一种锂电池用电解液及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供一种锂电池用电解液，其中所述电解液含有有机溶剂、第一锂盐以及添加剂，所述添加剂由包括如下的组分得到的复配体系：第二锂盐；和NH3组分；且所述NH3与第二锂盐摩尔比为(0.001～5):1。本发明专利技术还提供所述锂电池用电解液的用途。另外还提供了锂电池用电解液添加剂以及所得到的的锂电池。本发明专利技术提供了一种提升锂离子浓度同时能保持电解液粘度不至上升的电解液及其得到电解液传输速率大为提高的电池。的电池。的电池。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池用电解液及其制备方法和用途


[0001]本专利技术属于电池领域，特别涉及锂电池用电解液及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]锂离子电池作为新一代储能技术，具有能量密度高、循环性能好、比功率大等特点，可用于便携式电子设备、电动汽车、电网调峰、小型备用电站等领域，越来越受到人们的关注。锂离子电池由正、负极材料(极芯)，电解液，隔膜等组成，其中电解液被称为锂电池“血液”，是锂离子的迁移介质，连接正负极的桥梁，对电池的循环寿命、安全性能、工作温度、倍率性能及可逆容量等都有非常重要的影响。
[0003]理想的电解液应该具有电化学稳定窗口宽，工作温度范围宽(-30～80℃)，与电池内各元件不发生反应，高效的锂离子传输速率以及良好的充放电循环性能。目前商品化锂离子电池的电解液主要是基于碳酸酯类有机溶剂和锂盐的复配溶液，再加入各类添加剂用以提升电解液性能。其中，大功率锂离子电池对电解液锂离子传输速率提出了更高的要求，目前商用锂离子电池中锂盐为LiPF6，其最佳用量为1.0mol/L左右，其原因是电解液的电导率随着锂离子浓度的增加先升高后降低，锂盐浓度的持续增加会导致电解液粘度的升高，因此导致电导率的降低。
[0004]因此综上所述，本领域亟需一种提升锂离子浓度同时能保持电解液粘度不至上升的电解液及其得到电解液传输速率大为提高的电池。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题之一是提供提升锂离子浓度同时能保持电解液粘度不至上升的电解液。
[0006]本专利技术所要解决的技术问题之二是提供提升锂离子浓度同时能保持电解液粘度不至上升的电解液的用途。
[0007]本专利技术所要解决的技术问题之三提升锂离子浓度同时能保持电解液粘度不至上升的电解液添加剂。
[0008]本专利技术所要解决的技术问题之四在于得到电解液传输速率大为提高的电池。
[0009]为解决上述技术问题之一，本专利技术第一方面提供了一种锂电池用电解液，其中所述电解液含有有机溶剂、第一锂盐以及添加剂，所述添加剂由包括如下的组分得到的复配体系：
[0010]第二锂盐；和
[0011]NH3组分；
[0012]且所述NH3与第二锂盐摩尔比为(0.001～5):1。
[0013]所述第一锂盐可以与第二锂盐相同或是不同。优选为相同锂盐。
[0014]具体地，所述NH3组分的形式是氨气或者液氨或是任何不会对本专利技术的专利技术目的产生限制的形式。
[0015]在本专利技术的一个具体实施方式中，所述电解液含有如下组分：
[0016]有机溶剂10～80重量份，
[0017]第一锂盐5～70重量份，和
[0018]添加剂1～50重量份。
[0019]优选地，以电解液的总重量为基准，有机溶剂质量分数10～80％，第一锂盐5～70％，添加剂1～50％。
[0020]优选地，所述电解液中的锂盐总含量(第一锂盐+第二锂盐)可以不低于1.0mol/L，更优选不低于3.0mol/L。
[0021]在本专利技术的一个具体实施方式中，所述组分复配得到的锂盐和NH3复配体系中，所述锂盐与NH3之间通过可逆的络合作用结合。
[0022]优选地，所述复配体系中以氨分子与锂离子之间的可逆的络合作用结合。
[0023]更优选地，所述络合作用经量化计算得到的相互作用能的范围是30～60kcal/mol。
[0024]具体地，所述相互作用能的计算方法是本领域技术人员已知的常规方法。
[0025]在本专利技术的一个具体实施方式中，所述第一锂盐或第二锂盐各自独立选自四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、卤化锂、氯铝酸锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、二草酸硼酸锂或其组合。
[0026]在本专利技术的一个具体实施方式中，所述有机溶剂选自链状酸酯和环状酸酯中的一种或几种。
