CN101702449B - 一种锂离子电池凝胶电解液及其制备方法 - Google Patents
一种锂离子电池凝胶电解液及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101702449B CN101702449B CN2009102365894A CN200910236589A CN101702449B CN 101702449 B CN101702449 B CN 101702449B CN 2009102365894 A CN2009102365894 A CN 2009102365894A CN 200910236589 A CN200910236589 A CN 200910236589A CN 101702449 B CN101702449 B CN 101702449B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lithium
- ion battery
- electrolyte
- chch
- nhc
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 123
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 120
- 239000011245 gel electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 8
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 68
- 239000003349 gelling agent Substances 0.000 claims abstract description 63
- -1 lithium hexafluorophosphate Chemical group 0.000 claims description 33
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical group COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 14
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 3
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims description 3
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims description 3
- ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 1,2-butylene carbonate Chemical compound CCC1COC(=O)O1 ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001496 lithium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims 1
- OWNSEPXOQWKTKG-UHFFFAOYSA-M lithium;methanesulfonate Chemical compound [Li+].CS([O-])(=O)=O OWNSEPXOQWKTKG-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 229920001567 vinyl ester resin Polymers 0.000 claims 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 30
- 230000007704 transition Effects 0.000 abstract description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 29
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 28
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 22
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 10
- YATHUQNJVDGZEU-UHFFFAOYSA-N carboxy methyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC(O)=O YATHUQNJVDGZEU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000001889 triflyl group Chemical group FC(F)(F)S(*)(=O)=O 0.000 description 2
- ASOKPJOREAFHNY-UHFFFAOYSA-N 1-Hydroxybenzotriazole Chemical compound C1=CC=C2N(O)N=NC2=C1 ASOKPJOREAFHNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FPQQSJJWHUJYPU-UHFFFAOYSA-N 3-(dimethylamino)propyliminomethylidene-ethylazanium;chloride Chemical compound Cl.CCN=C=NCCCN(C)C FPQQSJJWHUJYPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 1
