电解液和电池制造技术

技术编号:26038389 阅读:9 留言:0更新日期:2020-10-23 21:17
本发明专利技术涉及一种电解液及电池。所述电解液包括硫酸乙烯酯和添加剂,该添加剂具有式(Ι)的结构。本发明专利技术的电解液,通过加入添加剂(Ι)和硫酸乙烯酯,显著提高了电解液的热稳定性,抑制电解液酸度值和色度值升高。此外,添加剂(Ι)在充放电循环或高压下,可以络合正极溶出的过渡金属离子,避免了过渡金属离子对负极的破坏,从而本发明专利技术的电解液可以显著改善电池的循环、储存及浮充性能。同时,本发明专利技术的电解液大幅度提高了电池在低温下的放电容量。

【技术实现步骤摘要】
电解液和电池
本专利技术属于锂离子电池
,具体涉及一种电解液和电池。
技术介绍
电池(比如,锂离子电池)具有较高的比能量、优异的循环性能,同时具有较高的工作电压,因此在数码、储能、动力、军用航天和通讯设备等领域被广泛使用。目前,为了拓宽电池的工作范围,硫酸乙烯酯(DTD)作为电解液添加剂受到研究人员的青睐,其可以显著降低电池阻抗改善低温性能且高温性能优异。但是,DTD在常温下稳定性差,常常会引起电解液酸度值和色度值急剧升高,从而达不到DTD的作用效果,反而恶化锂电池的电化学性能。因此,在保证提高电池在高电压下的循环、低温储存性能和浮充性能的前提下,提供一种能够提高电解液中的硫酸乙烯酯稳定性的添加剂,也成为电池行业发展一直被关注和追求的课题之一。
技术实现思路
本专利技术提供了一种电解液,能够使电解液中DTD的酸度值和色度值保持相对稳定,同时提高了电解液的高温性能,还可以提高电池在高电压下的循环、低温、储存性能和浮充性能。本专利技术还提供了一种电池,在提高高电压下的循环、低温、储存性能和浮充性能的前提下,电解液中DTD的酸度值和色度值也能够保持相对稳定,同时低温下的放电容量也得到明显提高。本专利技术提出的技术方案是:第一方面,本专利技术提出一种电解液,包括硫酸乙烯酯和添加剂,该添加剂具有式(Ι)的结构:本专利技术的电解液,通过加入添加剂(Ι)和硫酸乙烯酯,显著提高了电解液的热稳定性,这是由于添加剂(Ι)可以吸附和络合电解液中的HF和H2O,同时可以抑制硫酸乙烯酯的水解,从而改善电解液的热稳定性,抑制电解液酸度值和色度值升高。此外,添加剂(Ι)在充放电循环或高压下,可以络合正极溶出的过渡金属离子,避免了过渡金属离子对负极的破坏,从而本专利技术的电解液可以显著改善电池的循环、储存及浮充性能。同时,本专利技术的电解液大幅度提高了电池在低温下的放电容量,专利技术人推测,可能是由于本专利技术的添加剂可以作为正极和负极界面成膜的诱导剂,从而使得正极和负极表面界面膜产生多孔结构,有利于锂离子的传输,从而可以大幅度提高电池在低温下的放电容量。控制硫酸乙烯酯与添加剂(Ι)的质量比在一定范围内,利于提高其改善效果。例如,可以调节硫酸乙烯酯与所述添加剂(Ι)的质量比大约为1:0.01-2,进一步地1:0.5-1.5,更进一步地1:1。在本专利技术中,可以控制硫酸乙烯酯和添加剂(Ι)的质量分数在一定范围内,从而实现更佳的效果。例如,基于所述电解液的质量计,硫酸乙烯酯的质量分数为0.8-1.2%,进一步地如1%;所述添加剂(Ι)的质量分数为0.01-2%,进一步地如1%。作为本专利技术的具体实施方式,添加剂(Ι)的制备方法,可以包括以下反应步骤:通过反应物(Ⅱ)与反应物(Ⅲ)合成制备得到添加剂(Ι)。在本专利技术中,控制反应物(Ⅱ)与反应物(Ⅲ)的物质的量之比大约为1:0.8-1.2,例如1:1,可以更好地控制产物的合成,同时可以提高原料的利用率。同时,控制反应温度可以控制为25-60℃,例如30℃,35℃,40℃,45℃,50℃,55℃,60℃;反应时间大约为45min-1h,例如45min,50min,55min,1h;反应pH大于7.0,可以为8.0-9.0,例如8.0,8.2,8.5,9.0。本专利技术中的反应物(Ⅱ)与反应物(Ⅲ)可以商购得到,也可以自制得到,本专利技术对此不作特别限定。本专利技术的电解液的色度值变化明显小于现有电解液的色度值的变化。具体地,本专利技术的电解液在53℃-57℃温度下存储12天-17天后,其色度值相对于存储前的色度值变化为4Hazen-6Hazen。显然,采用其他测试方法得到的数值换算后,在本专利技术上述范围内,也在本专利技术的保护范围内,专利技术人对其他方法不作特别限定。本专利技术的电解液的酸度值变化明显小于现有电解液的酸度值的变化。本专利技术的电解液在53℃-57℃温度下存储12天-17天后,其酸度值相对于存储前的酸度值变化为3ppm-8ppm。显然,采用其他测试方法得到的数值换算后,在本专利技术上述范围内,也在本专利技术的保护范围内,专利技术人对其他方法不作特别限定。此外,还可以通过加入多种添加剂,组配得到混合添加剂,从而进一步改善电解液的性质,同时提高电池的性能。例如,还可以加入如下添加剂:1,3,6-己烷三腈(HTCN)和/或二氟磷酸锂(LiPO2F2)。