一种匹配磷酸铁锂电池高温电解液的制备及其性能研究制造技术

本发明专利技术公开了一种匹配磷酸铁锂电池高温电解液的制备及其性能研究。所述电解液包括复合锂盐，有机溶剂，所述锂盐为双氟磺酰亚胺锂和二氟草酸硼酸锂。本发明专利技术的锂离子电池电解液在高温60℃下，循环50圈后容量保持率达到95.6％。然而使用常规电解液在循环17圈后的容量保持率为57.1％，并且在17圈之后只充电不放电。通过扫描图可以看出，该复合锂盐电解液可以在磷酸铁锂表面形成稳定、致密的CEI膜，抑制电解液的分解，保证材料结构不受破坏，大大改善了磷酸铁锂电池的高温循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种匹配磷酸铁锂电池高温电解液的制备及其性能研究
本专利技术属于锂离子电池领域，具体是涉及到一种匹配磷酸铁锂电池高温电解液的制备及其性能研究。
技术介绍
随着锂离子电池在新能源动力领域应用的不断扩大，其需求量也在大幅度增加，但是近年来不断出现的手机电池爆炸事故，电动汽车起火事故及锂电池企业起火事故，使得人们对电动汽车的安全性产生质疑，安全问题是限制新能源产业的首要问题。目前锂离子电池应用中，国内普遍选择的的正极材料仍然是磷酸铁锂材料，然而磷酸铁锂电池在高温下循环会导致电池内部温度的升高，使正极材料会发生活性物质的分解和电解液的氧化。这些副反应能够产生大量的热，从而造成电池温度的进一步上升，进而对电池的安全性能产生巨大的影响。因此，开发出适合磷酸铁锂电池的高温电解液，具有非常重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的涉及锂离子电池电解液领域，主要目的在于提供一种能改善磷酸铁锂电池高温性能的电解液，以克服现有技术的不足。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种匹配磷酸铁锂电池高温电解液，包括复合锂盐和溶剂。其中复合锂盐在电解液中的总体浓度为0.8～2.5mol/L。优选的，所述锂盐为双氟磺酰亚胺锂，六氟磷酸锂和双氟草酸硼酸锂中的至少一种。优选的，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯的混合物。优选的，所述单个锂盐在所述电解液中的浓度为0.1～1.2mol/L。优选的，所述提供了制备锂离子电池电解液的方法，制备过程为将锂盐和有机溶剂按照一定比例充分混合，并将其静置8h，使得锂盐充分溶解。上述方案的有益效果是：通过使用本专利技术提供的复合锂盐电解液，形成稳定的CEI膜，改善了锂离子电池磷酸铁锂材料在高温下的安全性，抑制了电解液在高温下的分解，从而提高了锂离子电池的高温循环性能。附图说明图1是本专利技术实施例8与对比实施例1电解液在高温下循环50圈的循环性能曲线。图2是本专利技术对比实施例1在高温下循环50圈后的投射电镜图。图3是本专利技术实施例8在高温下循环50圈后的透射电镜图。具体实施方式以下将结合具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步说明。所举实施例只是用于解释本专利技术，并非限定于所述实施例，凡是对本专利技术基础上做出的改进和变化，均应包括在本专利技术的保护范围中。实施例1在水氧含量小于等于1PPm的封闭环境中，将碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯按照体积比为3:7混合均匀。加入0.1mol/LLiFSI和0.9mol/LLiDFOB，将锂盐和溶剂充分混合均匀，静止8h后待用。实施例2在水氧含量小于等于1PPm的封闭环境中，将碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯按照体积比为3:7混合均匀。加入0.2mol/LLiFSI和0.8mol/LLiDFOB，将锂盐和溶剂充分混合均匀，静止8h后待用。实施例3在水氧含量小于等于1PPm的封闭环境中，将碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯按照体积比为3:7混合均匀。加入0.3mol/LLiFSI和0.7mol/LLiDFOB，将锂盐和溶剂充分混合均匀，静止8h后待用。实施例4在水氧含量小于等于1PPm的封闭环境中，将碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯按照体积比为3:7混合均匀。加入0.4mol/LLiFSI和0.6mol/LLiDFOB，将锂盐和溶剂充分混合均匀，静止8h后待用。实施例5在水氧含量小于等于1PPm的封闭环境中，将碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯按照体积比为3:7混合均匀。