[0027]在本专利技术的一个具体实施方式中，所述链状酸酯选自含氟链状有机酯、含硫链状有机酯、含不饱和键的链状有机酯或其组合；更优选地，所述链状酸酯选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸二丙酯或其组合。
[0028]在本专利技术的一个具体实施方式中，所述环状酸酯选自含氟环状有机酯、含硫环状有机酯或含不饱和键的环状有机酯或其组合；
[0029]更优选地，所述环状酸酯选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸亚乙烯酯、γ-丁内酯、磺内酯或其组合。
[0030]为解决上述技术问题之二，本专利技术第二方面提供了一种锂电池用电解液的在锂电池中的用途，其中所述电解液含有有机溶剂、锂盐以及添加剂，所述添加剂由包括如下的组分得到：
[0031]第二锂盐；和
[0032]NH3组分；
[0033]且所述NH3与第二锂盐摩尔比为(0.001～5)：1。
[0034]为解决上述技术问题之三，本专利技术第三方面提供了一种添加剂在锂电池用电解液中的用途，所述电解液含有有机溶剂、第一锂盐以及添加剂，所述添加剂由包括如下的组分得到：
[0035]第二锂盐；和
[0036]NH3组分；
[0037]且所述NH3与第二锂盐摩尔比为(0.001～5)：1。
[0038]为解决上述技术问题之四，本专利技术第四方面提供了一种锂电池，所述锂电池包括
极芯和本专利技术的电解液，所述极芯和电解液密封在电池壳体内。
[0039]本专利技术的具体实施方式中，在锂电池循环性能测试中，当循环次数达到150时本专利技术的锂电池的库伦效率仍然不低于55％。
[0040]更优选地，当循环次数达到160～180时本专利技术的电池的库伦效率仍然在55％以上。
[0041]本专利技术的技术效果在于：
[0042]本专利技术中NH3与锂盐复配可以降低电解液的粘度，NH3分子可以提高锂盐的解离程度，从而提升电解液的锂离子传输性能；锂离子电池在使用过程中，电解液会产生游离酸，游离酸累积到一定程度将会对电池造成难以恢复的影响，本专利技术中通过调配NH3比例，控制电解液呈弱碱性，可以中和电池使用过程产生的酸，从而延长电池使用寿命。
附图说明
[0043]图1示出了实施例1的纯锂盐与锂盐/NH3体系相态变化；
[0044]其中(a)为LiNTf2(b)LiNTf
2-饱和NH3；
[0045]图2示出了本专利技术的锂电池循环性能测试结果。
具体实施方式
[0046]本专利技术人经过广泛而深入的研究，将如何在不显著提高电解液粘度的同时，增加锂离子浓度作为提升电解液电导率的一个关键；通过改进工艺，意外地发现可以将锂盐与氨分子的复配体系作为锂电池用电解液的添加剂，更意外发现，本专利技术提供的特定比例的复配体系的添加剂可以显著提高电解液锂离子传输性能，即使提高锂盐添加量也不至使得性能变劣，甚至氨还可以中和使用过程中产生的游离酸，提高锂电池稳定性和使用寿命，多方协同从而克服了锂电池电解液中锂盐最佳用量为1.0mol/L左右的技术偏见，更意外发现其可以显本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池用电解液，其中所述电解液含有有机溶剂、第一锂盐以及添加剂，其特征在于，所述添加剂是由包括如下的组分得到的复配体系：第二锂盐；和NH3组分；且所述NH3与第二锂盐摩尔比为(0.001～5):1。2.根据权利要求1所述的锂电池用电解液，其特征在于，所述电解液含有如下组分：有机溶剂10～80重量份，第一锂盐5～70重量份，和添加剂1～50重量份；优选地，所述电解液中的锂盐总含量不低于1.0mol/L，更优选不低于3.0mol/L，所述锂盐总含量包括第一锂盐和所述添加剂中的第二锂盐。3.根据权利要求1或2所述的锂电池用电解液，其特征在于，所述组分复配得到的锂盐和NH3复配体系中，所述锂盐与NH3之间通过可逆的络合作用结合；优选地，所述复配体系中以氨分子与锂离子之间的可逆的络合作用结合；更优选地，所述络合作用经量化计算得到的相互作用能的范围是30～60kcal/mol。4.根据权利要求1-3任意一项所述的锂电池用电解液，其特征在于，所述第一锂盐或第二锂盐各自独立选自四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、卤化锂、氯铝酸锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、二草酸硼酸锂或其组合。5.根据权利要求1-4任意一项所述的锂电池用电解液，其特征在于，所述有机溶剂选自链状酸酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚大伟，谢同，李骏，何文军，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：