一种介孔分子筛掺杂的锂离子电池电解液及应用制造技术

本发明专利技术属于锂离子电池技术领域，特别涉及一种介孔分子筛掺杂的锂离子电池电解液及应用。所述电解液包括电解质锂盐、溶剂和添加剂；所述添加剂为介孔锂化分子筛，所述添加剂的质量含量占电解液总质量的1

【技术实现步骤摘要】
一种介孔分子筛掺杂的锂离子电池电解液及应用


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，特别涉及一种介孔分子筛掺杂的锂离子电池电解液及应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池由于具有较高的能量密度、功率密度、较长的循环寿命、灵活、轻便等特点，已广泛应用于多个领域，大至规模储能电站，小至电动车及各类电子设备等，是各类能源存储技术中最重要的一种技术。电解液作为传导离子和电子的介质，对电池性能有非常重要的作用。研究发现，锂电子电池电解液中存在很多杂质，如水，HF、Al、Cr、Cu、Fe、Na、Ni等金属杂质离子。电解液中杂质会导致电池比容量、循环效率的不断减少，当杂质浓度超过一定含量时，锂离子电池将被完全破坏；因此，需要加强对杂质含量和除杂技术的分析，以提高电池的稳定安全性。
[0003]研究者们提出很多种除杂方法，从技术原理上简单分为两类：一类是对电极材料进行改性，如Li2SO4预处理石墨电极、对正极材料进行表面包覆等，但该方案难以将水分含量降至很低，且成本高，工艺复杂，甚至会降低电池容量，存在一定的弊端。另一类是使用锂化分子筛进行除杂处理，在分子筛除去水分的同时，HF同样可以被除去，同时，其他金属离子也会和锂化分子筛的锂离子发生交换，进一步降低离子含量。因4A分子筛在吸附水的性能表现突出，5A分子筛在吸附水分的同时能很好的吸附溶剂中的杂醇，因此一般在生产时选用4A和5A分子筛1：1混合对溶剂进行脱水。然而，A型分子筛特点为孔径小，不利于电解液在其中的扩散，因此，制备介孔A型分子筛，成功除杂的基础上，可以降低电池自放电现象，进而提高其在电池中的性能，具有重要的实用意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题就在于克服目前除杂方法所存在的不足，提供了一种介孔分子筛掺杂的锂离子电池电解液及应用，该电解液能够显著降低电池自放电，且能够去除水、金属等杂质，进而能够提高电池的性能。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]本专利技术一方面提供一种介孔分子筛掺杂的锂离子电池电解液，所述电解液包括电解质锂盐、溶剂和添加剂；所述添加剂为介孔锂化分子筛，所述添加剂的质量含量占电解液总质量的1
‑
6％。
[0007]上述技术方案中，进一步地，所述电解质锂盐为LiPF6或LiBF4，所述电解液中电解质锂盐浓度为0.6
‑
1.4mol/L。
[0008]上述技术方案中，进一步地，所述溶剂为碳酸二甲酯和/或碳酸甲乙酯，碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯的体积比为0：3
‑
3：0。
[0009]上述技术方案中，进一步地，所述介孔锂化分子筛的制备方法包括以下步骤：
[0010]1)将三嵌段共聚物P123溶入去离子水，35℃搅拌至澄清，然后加入均三甲苯，搅拌
1
‑
4h，得到溶液A；
[0011]2)将硅源加入溶液A中，搅拌2
‑
6h，得到溶液B；
[0012]3)将铝源溶于NaOH溶液中，得到溶液C；
[0013]4)将溶液C加入溶液B中，40℃搅拌2
‑
4h，随后转移至带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，在80
‑
120℃晶化6
‑
14h，过滤，洗涤；
[0014]5)将步骤4)得到的滤饼转移至烘箱干燥，随后转移至马弗炉中于450
‑
600℃煅烧4
‑
8h，得到介孔分子筛；
[0015]6)将锂盐配制成0.1
‑
1.0mol/L的锂化溶液，将步骤5)得到的介孔分子筛浸入锂化溶液中进行离子交换，40℃搅拌4
‑
8h，随后过滤，烘干，再次重复交换1
‑
2次，最后在150
‑
300℃下活化2
‑
4h，得到介孔锂化分子筛。
[0016]上述技术方案中，所述步骤1)中，三嵌段共聚物P123的质量浓度为0.2
‑
2wt％，均三甲苯的质量浓度为0.2
‑
2wt％；所述步骤2)中，硅源的质量浓度以SiO2计为5
‑
10wt％；所述步骤3)中，铝源的质量浓度以Al2O3计为7
‑
12wt％。
[0017]上述技术方案中，进一步地，所述步骤2)中，硅源为硅溶胶、硅酸钠或正硅酸乙酯。
[0018]上述技术方案中，进一步地，所述步骤3)中，铝源为铝酸钠、异丙醇铝或拟薄水铝石。
[0019]上述技术方案中，进一步地，所述步骤6)中，锂盐为LiNO3、LiClO4、乙酸锂、碳酸锂或氢氧化锂。
