耐高温电解液、二次电池及其应用制造技术

本发明专利技术提供一种耐高温电解液、二次电池及其应用，该耐高温电解液包括多氟代苯类化合物、锂盐和溶剂，采用含多氟代苯类化合物的电解液在高温下一方面可以缓解电解液分解产生氢氟酸，减少正极过渡金属离子溶出，提高电池高温循环性能和高温存储稳定性，另一方面具有一定的成膜性，形成稳定的界面保护膜，提高电池循环寿命。池循环寿命。池循环寿命。

【技术实现步骤摘要】
耐高温电解液、二次电池及其应用


[0001]本专利技术涉及二次电池
，具体涉及一种耐高温电解液、二次电池及其应用。

技术介绍

[0002]二次电池(Rechargeable battery)又称为充电电池或蓄电池，是指在电池放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用的电池。二次电池具有高能量密度、高功率密度、环境友好等特性，在便携式电子产品和动力汽车等领域有广泛的应用。
[0003]目前，二次电池的商用电解液中有使用氟代碳酸乙烯酯(FEC)作为添加剂。在包含FEC的电解液体系中，六氟磷酸锂在高温条件下易与电解液中微量的水反应，分解产生路易斯酸，催化FEC分解产生氢氟酸等酸性物质，这些酸性物质又会反过来促使六氟磷酸锂进一步分解，同时这些酸性物质也会攻击正极过渡金属离子，导致过渡金属离子溶出，从而使电池循环性能迅速衰减。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要提供一种耐高温电解液、二次电池及其应用，能够避免FEC分解产酸所带来的问题，保证电池耐高温循环性能优势。
[0005]本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术提供一种耐高温电解液，包含溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂不含氟代碳酸乙烯酯，所述添加剂至少包含多氟代苯类化合物，所述多氟代苯类化合物在电解液中的质量百分比为0.1～10％。
[0007]在其中一些实施例中，所述多氟代苯类化合物选自1,2
‑
二氟苯、1,3
‑
二氟苯、1,4
‑
二氟苯、1,2,3
‑
三氟苯、1,2,4
‑
三氟苯、1,3,5
‑
三氟苯、三氟甲苯、三氟甲氧基苯中的至少一种。
[0008]在其中一些实施例中，所述添加剂还包括氟化碳酸酯、硝酸锂、氟化锂、碳酸亚乙烯酯、二苯乙烷、二甲基乙酰胺、靛红酸酐、4,5
‑
二氰基
‑2‑
(三氟甲基)咪唑中、5
‑
乙酰基噻吩
‑2‑
甲腈、N,N
‑
二甲基甲酰胺、(2
‑
烯丙基苯氧基)三甲基硅烷、苯甲酸酐、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯、1
‑
(二甲氨基)吡咯、4,5
‑
二氰基
‑2‑
(三氟甲基)咪唑、对甲苯磺酰甲基异腈的至少一种。5
‑
乙酰基噻吩
‑2‑
甲腈、1
‑
(二甲氨基)吡咯、(2
‑
烯丙基苯氧基)三甲基硅烷、4,5
‑
二氰基
‑2‑
(三氟甲基)咪唑、对甲苯磺酰甲基异腈的添加量占电解液中的质量百分比为0.5～1％。
[0009]在其中一些实施例中，所述添加剂还包括5
‑
乙酰基噻吩
‑2‑
甲腈，多氟代苯类化合物与5
‑
乙酰噻吩
‑2‑
甲腈的质量比为20:1。
[0010]在其中一些实施例中，所述添加剂还包括1
‑
(二甲氨基)吡咯，多氟代苯类化合物与1
‑
(二甲氨基)吡咯的质量比为10:1。
[0011]在其中一些实施例中，所述添加剂还包括(2
‑
烯丙基苯氧基)三甲基硅烷，多氟代苯类化合物与(2
‑
烯丙基苯氧基)三甲基硅烷的质量比为10:1。
[0012]在其中一些实施例中，所述添加剂还包括4,5
‑
二氰基
‑2‑
(三氟甲基)咪唑，多氟代苯类化合物与4,5
‑
二氰基
‑2‑
(三氟甲基)咪唑的质量比为10:1。
[0013]在其中一些实施例中，所述添加剂还包括对甲苯磺酰甲基异腈，多氟代苯类化合物与对甲苯磺酰甲基异腈的质量比为10:1。
[0014]本专利技术提供上述耐高温电解液在制备二次电池中的应用。
[0015]本专利技术提供一种耐高温二次电池，包括正极材料、负极材料、隔膜以及上述耐高温电解液。所述正极材料选自磷酸铁锂、钴酸锂、钛酸锂、锰酸锂、三元镍钴锰、三元镍钴铝中的一种或几种。所述负极材料选自石墨、硅负极、金属负极中的至少一种。
