一种防过充电解液及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种防过充电解液及其制备方法和应用，本发明专利技术提供的防过充电解液，制备原料包括防过充添加剂；防过充添加剂包括4

【技术实现步骤摘要】
一种防过充电解液及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及二次电池
，尤其是涉及一种防过充电解液及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着社会科技与经济的迅猛发展，使用清洁能源是一种重要趋势，二次电池正是利用上述清洁能源的重要媒介。
[0003]市场上应用较为成熟的二次电池包括锂离子电池和铅酸电池，后者具有一定的环境污染性，且能量密度不高；前者虽然一定程度上克服了传统铅酸电池的弱点，具有较高的能量密度，但是其在生产制造过程中需要使用大量的锂，而锂资源较为稀缺、且分布不均的。
[0004]也就是说，在充分利用清洁能源的过程中，仅依靠锂离子电池可能并不足够。钾和锂同属第一主族元素，具有相似的物理化学性质，钾资源在地球的丰度高、分布广泛；钾元素不会和铝集流体发生合金化反应，因此，与锂离子电池相比，钾离子电池的负极集流体可以用价格低廉的铝箔替代铜箔，从而降低电池体系的成本。又因为钾离子和锂离子具有相似的理化性质，因此钾离子电池和锂离子电池在构造、工作原理上均为相似，这使得钾离子电池在大规模储能系统中展现出光明的应用前景。
[0005]虽然钾离子电池展现出了光明的应用前景，但是和其他二次电池一样，电池的过充会导致电池的热失控，从而造成安全事故。研究发现，锂离子电池和钾离子电池的充电截止电压不同，且锂离子电池和钾离子电池正负极的界面效应也略有不同，因此适用于锂离子电池的防过充电解液对钾离子电池而言可能并不适用。
[0006]因此，开发匹配的防过充钾离子电池电解液也是非常必要的。r/>
技术实现思路

[0007]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种防过充电解液，能够有效提高钾离子电池的防过充性能。
[0008]本专利技术还提供了上述防过充电解液的制备方法。
[0009]本专利技术还提供了一种制备原料包括上述防过充电解液的钾离子电池。
[0010]根据本专利技术的第一方面实施例，提供了一种防过充电解液，所述防过充电解液的制备原料包括防过充添加剂；
[0011]所述防过充添加剂包括4
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二甲氨基吡啶(CAS：1122
‑
58
‑
3，简称DTPD)和3
‑
乙酰基吡啶(CAS：350
‑
03
‑
8，简称ATPD)中的至少一种；
[0012]所述防过充添加剂占所述防过充电解液的质量百分数为1.1～5％。
[0013]根据本专利技术实施例的控制方法，至少具有如下有益效果：
[0014]本专利技术提供的防过充添加剂中，4
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二甲氨基吡啶和3
‑
乙酰基吡啶的氧化还原电位约为4Vvs.K
+
/K，当本专利技术提供的防过充电解液应用于电池，且电池的充电电压超4.0V时，
防过充添加剂会在正极失电子形成自由基分子，放电过程中，自由基分子扩散至负极发生得电子还原，由此在正负极之间进行内部循环往复，形成电流回路，消耗外加电流，实现稳定外部电压的作用。具体作用机理如下式所示(以4
‑
二甲氨基吡啶为例)：
[0015][0016]因此，本专利技术通过适量的添加防过充添加剂，可有效防止钾离子电池的过充问题，最终提升钾离子电池的综合性能；若添加量较少，则不能有效的实现防过充的作用。
[0017]根据本专利技术的一些优选的实施例，所述防过充添加剂占所述防过充电解液的质量百分数为2～3％。
[0018]根据本专利技术的一些优选的实施例，所述防过充添加剂占所述防过充电解液的质量百分数为2％。
[0019]根据本专利技术的一些实施例，所述防过充电解液的制备原料还包括成膜添加剂。
[0020]根据本专利技术的一些实施例，所述成膜添加剂包括氟代碳酸乙烯酯(CAS：114435
‑
02
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8，简称FEC)、碳酸亚乙烯酯(CAS：872
‑
36
‑
6，简称VC)和碳酸乙烯亚乙酯(CAS：4427
‑
96
‑
7，简称VEC)中的至少一种。
[0021]所述成膜添加剂的作用机理是协助在负极表面形成致密的SEI膜，隔绝了电解液和正负极之间的反应接触，最终提升所得电池整体的性能，包括防过充性能。
[0022]根据本专利技术的一些优选的实施例，所述成膜添加剂包括氟代碳酸乙烯酯。
