一种锂电池新型固态电解液及其制备方法与应用技术

本申请公开一种锂电池新型固态电解液及其制备方法与应用，该电解液包括有机溶剂

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池新型固态电解液及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于锂离子电池电解液材料
，具体涉及一种锂电池新型固态电解液及其制备方法与应用
。

技术介绍

[0002]近年来，随着电子设备
、
电动汽车和大容量能源储存系统的需求不断增长，推动了对高功率
/
能量密度和良好安全性的锂基电池的研究
。
现有的锂离子电池已不能满足日益增长的应用需求，特别是与电动汽车的快速发展相关的应用需求
。
[0003]传统的液态电解液必须满足以下条件：
(1)
在较高电位和温度下化学稳定性能好，不易分解；
(2)
具有较高的离子电导率；
(3)
对阴阳极材料是惰性的，不能侵腐它们，这在一定程度上限制了正负极材料的选择，同时，基于液态电解液的锂电池在充放电过程中参与循环的锂离子数量会不断减少，导致电池容量下降和使用寿命缩短，并且在使用过程中也易发生漏液造成电池起火和爆炸等安全问题
。
[0004]通常通过向液态电解液中加入多种添加剂以减小负面影响，目前采用的基本策略有：
(1)
通过采用不饱和化合物
、
硼酸酯
、
氟化物等添加剂形成更致密
、
更有效的
SEI/CEI
层；
(2)
通过采用基于磷的添加剂以增加液体的阻燃性能
。
但这些方法都无法从根本上解决隐患问题，为了提升锂电池的稳定性和安全性，设计新型的电解液类型以避免上述弊端已成为主要解决途径
。

技术实现思路

[0005]解决的技术问题：
[0006]本申请针对现有技术的不足，解决了目前基于液态电解液的锂电池在充放电过程中参与循环的锂离子数量会不断减少，导致电池容量下降和使用寿命缩短，并且在使用过程中也易发生漏液造成电池起火和爆炸等等技术问题，提供了一种锂电池新型固态电解液及其制备方法与应用，增加了锂电池稳定性和安全性
。
[0007]技术方案：
[0008]为实现上述目的，本申请通过以下技术方案予以实现：
[0009]一种锂电池新型固态电解液，由有机溶剂
、
锂盐
、
基础添加剂
、
引发剂和固化剂组成；锂盐在锂电池新型固态电解液中的浓度为
0.5mol/L
‑
2mol/L
，基础添加剂在锂电池新型固态电解液中的质量分数为
0.1
％
‑4％，引发剂在锂电池新型固态电解液中的质量分数为
0.05
％
‑
0.15
％，固化剂在锂电池新型固态电解液中的质量分数为1％
‑9％，有机溶剂的质量分数为
85
％
‑
99
％
。
[0010]进一步地，所述固化剂结构式如下：
[0011][0012]其中，
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8为氢
、
含氟基团
、
羟基
、
脂肪链
、
苯基或其他含双键
/
三键的不饱和结构
。
[0013]进一步地，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯
、
碳酸二甲酯
、
碳酸二乙酯
、
碳酸甲乙酯
、
碳酸丙烯酯中的一种或几种
。
[0014]进一步地，所述锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂
、
双
(
氟磺酰基
)
酰亚胺锂
、
高氯酸锂
、
六氟磷酸锂
、
四氟硼酸锂
、
全氟烷基磺酸锂的一种或几种
。
[0015]进一步地，所述基础添加剂为氟化碳酸乙烯酯
FEC、1,3
‑
丙烷磺酸内酯
PS、
碳酸亚乙烯酯
VC、
二氟草酸硼酸锂
LiODFB、
二氟磷酸锂
LiPO2F2中的一种或几种
。
[0016]进一步地，所述引发剂为偶氮二异丁腈
AIBN、
偶氮二异庚腈
ADVN、
苯甲酰的一种或几种
。
[0017]锂电池新型固态电解液在磷酸铁锂
、
镍锰酸锂和富镍三元正极电池中的应用，所述添加了固化剂的电池均需置于
60℃
烘箱中
5h
使电解液固化
。
[0018]本申请还公开了锂电池新型固态电解液的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
[0019]第一步：于氩气保护的手套箱中，将锂盐
、
基础添加剂加入到有机溶剂中，形成对比电解液；
[0020]第二步：于氩气保护的手套箱中，向对比电解液中加入引发剂以及固化剂，摇晃使其混合均匀，得到锂电池新型固态电解液
。
[0021]有益效果：
[0022]本申请提供了一种锂电池新型固态电解液及其制备方法与应用，与现有技术相比，具备以下有益效果：
[0023]1.
本专利技术的固态电解液可以保证电池的稳定循环且不会发生电解液溢漏，以防止造成安全事故，能够保证磷酸铁锂正极在
2.5
‑
3.65V
的电压窗口下稳定循环
400
圈，容量未出现衰减；
[0024]2.
本专利技术的固化剂，包含不饱和双键和硅官能团，有助于帮助液态电解液固化以防止漏液，提高锂电池安全性，还可以在负极上生成导电和坚固的
SEI
层
。
该结构作为基本单元也可以发展更多高效固化剂；
[0025]3.
本专利技术的锂电池新型固态电解液的制备方法简单；
[0026]4.
本专利技术的锂电池新型固态电解液在磷酸铁锂和高镍三元锂电池中
400
圈的容量保持率分别达到
102.23
％和
98.85
％，而常规液态电解液
400
圈容量保持率只有
85.81
％和
90.99
％
。
附图说明
[0027]图1为本申请实施例1固态电解液
(B)
与对比例
1(A)
液态电解液的性状表现图；
[0028]图2为本申请实施例2固态电解液制备的磷酸铁锂电池室温下的充放电曲线图；
[0029]图3为本申请实施例2及对比例2中电解液制备的磷酸铁锂室温下的循环性能测试对比图；
[0030]图4为本申请实施例3及对比例3中电解液制备的高镍三元正极全电池室温下的循环性能测试对比图
。
具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种锂电池新型固态电解液，其特征在于：所述锂电池新型固态电解液由有机溶剂
、
锂盐
、
基础添加剂
、
引发剂和固化剂组成；锂盐在锂电池新型固态电解液中的浓度为
0.5mol/L
‑
2mol/L
，基础添加剂在锂电池新型固态电解液中的质量分数为
0.1
％
‑4％，引发剂在锂电池新型固态电解液中的质量分数为
0.05
％
‑
0.15
％，固化剂在锂电池新型固态电解液中的质量分数为1％
‑9％，有机溶剂的质量分数为
85
％
‑
99
％
。2.
根据权利要求1所述锂电池新型固态电解液，其特征在于，所述固化剂结构式如下：其中，
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8为氢
、
含氟基团
、
羟基
、
脂肪链
、
苯基或其他含双键
/
三键的不饱和结构
。3.
根据权利要求1所述锂电池新型固态电解液，其特征在于：所述有机溶剂为碳酸乙烯酯
、
碳酸二甲酯
、
碳酸二乙酯
、
碳酸甲乙酯
、
碳酸丙烯酯中的一种或几种
。4.
根据权利要求1所述锂电池新型固态电解液，其特征在于：所述锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：王赛，周世杰，
申请(专利权)人：苏州德加能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：