- RHUYYQXSKZYWBP-UHFFFAOYSA-N carboxy ethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC(O)=O RHUYYQXSKZYWBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- NPZTUJOABDZTLV-UHFFFAOYSA-N hydroxybenzotriazole Substances O=C1C=CC=C2NNN=C12 NPZTUJOABDZTLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000009878 intermolecular interaction Effects 0.000 description 1
- IHLVCKWPAMTVTG-UHFFFAOYSA-N lithium;carbanide Chemical compound [Li+].[CH3-] IHLVCKWPAMTVTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MCVFFRWZNYZUIJ-UHFFFAOYSA-M lithium;trifluoromethanesulfonate Chemical compound [Li+].[O-]S(=O)(=O)C(F)(F)F MCVFFRWZNYZUIJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical class [H]N([H])* 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明目的在于提供一种胶凝剂，能使锂离子电池电解液形成稳定的凝胶，同时保持高的离子电导率，且形成的凝胶具有较高的凝胶相转变温度。本发明使用的低分子量锂离子电池电解液有机胶凝剂的结构通式如下：
其中：16≤n≤30；X为-CHNHC4H9-、-CHNHC6H5-、-CHNHC6H5O-、-CHNHC6H3C2H6-、-CHNHC6H2C3H9-、-CHNHC6H4C4H9-、-CHNHCHO2-、-CHNHCOC6H5-、-CHNHCOC6H5O-、-CHNHCOC6H3C2H6-、-CHCH2NH2-、-CHCH2NHC6H5-、-CHCH2NHC6H5O-、-CHCH2NHC6H3C2H6-、-CHCH2NHC6H2C3H9-、-CHCH2NHC6H5O-或-CHCH2NHC6H4OC4H9-；Y为NH或O。本发明的再一目的在于提供一种锂离子电池凝胶电解液。本发明提供的锂离子电池凝胶电解液完全符合锂离子电池的使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种低分子量锂离子电池电解液有机胶凝剂，和利用该有机胶凝剂制得的一种锂离子电池凝胶电解液及其制备方法。
背景技术
锂离子电池具有能量密度高、无记忆效应、工作温度范围宽、循环寿命长及对环境友好等优点，是可供选择综合性能最好的可充电电池(二次电池)。目前商业化的锂离子电池多以液态的、具有高的凝固点和较低的粘度有机物作为溶剂，在其中加入锂盐作为电解质复配形成液态电解液。液态电解液的使用使得制备过程变得复杂，此外由于有机溶剂的易挥发性和流动性，如果封装不当，会出现电池电解质的稳定性下降，导致锂离子电池的使用寿命缩短，甚至出现起火爆炸等安全性问题。所以降低电解液中有机溶剂的流动性和挥发性，是提高锂离子电池安全性能的重要途径。通过胶凝剂形成的凝胶电解液，能大大降低电解液的流动性和挥发性，且具有较高的离子电导率，具有广泛的应用前景。
凝胶通常由胶凝剂在有机溶剂中加热溶解，在冷却过程中，通过氢键、配位、范德华力作用、静电、π-π堆积等分子间相互作用自组装形成纤维状结构，这些纤维结构进一步缠绕形成三维网络结构，从而通过液固界面张力使溶剂分子失去流动性而形成。其独特的网络结构使凝胶同时具有固体的粘弹性和液体的分散性。目前常用的胶凝剂有两类：聚合物胶凝剂(欧洲专利NO.1054465；美国专利NO.6150455，NO.6420072；日本专利NO.2001123073，NO.2001176556，NO.2002279826，NO.2001135353)和低分子量胶凝剂(Terech P.，Weiss R.G.Chem.Rev.1997，97，3133；Lebel O.，Perron M.，Maris T.etc.，Chem.Mater.，2006，18，3616；中国专利NO.1385416，NO.101239933；日本专利NO.2004099478)。虽然聚合物胶凝剂的使用可以使锂离子电池漏液问题得到缓解，在一定程度上提高了锂离子电池的安全性，但是由于锂离子电池中常用六氟磷酸锂等作为电解质盐，可导致聚合物分解，从而引起耐久性的问题。对于低分子量胶凝剂而言，尽管目前存在多种低分子量有机胶凝剂使有机溶剂形成凝胶，但将其应用到锂离子电池电解液中仍存在以下不足：一些低分子量胶凝剂能够形成凝胶的有机溶剂非常有限，对锂离子电池电解液的有机溶剂并不适用，即不能使锂离子电池电解液的有机溶剂形成凝胶；部分低分子量胶凝剂可以使电池电解液的有机溶剂形成凝胶，但在加入金属锂盐等电解质后，盐的加入削弱了低分子量胶凝剂间的相互作用(氢键、静电、配位)，使其与锂离子电池电解液难以形成凝胶或形成的凝胶不理想；此外，为了使凝胶具有实际应用价值，形成的锂离子电池凝胶电解液还必须具有较高的凝胶相转变温度，在锂离子电池正常使用过程中均以凝胶状态存在。
