一种适用于锰酸锂电池的电解液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于锰酸锂电池的电解液及其制备方法，该适用于锰酸锂电池的电解液包括如下组分：电解质混合物、电解质助剂、溶剂；通过将活性剂和聚氧化乙烯溶于乙腈中，添加双盐溶液，制备成电解质混合物；电解质助剂为1

【技术实现步骤摘要】
一种适用于锰酸锂电池的电解液及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锰酸锂电池电解液
，尤其涉及一种适用于锰酸锂电池的电解液及其制备方法。

技术介绍

[0002]电解液是锰酸锂动力电池的主要组成部分之一，有着电池的“血液”之称，作为在电池中电极之间的载流子运输介质。是锂离子电池获得高电压，高比能量，高安全性能等优点的保证。电解液一般由电解质锂盐，高纯度的有机溶剂，必要的添加剂等原料，在一定的条件下，按一定的比例配制而成的。然而，与电解液相关的安全问题，尤其是电解质泄漏一直是锂离子电池应用的障碍，另外，高温、高压和高频在改变电解液中的能量密度时，电极容易发生降解，导致电导率变低，容量降低。因此开发一种适用于锰酸锂电池的电解液克服上述缺陷显得至关重要。
[0003]中国专利技术专利CN103367800B公开了一种层状锰酸锂电池用的非水电解液，包括：非水有机溶剂、锂盐、成膜添加剂，所述的非水解液中还含有一种或多种味喃酮衍生物，该专利技术通过添加少量甚至是微量的味喃酮衍生物所得到的非水电解液，不仅能使层状锰酸锂电池在正常电压4.2V时循环放电容量不受影响，而且可以大大提高层状锰酸锂电池在高电压下(4.2V以上)的循环寿命。因此这种新型的非水电解液能够制成高电压下的循环特性优异的层状锰酸锂电池，有望在层状锰酸锂电池中得到广泛应用。并且由于该专利技术的电解液中所需要的主要添加剂含量可以较少，导致整个电解液成本大大降低。但是该专利技术制备的非水电解液电导率低，耐温性能差。
[0004]中国专利技术专利CN102956918B公开了一种改善锰酸锂电池高温性能的电解液。该电解液包含：非水有机溶剂、锂盐和负极成膜添加剂，其特征在于：还包括氟化苯腈添加剂，还可以包括氟碳表面活性剂。氟化苯腈在首次充电过程中，在正极表面形成一层保护膜，减少电解液在正极表面分解产气，并在随后的充放电过程中，能够抑制来自正极活性物质中的Mn离子的溶解，改善锰酸锂电池的高温性能：氟碳表面活性剂的加入降低锂离子二次电池电解液的表面张力，有效的提高正、负极片和隔膜对电解液的吸附浸润，使电解液在电池中快速达到稳定均匀的状态，可以提高电池的循环寿命。使锰酸锂电池具有优良的高温循环性能。但是，该专利技术制备的电解液电导率较低，电容量较低。