[0023]由于氟代碳酸乙烯酯的成膜性能，以及所成膜的稳定性均非常优异，当选择氟代碳酸乙烯酯作为成膜添加剂时，其效果最优。
[0024]根据本专利技术的一些实施例，所述成膜添加剂占所述防过充电解液的质量百分数为1～2％。
[0025]根据本专利技术的一些优选的实施例，所述氟代碳酸乙烯酯占所述防过充电解液的质量百分数为1.5％。
[0026]根据本专利技术的一些实施例，所述防过充电解液的制备原料还包括有机溶剂和钾盐。
[0027]根据本专利技术的一些实施例，所述钾盐占所述防过充电解液的质量百分数为10～20％。
[0028]根据本专利技术的一些实施例，所述钾盐包括六氟磷酸钾(CAS：17084
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13
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8)、高氯酸钾、双三氟甲烷磺酰亚胺钾(CAS：90076
‑
67
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8，简称KTFSI)和双氟磺酰亚胺钾(CAS：14984
‑
76
‑
0，KFSI)中的至少一种。
[0029]根据本专利技术的一些实施例，所述有机溶剂占所述防过充电解液的质量百分数为73～85％。
[0030]根据本专利技术的一些优选的实施例，所述有机溶剂占所述防过充电解液的质量百分
数为78～82％。
[0031]根据本专利技术的一些实施例，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯(简称EC)、碳酸甲乙酯(简称EMC)、碳酸二乙酯(简称DEC)和碳酸丙烯酯(简称PC)。
[0032]根据本专利技术的一些实施例，所述有机溶剂中，所述碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯的质量比为5:7～9。
[0033]根据本专利技术的一些优选的实施例，所述有机溶剂中，所述碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯的质量比为5:8。
[0034]根据本专利技术的一些实施例，所述有机溶剂中，所述碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯的质量比为1:0.8～1.2。
[0035]根据本专利技术的一些优选的实施例，所述有机溶剂中，所述碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯的质量比为1:1。
[0036]根据本专利技术的一些实施例，所述有机溶剂中，所述碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的质量比为2～3:1。
[0037]根据本专利技术的一些优选的实施例，所述有机溶剂中，所述碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的质量比为2.5:1。
[0038]根据本专利技术的一些优选的实施例，所述有机溶剂中，所述碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和碳酸丙烯酯的质量比为25：40：25:10。
[0039本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防过充电解液，其特征在于，所述防过充电解液的制备原料包括防过充添加剂；所述防过充添加剂包括4
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二甲氨基吡啶和3
‑
乙酰基吡啶中的至少一种；所述防过充添加剂占所述防过充电解液的质量百分数为1.1～5％。2.根据权利要求1所述的防过充电解液，其特征在于，所述防过充电解液的制备原料还包括成膜添加剂。3.根据权利要求2所述的防过充电解液，其特征在于，所述成膜添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯和碳酸乙烯亚乙酯中的至少一种。4.根据权利要求1～3任一项所述的防过充电解液，其特征在于，所述防过充电解液的制备原料还包括有机溶剂和钾盐。5.根据权利要求4所述的防过充电解液，其特征在于，所述钾盐...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵俊华，孔东波，宋东亮，王亚洲，韩飞，张利娟，李海杰，李渠成，郭飞，闫志卫，王郝为，施艳霞，
申请(专利权)人：湖南法恩莱特新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：