[0016]在其中一些实施例中，所述耐高温电解液的溶剂选自醚类有机溶剂、酯类有机溶剂、醚酯混合有机溶剂电解液中的一种或几种。
[0017]在其中一些实施例中，所述隔膜选自PP隔膜、PE隔膜、PP/PE/PP隔膜、Al2O3涂层隔膜、玻璃纤维隔膜、PVDF隔膜、PET/Al2O3隔膜、纤维素隔膜、芳纶隔膜中的一种或几种。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0019]本专利技术筛选采用“多氟代苯类化合物”替换氟代碳酸乙烯酯的电解液，一方面多氟代苯类化合物具有稳定的热力学性质，不易通过β
‑
H消去机制产生氢氟酸，整体上能够在高温(30～70℃)下缓解电解液分解生成酸性物质，减少正极过渡金属离子溶出，提高电池高温(30～70℃)循环性能和高温存储稳定性，另一方面多氟代苯类化合物具有良好的电化学性质，可先于溶剂在负极处分解，使该电解液具有一定的成膜性，形成富含无机物与氟化锂的稳定界面保护膜，提高电池循环寿命。另外，采用多氟代苯类化合物替换氟代碳酸乙烯酯的电解液还具有明显的成本优势。
附图说明
[0020]图1为采用实施例1和对比例1制备的电解液组装的电池的LSV负扫描曲线图。
[0021]图2为采用实施例1和对比例1制备的电解液组装的Li
‑
NCM622电池在3～4.3V、1C倍率、60℃高温环境下测试的循环曲线图。
[0022]图3为采用实施例1和对比例1制备的电解液组装的Li
‑
NCM622电池在1C充电、2C放电、60℃高温环境下测试的循环曲线图。
[0023]图4为采用实施例1和对比例1制备的电解液组装的石墨电池在60℃高温条件下的循环曲线图。
[0024]图5为采用实施例1和对比例1制备的电解液组装的氧化亚硅电池在60℃高温条件下的循环曲线图。
具体实施方式
[0025]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明，以使本领域的技术人员更加清楚地理解本专利技术。
[0026]以下各实施例，仅用于说明本专利技术，但不止用来限制本专利技术的范围。基于本专利技术中的具体实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的情况下，所获得的其他所有实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0027]在本专利技术实施例中，若无特殊说明，所有原料组分均为本领域技术人员熟知的市
售产品；在本专利技术实施例中，若未具体指明，所用的技术手段均为本领域技术人员所熟知的常规手段。
[0028]试剂密度(g cm
–3)价格($for 100g)氟代碳酸乙烯酯1.454795三氟代苯1.26～1.2835～90二氟代苯1.11～1.167本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高温电解液，包含溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于，所述添加剂不含氟代碳酸乙烯酯，所述添加剂至少包含多氟代苯类化合物，所述多氟代苯类化合物在电解液中的质量百分比为0.1～10％，所述多氟代苯类化合物选自1,2
‑
二氟苯、1,3
‑
二氟苯、1,4
‑
二氟苯、1,2,3
‑
三氟苯、1,2,4
‑
三氟苯、1,3,5
‑
三氟苯、三氟甲苯、三氟甲氧基苯中的至少一种；所述添加剂还包括占电解液中的质量百分比为1～2％的5
‑
乙酰基噻吩
‑2‑
甲腈、1
‑
(二甲氨基)吡咯、(2
‑
烯丙基苯氧基)三甲基硅烷、4,5
‑
二氰基
‑2‑
(三氟甲基)咪唑、对甲苯磺酰甲基异腈中的至少一种。2.根据权利要求1所述的耐高温电解液，其特征在于，所述添加剂还包括氟化碳酸酯、硝酸锂、氟化锂、碳酸亚乙烯酯中的至少一种。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢佳，曾子琪，张涵，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：