加入0.5mol/LLiFSI和0.5mol/LLiDFOB，将锂盐和溶剂充分混合均匀，静止8h后待用。实施例6在水氧含量小于等于1PPm的封闭环境中，将碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯按照体积比为3:7混合均匀。加入0.6mol/LLiFSI和0.4mol/LLiDFOB，将锂盐和溶剂充分混合均匀，静止8h后待用。实施例7在水氧含量小于等于1PPm的封闭环境中，将碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯按照体积比为3:7混合均匀。加入0.7mol/LLiFSI和0.3mol/LLiDFOB，将锂盐和溶剂充分混合均匀，静止8h后待用。实施例8在水氧含量小于等于1PPm的封闭环境中，将碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯按照体积比为3:7混合均匀。加入0.8mol/LLiFSI和0.2mol/LLiDFOB，将锂盐和溶剂充分混合均匀，静止8h后待用。实施例9在水氧含量小于等于1PPm的封闭环境中，将碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯按照体积比为3:7混合均匀。加入0.9mol/LLiFSI和0.1mol/LLiDFOB，将锂盐和溶剂充分混合均匀，静止8h后待用。对比实施例1在水氧含量小于等于1PPm的封闭环境中，将碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯按照体积比为3:7混合均匀。加入1.0mol/LLiPF6，将锂盐和溶剂充分混合均匀，静止8h后待用。纽扣电池的制作工艺：通过混合LiFePO4粉末(80质量％)，导电炭黑(10质量％)：聚偏二氟乙烯(10质量％)和N-甲基吡咯烷酮(NMP)制成正极浆料，搅拌均匀后将混合浆料涂在铝箔上，放入80℃的鼓风干燥箱中干燥12h，用压片机压实后，裁成14mm的极片，并在80℃下真空干燥12h。称量后放入手套箱。将上述极片、隔膜，电解液、锂片和正负极壳组装成2025型纽扣电池。参数设置：将组装好的纽扣电池静置10h后，在高温60℃下进行充放电循环性能测试，以0.2C活化3圈后，以0.5C的倍率循环47圈，电压范围为2.5V-3.8V。根据图3的结果，可以看出其初始放电比容量均在163mAh/g左右，经过高温50圈循环之后，采用0.8mol/LLiFSI和0.2mol/LLiDFOB电解液组装的纽扣电池容量保持率95.6％。然而使用常规电解液循环17圈时，容量保持率下降到57.1％，并且在之后只充不放，通过拆开电池，用DMC反复冲洗烘干，测扫描电镜，如图1所示，可以看出，采用常规电解液循环后的材料的表面覆盖一层很厚的附着物，并且十分不均匀，推测为在高温下正极材料可以与电解液中不稳定的成分发生副反应，引起正极活性材料损失，造成电解液减少和可用锂离子的消耗。从图2可以看出，采用复合锂盐电解液循环的电池形貌完整，颗粒完好，推测锂盐可以在磷酸铁锂表面优先分解，形成致密稳定的CEI膜，提高了电池在高温下的循环性能。上述实施例，是本专利技术较佳的具体实施方式，旨在让更多熟悉此项技术的人士了解本专利技术的主要内容并加以实施，并没有限制本专利技术的保护范围，凡根据本
技术实现思路
做出的修饰或者变化，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种匹配磷酸铁锂电池的高温电解液，其特征在于，所述高温电解液包括锂盐和非水性有机溶剂，其中所述锂盐为六氟磷酸锂及其他锂盐的混合物，锂盐在电解液种的浓度保持为0.8～2.5mol/L。/n

【技术特征摘要】
1.一种匹配磷酸铁锂电池的高温电解液，其特征在于，所述高温电解液包括锂盐和非水性有机溶剂，其中所述锂盐为六氟磷酸锂及其他锂盐的混合物，锂盐在电解液种的浓度保持为0.8～2.5mol/L。


2.根据权利要求1所述的一种匹配磷酸铁锂电池的高温电解液，其特征在于：所述的锂盐选自六氟磷酸锂，双草酸硼酸锂，双氟草酸硼酸锂和双氟磺酰亚胺锂的任意一种或两种组合。


3.根据权利要求1所述的一种匹配磷酸铁锂电池的高温电解液，其特征在于：所述的正极材料，导电剂，粘结剂比例包含但不仅限于8:1:1，9:0.5:0.5。
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈仕谋，冯冬瑾，陈勇，刘玉文，张锁江，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11