一种低温锂电池用电解液及其制备方法技术

本发明专利技术涉及锂电池技术领域，特别涉及一种低温锂电池用电解液及其制备方法，所述的电解液包括锂盐、有机溶剂和低温添加剂，所述的低温添加剂为溴化钾、苯基环己烷、丁二腈和氟代碳酸乙烯酯的混合物，且该低温添加剂在所述电解液中的质量含量为0.08

【技术实现步骤摘要】
一种低温锂电池用电解液及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂电池
，特别涉及一种低温锂电池用电解液及其制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池是一种二次电池，即可充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。根据锂离子电池所用电解质材料的不同，锂离子电池分为液态锂离子电池和聚合物锂离子电池。液态锂离子电池使用的是液体电解质，而固态电池则以固体聚合物电解质来代替。目前所说的锂离子电池一般指液态锂离子电池，锂离子电池正常的工作温度范围为
‑
20℃～60℃，锂离子电池在低温时电解液粘度大、电导率低以及锂离子在电极材料的扩散系数低，电池性能较差，容量和循环性能大打折扣，甚至可能发生析锂导致电池燃烧、爆炸。因此，本领域人员积极探索，以期提高锂离子电池的工作温度范围，使锂离子电池可在低于
‑
20℃的环境下正常工作，增加锂离子在低温环境下工作的电性能和安全性能。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种低温锂电池用电解液，以实现锂离子电池在低温下的正常工作。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0005]一种低温锂电池用电解液，包括：
[0006]锂盐；
[0007]有机溶剂；
[0008]低温添加剂，所述的低温添加剂为溴化钾、苯基环己烷、丁二腈和氟代碳酸乙烯酯的混合物，且该低温添加剂在所述电解液中的质量含量为0.08
‑
0.15％。
[0009]优选地，所述的低温添加剂中，所述溴化钾、苯基环己烷、丁二腈和氟代碳酸乙烯酯的重量比为1：(0.5
‑
1)：(0.5
‑
1)：(0.6
‑
1.5)。
[0010]优选地，所述的低温添加剂中，所述溴化钾、苯基环己烷、丁二腈和氟代碳酸乙烯酯的重量比为1：0.6：0.8：1.2。
[0011]优选地，所述的锂盐选自六氟砷酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂和双三氟甲基磺酰亚胺锂中的一种或一种以上的组合物；
[0012]优选地，所述锂盐的浓度为1～2.5mol/L。
[0013]优选地，所述的有机溶剂为环状碳酸酯和链状碳酸酯的混合物；
[0014]优选地，所述环状碳酸酯和链状碳酸酯的重量比为1：(1
‑
3)。
[0015]优选地，所述的电解液还包括硼氧基化合物，所述硼氧基化合物在所述电解液中的质量含量为0.5
‑
2％。
[0016]优选地，所述的硼氧基化合物为2,4,6
‑
三(3,3,3
‑
丙腈)环硼氧烷、2,4,6
‑
三(3,3,3
‑
丙氧腈)环硼氧烷，或其组合。
[0017]本专利技术还提供了一种低温锂电池用电解液的制备方法，所述的方法包括按配方量称取各低温添加剂的组分，然后搅拌混合，得到均一的混合物；
[0018]在不断搅拌的条件下向该混合物中加入有机溶剂，待加完有机溶剂后继续搅拌至少5分钟，然后降温至15℃以下；
[0019]将配方量的锂盐加入到体系中，继续搅拌混合，即得所述的电解液。
[0020]优选地，在充满氩气的手套箱中进行制备操作，所述手套箱中的氛围条件至少满足：氧气≤10ppm，水分≤10ppm，湿度＜1％。
[0021]与现有技术相比，本专利技术提供的技术方案中，通过在电解液中添加多组分混合的低温添加剂，显著的提升了锂电池在低温下的容量和循环寿命。
[0022]其中，所述的低温添加剂中含有溴化钾，通过该溴化钾对电解液中有机溶剂的作用，直接降低了电解液的凝固点，避免电解液在低温条件下浸润性变差的问题，使得电解液在低温下，尤其是低于
‑
