解质界面膜；(5)在正极集流体铝箔等表面能形成纯化膜(例如FSC等)。针对上述问题，本专利技术的目的在于提供了一种锂电电解液，以提高电池的比容量、循环稳定性等电化学性能。本专利技术人将电池关键材料的开发和正负极界面膜优化等过程参数的识别结合起来，作为一个有机整体一起分析，由局部研究到整体体系研究，最终得到性能优异的高性能锂离子电池体系。该研究成果可能会为行业企业在动力电池改进电池设计、材料选型和过程参数识别等方面提供一定的基础数据和理论依据。在此，本专利技术提供一种锂离子电池电解液，包括溶剂、电解质和添加剂，所述添加剂为阳离子型表面活性剂，所述电解质和所述添加剂的摩尔比为1：(0.005～0.2)。本专利技术人经过研究发现，在锂电电解液中添加一定剂量的阳离子型表面活性剂作为添加剂，该添加剂可以有效的增加电解液与正负极材料及隔膜的浸润程度，使之可以更快及更大程度的有效接触。增加电解液的电导率、电化学稳定性，不仅能够使锂电池在较为苛刻的环境下正常工作，还能延长其使用寿命，能够提供更高的电化学窗口，从而提高能量密度和功率密度。可以显著提高电池的比容量克容量，并表现出较高的库伦效率和循环稳定性。所述添加剂可以为四甲基溴化铵(TMABr)、四乙基溴化铵(TEABr)、四丙基溴化铵(TPABr)、C4～18烷基三甲基溴化铵、C4～18烷基二甲基苄基溴化铵、双十八烷基二甲基溴化钠、十二烷基苯磺酸钠、F127中的至少一种。所述溶剂可以为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯、碳酸甲乙脂(EMC)、戊二腈、四氢呋喃中的至少一种。所述电解质可以为六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂、二草酸硼酸锂(LiBOB)、N-二烷基吡咯烷鎓锂盐、二氟草酸硼酸锂(LiODFB)、双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)、双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂(LiTFSI)、N-乙基吡咯烷鎓四氟硼酸锂中的至少一种。所述电解质的浓度可以为0.0001～5M。较佳地，所述电解质的浓度为0.5～5M。所述添加剂的浓度可以为0.005～0.2M。较佳地，所述添加剂的浓度为0.05～0.08M。本专利技术中，所述电解质和所述添加剂的摩尔比为1：(0.005～0.2)。作为示例，当电解液中电解质浓度为1M时，所述添加剂的浓度为0.005～0.2M。较佳地，所述电解质和所述添加剂的摩尔比为1：(0.05～0.08)。作为示例，当电解液中电解质浓度为1M时，所述添加剂的浓度为0.05～0.08M。所述电解液还可以包括碳酸亚乙烯酯(VC)、氟化碳酸亚乙烯酯(FEC)等其他添加剂。该其他添加剂的使用量可以为溶剂体积分数的0.005-2％。根据本专利技术的电解液，可以显著提高电池的比容量，并表现出较高的库伦效率和循环稳定性。附图说明图1为实施例1中使用将1mol六氟磷酸锂(LiPF6)溶入1L溶剂(EC:EMC:DMC1:1:1+2％VC)中添加0.02M四乙基溴化铵得到的电解液制成的电池和未添加四乙基溴化铵添加剂的电池的、两电极循环伏安测试的对比图，其中扫描速率为2mV/s；图2为实施例1中使用将1mol六氟磷酸锂(LiPF6)溶入1L溶剂(EC:EMC:DMC1:1:1+2％VC)中添加0.02M四乙基溴化铵得到的电解液制成的电池和未添加四乙基溴化铵添加剂的电池的、恒电流充放电测试电流密度为3Ag-1、循环100次放电容量与库伦效率图；图3为实施例1中使用将1mol六氟磷酸锂(LiPF6)溶入1L溶剂(EC:EMC:DMC1:1:1+2％VC)中添加0.02M四乙基溴化铵得到的电解液制成的电池和未添加四乙基溴化铵添加剂的电池的、经过充放电测试后的阻抗对比图。具体实施方式以下结合附图和下述实施方式进一步说明本专利技术，应理解，下述实施方式仅用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。本专利技术涉及一种锂电(锂离子电池)电解液。应用本专利技术的电解液的锂离子电池可以包括正极、负极和电解液等，还可以包括隔膜。电解液包括溶剂、电解质和添加剂。其中，添加剂为阳离子型表面活性剂。电解质和所述添加剂的摩尔比为1：(0.005～0.2)。以下，以一实施形态的锂离子电池用电解液为例，示意性说明根据本专利技术的锂离子电池电解液。(溶剂)本专利技术的锂离子电池电解液含有溶剂。作为上述溶剂，可使用有机溶剂，例如碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯、碳酸甲乙脂(EMC)、戊二腈、四氢呋喃等，可以是其中的一种或几种的组合。在一个优选方案中，考虑导电系数和粘度的影响，溶剂使用碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯混合使用。在一个示例中，使用EC：DMC＝1:1作为溶剂。也可以在溶剂中加入后述的其他添加剂。在另一个示例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池电解液，其特征在于，包括溶剂、电解质和添加剂，所述添加剂为阳离子型表面活性剂，所述电解质和所述添加剂的摩尔比为 1：（0.005～0.2）。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池电解液，其特征在于，包括溶剂、电解质和添加剂，所述添加剂为阳离子型表面活性剂，所述电解质和所述添加剂的摩尔比为1：（0.005～0.2）。


2.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述添加剂为四甲基溴化铵、四乙基溴化铵、四丙基溴化铵、C4～18烷基三甲基溴化铵、C4～18烷基二甲基苄基溴化铵、双十八烷基二甲基溴化钠、十二烷基苯磺酸钠、F127中的至少一种。


3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯、碳酸甲乙脂、戊二腈、四氢呋喃中的至少一种。


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【专利技术属性】
技术研发人员：黄富强，韩振，毕辉，居亚兰，马文勤，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31