电解液添加剂、电解液和电池制造技术

技术编号:26038391 阅读:1 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添加剂、电解液和电池,该添加剂具有式(Ι)的结构。本发明专利技术的电解液添加剂,可以吸附和络合电解液中的小分子物质(如Cl

【技术实现步骤摘要】
电解液添加剂、电解液和电池
本专利技术属于电池
,具体涉及一种电解液添加剂、电解液和电池。
技术介绍
电池(例如,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,商业化的锂电池用的电解液主要由溶剂和锂盐组成,其中溶剂主要是以环状和线型的混合溶剂为主、锂盐以六氟磷酸锂(LiPF6)为主,为锂离子在电池正负极之间的穿梭提供必要的保障。然而,六氟磷酸锂热稳定性较差,容易发生水解反应并产生PF5,而PF5极易与电解液中微量杂质反应引起电解液色度上升和产生氟化氢,生成的HF容易腐蚀电极材料,加速电解液的分解,从而,降低电池容量和循环稳定性。同时,电解液中的杂质(如Cl-、SO42-)也会对电解液热稳定性和电化学稳定性产生显著的劣化。因此,在保证提高锂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稳定性的添加剂,也成为锂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添加剂,能够使电解液的酸度和色度保持相对稳定,同时可以提高在高电压下的循环、低温、储存性能和浮充性能。本专利技术还提供了一种电解液,由于加入了上述添加剂,使本专利技术的电解液的酸度和色度保持相对稳定,同时可以提高锂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,电解液的酸度和色度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添加剂,该添加剂具有式(Ι)的结构:本专利技术的电解液添加剂,可以吸附和络合电解液中的小分子物质(如Cl-、SO42-、HF、H2O等),从而改善电解液的热稳定性,抑制电解液酸度和色度的升高。此外,添加剂在充放电循环或高压下,可以络合电极中溶出的过渡金属离子,避免了过渡金属离子对电极的破坏,从而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。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。其中,色度测定方法采用铂-钴比色法。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。在本专利技术中,酸度测试采用电位滴定法(Karl-Fisher798GPTTitrino,瑞士万通)。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。本专利技术所述的电解液添加剂的制备方法,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,也可以自制得到,本专利技术对此不作特别限定。第二方面,本专利技术提出了一种电解液。本专利技术的电解液,包括上述的电解液添加剂,且基于所述电解液的质量计,所述添加剂的质量分数为0.01-0.2%。本专利技术的电解液,通过加入适当含量的上述添加剂,可以使其吸附和络合电解液中的小分子物质(如Cl-、SO42-、HF、H2O等),从而改善了电解液的热稳定性,抑制了电解液酸度和色度的升高。电解液中的添加剂可以络合电极中溶出的过渡金属离子,避免了过渡金属离子对电极的破坏,从而可以显著改善电池的循环、储存及浮充性能。同时,电解液中的添加剂作为正极和负极界面成膜的诱导剂,使得正极和负极表面界面膜具有多孔结构,有利于锂离子的传输,大幅度提高电池在低温下的放电容量。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。第三方面,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,电解液的酸度和色度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。应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解液添加剂,其特征在于,该添加剂具有式(Ι)的结构:/n

【技术特征摘要】
1.一种电解液添加剂,其特征在于,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,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。


3.根据权利要求1或2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。


4.一种电解液,其特征在于,包括权利要求1所述的电解液添加剂,且基于所述电解液的质量计,所述添加剂的质量分数为0.01-0.2%。


5.根据权利要求4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。


6.根据权利要求4或5所述的电解液,其特征在于,还包括丁二腈、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...

【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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