发明内容
本发明的目的在于提供一种胶凝剂，能够使锂离子电池电解液形成稳定的凝胶，且保持高离子电导率，同时形成的凝胶具有较高的凝胶相转变温度。
本发明再一目的在于提供了一种锂离子电池凝胶电解液，其为由上述有机胶凝剂和锂离子电池电解液组成的混合体系。其中，所述有机胶凝剂为锂离子电池电解液的0.1～15wt％，较佳为1～5％。
本发明提供的低分子量锂离子电池电解液有机胶凝剂的结构通式如下：
其中：16≤n≤30；X为-CHNHC4H9-、-CHNHC6H5-、-CHNHC6H5O-、-CHNHC6H3C2H6-、-CHNHC6H2C3H9-、-CHNHC6H4C4H9-、-CHNHCHO2-、-CHNHCOC6H5-、-CHNHCOC6H5O-、-CHNHCOC6H3C2H6-、-CHCH2NH2-、-CHCH2NHC6H5-、-CHCH2NHC6H5O-、-CHCH2NHC6H3C2H6-、-CHCH2NHC6H2C3H9-、-CHCH2NHC6H5O-或-CHCH2NHC6H4OC4H9-；Y为NH或O。
该低分子量锂离子电池电解液有机胶凝剂用分子通式表示为：R1-YCO-X-CH2CH2COY-R1，其中，R1为CH3(CH2)nCH2。
所述的锂离子电池电解液使用的有机溶剂可以选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯和碳酸丁烯酯中的一种或一种以上的混合物。
所述的锂离子电池电解液使用的电解质锂盐可以选自六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲基磺酸锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂和三(三氟甲基磺酰)甲基锂的一种或一种以上的混合物。
本发明还提供了上述锂离子电池凝胶电解液的制备方法：将所述有机胶凝剂在加热条件下溶解于锂离子电池电解液中，然后冷却即得锂离子电池凝胶电解液。
其中，所述的加热的温度以不高于锂离子电池电解液中的有机溶剂的沸点为限；冷却的温度以不低于所述有机溶剂的凝固点为限。
所述有机胶凝剂与锂离子电池电解液形成凝胶的凝胶相转变温度较高；该有机胶凝剂与锂离子电池电解液形成凝胶的离子电导率与锂离子电池电解液几乎相同。即本发明中锂离子电池凝胶电解液对锂离子电池电解液的电导率并无影响，完全符合锂离子电池的使用要求。
附图说明
图1为实施例17制得的锂离子电池凝胶电解液的照片；
图2为实施例19制得的锂离子电池凝胶电解液的TEM照片。
具体实施方式
首先，对本发明的锂离子电池电解液有机胶凝剂进行进一步说明，并说明其制备方法的具体实施方式。
本发明的胶凝剂为基于二元酸结构单元的系列化合物，其结构特点是二元酸的羧基位置通过酰胺键或酯键连接两个烷基长链。所述的有机胶凝剂的结构通式如下：
分子通式是：R1-YCO-X-CH2CH2COY-R1
其中：R1为CH3(CH2)nCH2；16≤n≤30；X为-CHNHC4H9-，-CHNHC6H5-，-CHNHC6H5O-，-CHNHC6H3C2H6-，-CHNHC6H2C3H9-，-CHNHC6H4C4H9-，-CHNHCHO2-，-CHNHCOC6H5-，-CHNHCOC6H5O-，-CHNHCOC6H3C2H6-，-CHCH2NH2-，-CHCH2NHC6H5-，-CHCH2NHC6H5O-，-CHCH2NHC6H3C2H6-，-CHCH2NHC6H2C3H9-，-CHCH2NHC6H5O-或-CHCH2NHC6H4OC4H9-；Y为NH或O。
本发明的低分子量电解液有机胶凝剂的制备方法采用EDC缩合法(Yu Y.P.，Miller M.J.，J.Org.Chem.，1998，63，4314)。典型的反应如：0.01mol二元酸与0.02mol长链伯胺或醇混合，加入150mL二氯甲烷与四氢呋喃混合溶剂(v/v＝1∶1)溶解，在搅拌条件下加入0.022mol 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC.HCl)和0.022mol 1-羟基苯并三唑(HOBt)。混合物在40℃，氮气保护下搅拌72小时后过滤，所得固体用二氯甲烷洗涤，干燥。再用四氢呋喃重结晶三遍，真空干燥后得固体，即为产品。
下面再通过实施例说明本发明的锂离子电池凝胶电解液的制备方法。
实施例1.
准确称取胶凝剂(n＝16，X为-CHNHCOC6H4C2H6-，Y为NH)0.001g置于3mL玻璃瓶中，称取1g锂离子电池电解液(0.85g碳酸二甲酯和0.15g六氟磷酸锂)至该瓶中，加热搅拌使化合物完全溶解，室温冷却即可得到浓度为0.1wt％，离子电导率为9.2ms/cm的锂离子电池凝胶电解液。
实施例2.
准确称取胶凝剂(n＝18，X为-CHNHCOC6H4C2H6-，Y为NH)0.001g置于3mL玻璃瓶中，称取1g锂离子电池电解液(0.85g碳酸二甲酯和0.15g六氟磷酸锂)至该瓶中，加热搅拌使化合物完全溶解，室温冷却即可得到浓度为0.1wt％，离子电导率为9.1ms/cm的锂离子电池凝胶电解液。
实施例3.
准确称取胶凝剂(n＝20，X为-CHNHCOC6H4C2H6-，Y为NH)0.001g置于3mL玻璃瓶中，称取1g锂离子电池电解液(0.85g碳酸二甲酯和0.15g六氟磷酸锂)至该瓶中，加热搅拌使化合物完全溶解，室温冷却即可得到浓度为0.1wt％，离子电导率为9.0ms/cm的锂离子电池凝胶电解液。
实施例4.