[0020]本专利技术另一方面提供一种上述锂离子电池电解液的应用，所述电解液用于以Li3V2(PO4)3作为正极材料的锂离子电池中。
[0021]上述技术方案中，进一步地，所述锂离子电池的正负极电解液均为上述电解液。
[0022]本专利技术的有益效果为：
[0023]1、电解液中加入介孔锂分子筛，能够降低电解液中水、金属杂质的含量，且能有效降低锂离子电池的自放电，提高电池性能。
[0024]2、电解液中的碳酸甲乙酯性质稳定，反应活性低，因此它的分解电压更高，能降低满电状态下活性很高的Li3V2(PO4)3对电解液的催化能力。
具体实施方式
[0025]实施例1
[0026]1)称取0.20g三嵌段共聚物P123溶入14.5mL去离子水后，35℃搅拌至澄清，加入0.20g均三甲苯，继续搅拌4h，记为溶液A；称取5.0g硅溶胶(30％)加入溶液A中，搅拌4h后；另称取1.70g铝酸钠、2.5g NaOH溶于去离子水中，记为溶液B；然后将溶液B加入溶液A中，40℃搅拌4h后，转移至带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，在100℃晶化10h，过滤，洗涤；将滤饼转移至烘箱干燥后，转移至马弗炉中于550℃煅烧6h，即制得介孔分子筛；
[0027]2)锂化分子筛的制备：称取6.9g硝酸锂，溶于100mL溶液中配制成1mol/L的锂化溶液，取10g上述获得的介孔分子筛浸入该溶液中，40℃搅拌8h，然后过滤，烘干，再次重复交换1
‑
2次，最后在200℃下活化4h。
[0028]对比例1
[0029]普通锂化分子筛的制备：制备过程同实施例1，唯一不同之处在于分子筛制备的过
程中没有加入P123和均三甲苯。
[0030]实施例2
[0031]对碳酸二甲酯进行除水处理，碳酸二甲酯纯度为99.95％，初始水分含量为201ppm，金属离子总浓度为15ppm；取两份500g碳酸二甲酯，分别加入10％的实施例1和对比例1分子筛，于室温处理5h，用库伦水分测试仪对处理后的碳酸二甲酯水含量进行检测，结果分别为6.5和6.8ppm，用等离子体发射光谱仪检出其它金属离子总浓度为5ppm和10ppm。说明实施例1和对比例1获得的分子筛本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种介孔分子筛掺杂的锂离子电池电解液，其特征在于：所述电解液包括电解质锂盐、溶剂和添加剂；所述添加剂为介孔锂化分子筛，所述添加剂的质量含量占电解液总质量的1
‑
6％。2.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述电解质锂盐为LiPF6或LiBF4，所述电解液中电解质锂盐浓度为0.6
‑
1.4mol/L。3.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述溶剂为碳酸二甲酯和/或碳酸甲乙酯，碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯的体积比为0：3
‑
3；0。4.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述介孔锂化分子筛的制备方法包括以下步骤：1)将三嵌段共聚物P123溶入去离子水，35℃搅拌至澄清，然后加入均三甲苯，搅拌1
‑
4h，得到溶液A；2)将硅源加入溶液A中，搅拌2
‑
6h，得到溶液B；3)将铝源溶于NaOH溶液中，得到溶液C；4)将溶液C加入溶液B中，40℃搅拌2
‑
4h，随后转移至带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，在80
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120℃晶化6
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14h，过滤，洗涤；5)将步骤4)得到的滤饼转移至烘箱干燥，随后转移至马弗炉中于450
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600℃煅烧4
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8h，得到介孔分子筛；6)将锂盐配制成0.1
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1.0mol...

【专利技术属性】
技术研发人员：续晶华，李梦璐，洛新彤，于浩淼，王贤彬，王炳春，李进，
申请(专利权)人：中触媒新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：