技术实现思路

[0005]有鉴于现有技术中适用于锰酸锂电池的电解液电导率较低、循环性能和高温性能差的缺点，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种具有较好电导率、循环性能和高温性能的一种适用于锰酸锂电池的电解液及其制备方法。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用了如下的技术方案：
[0007]一种适用于锰酸锂电池的电解液，包括如下组分：电解质混合物、电解质助剂、溶剂。
[0008]优选的，所述适用于锰酸锂电池的电解液，包括如下重量份组分：0.5～2份电解质混合物、0.55～1.4份电解质助剂、4.5～15份溶剂。
[0009]优选的，所述电解质助剂为1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸盐：聚偏氟乙烯
‑
六氟丙烯按照重量比0.5～1.2：0.05～0.2组合而成。
[0010]优选的，所述溶剂为丙酮、乙烯基三异丙氧基硅烷、盐酸按照重量比3～8：0.5～2：1～5组合而成。
[0011]优选的，所述电解质混合物的制备方法如下，以重量份计：将0.1～0.5份活性剂和0.05～0.2份聚氧化乙烯溶于1～5份乙腈中，再加入3～8份双盐溶液，搅拌反应1～3h，搅拌速度为100～300rpm，然后在室温蒸发10～20h，转移到40～70℃的真空烘箱中蒸发10～20h，得到电解质混合物。
[0012]优选的，所述活性剂的制备方法如下，以重量份计：将0.05～0.2份四甲基二乙烯基二硅氧烷、5～15份聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯和0.05～0.2份N,N,N
′
,N
″
,N
″‑
五甲基二乙烯三胺溶于15～30份1,4
‑
苯并二噁烷中，并加入0.05～0.2份催化剂，在无水无氧环境下，50～70℃反应20～30h，反应结束后，通过吸附剂吸附，50～70℃真空环境除溶剂，真空度为0.01～0.05MPa，得到活性剂。
[0013]优选的，所述催化剂为溴化铜。
[0014]优选的，所述吸附剂为活性氧化铝。
[0015]优选的，所述双盐溶液的制备方法如下，以重量份计：将0.3～1份双三氟甲磺酰亚胺锂、0.1～0.8份双乙二酸硼酸锂加入到2～6份锂硫电解液中，得到双盐溶液。
[0016]优选的，所述适用于锰酸锂电池的电解液，制备方法如下：
[0017]按重量份称取各原料，将1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸盐和聚偏氟乙烯
‑
六氟丙烯混合，然后添加电解质混合物，加入丙酮、乙烯基三异丙氧基硅烷、盐酸，在室温下搅拌1～3h，搅拌速度为100～500rpm，密封保存20～30h，在室温下，敞口保存1～5d，采用电子束辐射，辐射量为5～10kGy，得到电解液。
[0018]本专利技术采用双三氟甲磺酰亚胺锂、双乙二酸硼酸锂与锂硫电解液复配，得到双盐溶液；然后将四甲基二乙烯基二硅氧烷、聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯和N,N,N
′
,N
″
,N
″‑
五甲基二乙烯三胺加入1,4
‑
苯并二噁烷中，进行催化反应，得到活性剂；将活性剂和聚氧化乙烯溶于乙腈中，添加双盐溶液，制备成电解质混合物；再将1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸盐和聚偏氟乙烯
‑
六氟丙烯混合，添加电解质混合物，并加入丙酮、乙烯基三异丙氧基硅烷和盐酸，最后采用电子束辐射，得到适用于锰酸锂电池的电解液。
[0019]交流阻抗的降低和电导率增加可能是因为双三氟甲磺酰亚胺锂和双乙二酸硼酸锂通过锂硫电解液分子的开环聚合进行凝胶化，从而形成网络结构，网络结构具有较高的锂离子导电性，促进了锂离子在网络结构中快速迁移，有效地增加了双盐溶液电解质的电导率，从而可能提高电池性能。锂离子的移动主要发生在电解质的非晶区，活性剂的加入可以降低聚氧化乙烯的结晶度，增加锂离子电导率，通过阻碍反应链的有序排列，可以有效地增加非晶态区域的比例，从而提高电解质的离子导电性。当1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸盐与聚偏氟乙烯
‑
六氟丙烯反应后，形成复合物，由于复合物氟原子的强电负性，复合物的离子基团与电解质混合物羟基之间形成了强的氢键相互作用。由于强相互作用，会通过跳跃机制产生更多的离子运输路径，此外，由于聚偏氟乙烯
‑
六氟丙烯的存在引起了空间位阻效
应，有助于电解质的非晶态相的保留。在乙烯基三异丙氧基硅烷的作用下，硅烷基团在水解后，与电解质混合物表面的羟基相互作用，通过缩合反应形成硅氧键，体系的锂离子电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于锰酸锂电池的电解液，其特征在于，包括如下组分：电解质混合物、电解质助剂、溶剂。2.如权利要求1所述的适用于锰酸锂电池的电解液，其特征在于，包括如下重量份组分：0.5～2份电解质混合物、0.55～1.4份电解质助剂、4.5～15份溶剂。3.如权利要求1或2所述的适用于锰酸锂电池的电解液，其特征在于：所述电解质助剂为1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸盐：聚偏氟乙烯
‑
六氟丙烯按照重量比0.5～1.2：0.05～0.2组合而成。4.如权利要求1或2所述的适用于锰酸锂电池的电解液，其特征在于：所述溶剂为丙酮、乙烯基三异丙氧基硅烷、盐酸按照重量比3～8：0.5～2：1～5组合而成。5.如权利要求1或2所述的适用于锰酸锂电池的电解液，其特征在于，所述电解质混合物的制备方法如下，以重量份计：将0.1～0.5份活性剂和0.05～0.2份聚氧化乙烯溶于1～5份乙腈中，再加入3～8份双盐溶液，搅拌反应1～3h，搅拌速度为100～300rpm，然后在室温蒸发10～20h，转移到40～70℃的真空烘箱中蒸发10～20h，得到电解质混合物。6.如权利要求5所述的适用于锰酸锂电池的电解液，其特征在于，所述活性剂的制备方法如下，以重量份计：将0.05～0.2份四甲基二乙烯基二硅氧烷、5～15份聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯和0.05～0.2份N,...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖兴立，陈吉，李红，杨海秀，王林海，
申请(专利权)人：广东比沃新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：