40℃的极低温条件下仍具有较好的导电率；此外，配合添加到电解液中的苯基环己烷，改善了电解液体系在低温下的粘度，避免现有的锂电池电解液在低温时粘度增大导致锂离子迁移效率变差的问题，另外，所述的低温添加剂中还含有的丁二腈能够在低温条件时与金属离子发生络合作用，抑制低温状态时金属离子的溶出，起到保护正极的作用，显著地提升了锂电池在低温下的循环性能；所述低温添加剂中的氟代碳酸乙烯酯能够改善SEI膜的组成，使其内阻降低，进而提高锂离子的迁移能力和脱嵌能力。
[0023]本申请的专利技术人深入研究了锂电池在低温下性能变差的原因，并提出在传统电解液组分中添加上述的低温添加剂，且通过上述低温添加剂的使用，从多个方面改善了电解液在低温下的状态，以及改善了SEI膜的组成，从而有利的提高了锂电池在低温下的循环性能。
具体实施方式
[0024]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本专利技术。
[0025]本专利技术提供了一种低温锂电池用电解液，其包括锂盐、有机溶剂和低温添加剂，所述的低温添加剂为溴化钾、苯基环己烷、丁二腈和氟代碳酸乙烯酯的混合物，且该低温添加剂在所述电解液中的质量含量为0.08
‑
0.15％。
[0026]根据本申请专利技术人的研究，锂电池在低温下运行性能差的一个很重要的原因是电解液与正负极形成的SEI膜发生相变，碳长链和锂结合后导致阻抗增加；同时，在低温条件下，传统锂电池电解液的粘度增大，导致锂离子在电解液和SEI膜之间的迁移率降低，脱嵌能力变差。为此，本专利技术提供的技术方案中，通过在现有的锂电池电解液中加入低温添加剂，所述的低温添加剂是溴化钾、苯基环己烷、丁二腈和氟代碳酸乙烯酯的混合物；其中，溴化钾对电解液中有机溶剂的作用，直接降低了电解液的凝固点，避免电解液在低温条件下浸润性变差的问题，使得电解液在低温下，尤其是低于
‑
40℃的极低温条件下仍具有较好的导电率；此外，配合添加到电解液中的苯基环己烷，改善了电解液体系在低温下的粘度，避免现有的锂电池电解液在低温时粘度增大导致锂离子迁移效率变差的问题，另外，所述的低温添加剂中还含有的丁二腈能够在低温条件时与金属离子发生络合作用，抑制低温状态时金属离子的溶出，起到保护正极的作用，显著地提升了锂电池在低温下的循环性能；所述
低温添加剂中的氟代碳酸乙烯酯能够改善SEI膜的组成，使其内阻降低，进而提高锂离子的迁移能力和脱嵌能力。
[0027]根据本专利技术提供的技术方案，本专利技术中，所述的低温添加剂中，溴化钾、苯基环己烷、丁二腈和氟代碳酸乙烯酯的用量可以在较宽的范围内选择，作为优选的，为了确保锂电池在低温条件下具有更好的性能，所述溴化钾、苯基环己烷、丁二腈和氟代碳酸乙烯酯的重量比为1：(0.5
‑
1)：(0.5
‑
1)：(0.6
‑
1.5)。进一步优选的，所述溴化钾、苯基环己烷、丁二腈和氟代碳酸乙烯酯的重量比为1：0.6：0.8：1.2。
[0028]本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温锂电池用电解液，其特征在于，包括：锂盐；有机溶剂；低温添加剂，所述的低温添加剂为溴化钾、苯基环己烷、丁二腈和氟代碳酸乙烯酯的混合物，且该低温添加剂在所述电解液中的质量含量为0.08
‑
0.15％。2.根据权利要求1所述的低温锂电池用电解液，其特征在于，所述的低温添加剂中，所述溴化钾、苯基环己烷、丁二腈和氟代碳酸乙烯酯的重量比为1：(0.5
‑
1)：(0.5
‑
1)：(0.6
‑
1.5)。3.根据权利要求1所述的低温锂电池用电解液，其特征在于，所述的低温添加剂中，所述溴化钾、苯基环己烷、丁二腈和氟代碳酸乙烯酯的重量比为1：0.6：0.8：1.2。4.根据权利要求1所述的低温锂电池用电解液，其特征在于，所述的锂盐选自六氟砷酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂和双三氟甲基磺酰亚胺锂中的一种或一种以上的组合物；优选地，所述锂盐的浓度为1～2.5mol/L。5.根据权利要求1所述的低温锂电池用电解液，其特征在于，所述的有机溶剂为环状碳酸酯和链状碳酸酯的混合物。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯联友，王兴，吴伟杰，景慧娟，王丫，
申请(专利权)人：安徽天时新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：