一种双离子电池电解液和应用该电解液的单石墨双离子电池制造技术

一种双离子电池电解液和应用该电解液的单石墨双离子电池，涉及双离子电池技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种双离子电池电解液和应用该电解液的单石墨双离子电池


[0001]本专利技术涉及双离子电池
，具体涉及一种双离子电池电解液和应用该电解液的单石墨双离子电池
。

技术介绍

[0002]随着能源危机和环境问题日益严峻，迫切需要发展高安全
、
高环保
、
高能量密度的新型电化学储能器件
。
目前，商业化锂离子电池的能量密度已很难满足动力电车和储能电网的需求
。
锂金属因其具有较高的理论比容量
(3840mAh/g)
，被视为理想的负极材料，然而，锂金属反应活性强
、
稳定性较差，锂金属电池面临锂枝晶生长
、
热失控等风险，严重威胁了储能器件安全
。
同时，锂金属电池中的锂往往是过量的，这不仅造成了锂资源的浪费，无疑还增加了安全隐患
。
因此，锂金属电池开始迈向少锂化
、
甚至无锂化的新征程，将阳极锂直接替换为集流体，极大地提高了电池的能量密度
。
但尽管如此，无负极锂金属电池面临的安全问题仍未能得到有效解决，且难以保持稳定的长循环
。
基于此，开发新型的电化学储能体系显得尤为重要
。
[0003]双离子电池因其环境友好
、
低成本
、
高安全性
、
材料来源广泛等备受人们的关注，但由于双离子电池的能量密度往往不尽人意，限制了其进一步发展与应用
。r/>通常情况下，在组装电池时通过节省锂金属负极，能够适当提高双离子电池的能量密度，增强电池在加工制造和储运过程中的安全性
。
然而，单石墨双离子电池的储能机制不同于锂离子电池，其载流子完全来源于电解液，且双离子电池正极不含锂元素，这就导致单石墨双离子电池的锂源相对有限，要求电极和电解液之间实现更高效的锂循环
。