当然,还可以加入其它添加剂以改善电解液和电池的性能,均在本专利技术的保护范围内,本专利技术对此不作特别限定。在本专利技术中,其它添加剂可以选自丁二腈、己二腈、双丙腈乙二醇醚、3-甲氧基丙腈、甘油丙烷三腈、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1,3-丙烷磺酸内酯、1,3-丙烯磺酸内酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯、2-甲基马来酸酐、丁二酸酐、三(三烯丙基)磷酸酯和三(三炔丙基)磷酸酯中的一种或几种组合。通常情况下,电解液中还包括有机溶剂。本专利技术中的有机溶剂包括环状有机溶剂和/或线型有机溶剂,其中,所述环状有机溶剂可以选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、γ-丁内酯和γ-戊内酯中的一种或多种组合;所述线型有机溶剂可以选自碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯和1,1,2,3-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚中的一种或多种组合。本专利技术的电解液中还可以包括锂盐,所述锂盐可以选自六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂和双草酸硼酸锂中的一种或多种组合。第二方面,本专利技术提出了一种电池,包括所述的电解液。本专利技术的电池,通过采用上述电解液,其循环、储存及浮充性能得到明显改善,电解液的酸度值和色度值也能够保持相对稳定,同时低温下的放电容量也得到明显提高。本专利技术所用电池的正极、负极和隔膜均为本领域常规材料,专利技术人对此不作特别限定。例如,正极活性材料可以为钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、锰酸锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料、磷酸铁锂(LFP)、镍锰酸锂和富锂锰基材料中的至少一种;负极活性材料可以为人造石墨、硬炭和软炭中的至少一种。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本专利技术的实践了解到。附图说明1、图1是添加剂(Ι)的GC-MS图谱。具体实施方式下文将结合具体实施例对本专利技术的制备方法做更进一步的详细说明。应当理解,下列实施例仅为示例性地说明和解释本专利技术,而不应被解释为对本专利技术保护范围的限制。凡基于本专利技术上述内容所实现的技术均涵盖在本专利技术旨在保护的范围内。下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法;下述实施例中所用的试剂、材料等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。本专利技术实施例中的反应物(Ⅱ)与反应物(Ⅲ)均购自圣泰化工有限责任公司。实施例1实施例1提出了一种电解液和电池。(1)添加剂及其制备方法采用公式1,将反应物(Ⅱ)与反应物(Ⅲ)按照质量比约为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解液,其特征在于,包括硫酸乙烯酯和添加剂,该添加剂具有式(Ι)的结构:/n

【技术特征摘要】
1.一种电解液,其特征在于,包括硫酸乙烯酯和添加剂,该添加剂具有式(Ι)的结构:





2.根据权利要求1所述的电解液,其特征在于,硫酸乙烯酯与所述添加剂(Ι)的质量比为1:0.01-2。


3.根据权利要求1或2所述的电解液,其特征在于,基于所述电解液的质量计,硫酸乙烯酯的质量分数为0.8-1.2%;所述添加剂(Ι)的质量分数为0.01-2%。


4.根据权利要求1-3任一项所述的电解液,其特征在于,所述电解液在53℃-57℃温度下存储12天-17天后,其色度值相对于存储前的色度值变化为4Hazen-6Hazen。


5.根据权利要求1-4任一项所述的电解液,其特征在于,所述电解液在53℃-57℃温度下存储12天-17天后,其酸度值相对于存储前的酸度值变化为3ppm-8ppm。


6.根据权利要求1-5任一项所述的电解液,其特征在于,还包括如下添加剂:1,3,6-己烷三腈和/或二氟磷酸锂。


7.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员:廖波李素丽王海徐延铭李俊义
申请(专利权)人:珠海冠宇电池股份有限公司
类型:发明
国别省市:广东;44

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