技术实现思路

[0004]为了实现双离子电池电极和电解液间更高效的锂循环，本专利技术提出了一种双离子电池电解液和应用该电解液的单石墨双离子电池
。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种双离子电池电解液，包括溶剂和溶解于所述溶剂中的电解质，所述电解质为锂盐混合物，所述溶剂为碳酸酯类混合溶剂
。
[0007]优选地，所述锂盐混合物包括主锂盐和功能添加剂；所述主锂盐选自六氟磷酸锂
(LiPF6)、
二氟草酸硼酸锂
(LiDFOB)、
四氟硼酸锂
、
六氟砷酸锂或高氯酸锂；所述功能添加剂选自二氟磷酸锂
、
氟化锂
、
双草酸硼酸锂
、
氟代烷氧基三氟硼酸锂
、
双
(
全氟哪基
)
硼酸锂
、
双
(
三氟甲基磺酰
)
亚胺锂
、
双
(
氟磺酰
)
亚胺锂
、
氧化锂
、
碳酸锂
、
氮化锂或硝酸锂
。
[0008]优选地，所述主锂盐占所述锂盐混合物的
80
％～
99.9
％，所述功能添加剂占所述锂盐混合物的
0.1
％～
20
％
。
[0009]优选地，所述电解液中锂盐混合物的摩尔浓度为
0.5mol/L
～饱和浓度；更优选的是所述电解液中锂盐混合物的摩尔浓度为
0.5mol/L
～
4mol/L
；更优选的是所述电解液中锂盐混合物的摩尔浓度为
1mol/L
～
3.5mol/L。
[0010]优选地，所述碳酸酯类混合溶剂为碳酸甲乙酯
(EMC)、
碳酸甲丙酯
、
碳酸甲丁酯
、
碳酸乙烯酯
、
碳酸丙烯酯
、
碳酸丁烯酯
、
碳酸二甲酯
、
碳酸二乙酯
、
碳酸二丙酯
、
碳酸二丁酯
、
碳酸二苯酯
、
氟代碳酸乙烯酯
(FEC)、
双氟代碳酸乙烯酯
、
碳酸亚乙烯酯
(VC)、
碳酸乙烯亚乙酯中至少两种的混合物
。
[0011]优选地，所述碳酸酯类混合溶剂为碳酸甲乙酯
(EMC)
和氟代碳酸乙烯酯
(FEC)
的混合物，所述氟代碳酸乙烯酯
(FEC)
占混合溶剂的
0.1
％～
30
％；更优选的是所述氟代碳酸乙烯酯
(FEC)
占混合溶剂的1％～
20
％
。
[0012]或者所述碳酸酯类混合溶剂为碳酸甲乙酯
(EMC)
和碳酸亚乙烯酯
(VC)
的混合物，所述碳酸亚乙烯酯
(VC)
占混合溶剂的
0.01
％～
30
％；更优选的是所述碳酸亚乙烯酯
(VC)
占混合溶剂的
0.01
％～
10
％
。
[0013]本专利技术还提供一种单石墨双离子电池，包括正极
、
负极集流体
、
介于正极和负极集流体之间的隔膜和电解液，所述正极为石墨，所述电解液为以上所述的电解液
。
[0014]优选地，所述负极集流体选自铜
、
钛
、
镍
、
不锈钢
、
金属高分子复合材料或碳纸
。
[0015]优选地，所述隔膜为玻璃纤维
、
芳纶
、
聚乙烯
、
聚丙烯或聚四氟乙烯多孔膜
。
[0016]优选地，电解液与电极活性物质的用量比例为
10
μ
L/mg
～
24
μ
L/mg。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的具体有益效果为：
[0018]1.
本专利技术提供了一种双离子电解液，其中的电解质基于双盐策略，由主锂盐和功能添加剂锂盐组成，能够有效改善锂离子在负极铜箔的沉积行为，使得单石墨双离子电池能够正常运行，碳酸酯类混合溶剂能够作为成膜添加剂以有效抑制锂枝晶的生成，可实现双离子电池电极和电解液间更高效的锂循环，首圈放电比容量可达到传统电解液的3倍以上，有效提升电池的循环稳定性和容量保持率；
[0019]2.
本专利技术提供一种应用上述电解液的单石墨电极双离子电池，在该单石墨双离子电池中，正极为石墨，在组装电池时杜绝使用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种双离子电池电解液，包括溶剂和溶解于所述溶剂中的电解质，其特征在于，所述电解质为锂盐混合物，所述溶剂为碳酸酯类混合溶剂
。2.
根据权利要求1所述的双离子电池电解液，其特征在于，所述锂盐混合物包括主锂盐和功能添加剂；所述主锂盐选自六氟磷酸锂
、
二氟草酸硼酸锂
、
四氟硼酸锂
、
六氟砷酸锂或高氯酸锂；所述功能添加剂选自二氟磷酸锂
、
氟化锂
、
双草酸硼酸锂
、
氟代烷氧基三氟硼酸锂
、
双
(
全氟哪基
)
硼酸锂
、
双
(
三氟甲基磺酰
)
亚胺锂
、
双
(
氟磺酰
)
亚胺锂
、
氧化锂
、
碳酸锂
、
氮化锂或硝酸锂
。3.
根据权利要求2所述的双离子电池电解液，其特征在于，所述主锂盐占所述锂盐混合物的
80
％～
99.9
％，所述功能添加剂占所述锂盐混合物的
0.1
％～
20
％
。4.
根据权利要求1所述的双离子电池电解液，其特征在于，所述电解液中锂盐混合物的摩尔浓度为
0.5mol/L
～饱和浓度
。5.
根据权利要求1所述的双离子电池电解液，其特征在于，所述碳酸酯类混合溶剂为碳酸甲乙酯
、
碳酸甲丙酯
、
碳酸甲丁酯
、
碳酸乙烯酯
、
碳酸丙烯酯
、
碳酸丁烯酯
、

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏宇，齐佳星，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：