准确称取胶凝剂(n＝22，X为-CHNHCOC6H4C2H6-，Y为NH)0.001g置于3mL玻璃瓶中，称取1g锂离子电池电解液(0.85g碳酸二甲酯和0.15g六氟磷酸锂)至该瓶中，加热搅拌使化合物完全溶解，室温冷却即可得到浓度为0.1wt％，离子电导率为9.1ms/cm的锂离子电池凝胶电解液。
实施例5.
准确称取胶凝剂(n＝22，X为-CHNHCOC6H4C2H6-，Y为NH)0.01g置于3mL玻璃瓶中，称取1g锂离子电池电解液(0.85g碳酸二甲酯和0.15g六氟磷酸锂)至该瓶中，加热搅拌使化合物完全溶解，室温冷却即可得到浓度为1wt％，离子电导率为9.1ms/cm的锂离子电池凝胶电解液。
实施例6.
准确称取胶凝剂(n＝22，X为-CHNHCOC6H4C2H6-，Y为NH)0.02g置于3mL玻璃瓶中，称取1g锂离子电池电解液(0.85g碳酸二甲酯和0.15g六氟磷酸锂)至该瓶中，加热搅拌使化合物完全溶解，室温冷却即可得到浓度为2wt％，离子电导率为9.0ms/cm的锂离子电池凝胶电解液。
实施例7.
准确称取胶凝剂(n＝22，X为-CHNHCOC6H4C2H6-，Y为NH)0.15g置于3mL玻璃瓶中，称取1g锂离子电池电解液(0.85g碳酸二甲酯和0.15g六氟磷酸锂)至该瓶中，加热搅拌使化合物完全溶解，室温冷却即可得到浓度为15wt％，离子电导率为8.9ms/cm的锂离子电池凝胶电解液。
实施例8.
准确称取胶凝剂(n＝22，X为-CHCH2NHC6H6O-，Y为NH)0.02g置于3mL玻璃瓶中，称取1g锂离子电池电解液(0.85g碳酸二乙酯和0.15g六氟磷酸锂)至该瓶中，加热搅拌使化合物完全溶解，室温冷却即可得到浓度为2wt％，离子电导率为9.1ms/cm的锂离子电池凝胶电解液。
实施例9.
准确称取胶凝剂(n＝24，X为-CHCH2NHC6H6O-，Y为NH)0.02g置于3mL玻璃瓶中，称取1g锂离子电池电解液(0.85g碳酸乙烯酯和0.15g六氟磷酸锂)至该瓶中，加热搅拌使化合物完全溶解，室温冷却即可得到浓度为2wt％，离子电导率为9.0ms/cm的锂离子电池凝胶电解液。
实施例10.
准确称取胶凝剂(n＝26，X为-CHCH2NHC6H6O-，Y为O)0.02g置于3mL玻璃瓶中，称取1g锂离子电池电解液(0.85g碳酸乙烯酯和0.15g六氟磷酸锂)至该瓶中，加热搅拌使化合物完全溶解，室温冷却即可得到浓度为2wt％，离子电导率为9.2ms/cm的锂离子电池凝胶电解液。
实施例11.
准确称取胶凝剂(n＝28，X为-CHCH2NHC6H6O-，Y为NH)0.02g置于3mL玻璃瓶中，称取1g锂离子电池电解液(0.85g碳酸乙烯酯和0.15g六氟磷酸锂)至该瓶中，加热搅拌使化合物完全溶解，室温冷却即可得到浓度为2wt％，离子电导率为9.1ms/cm的锂离子电池凝胶电解液。
实施例12.
准确称取胶凝剂(n＝30，X为-CHCH2NHC6H6O-，Y为NH)0.02g置于3mL玻璃瓶中，称取1g锂离子电池电解液(0.9g碳酸二乙酯和0.1g高氯酸锂)至该瓶中，加热搅拌使化合物完全溶解，室温冷却即可得到浓度为2wt％，离子电导率为8.9ms/cm的锂离子电池凝胶电解液。
实施例13.
准确称取胶凝剂(n＝26，X为-CHCH2NHC6H4OC4H9-，Y为NH)0.02g置于3mL玻璃瓶中，称取1g锂离子电池电解液(0.85g碳酸乙烯酯和0.15g六氟磷酸锂)至该瓶中，加热搅拌使化合物完全溶解，室温冷却即可得到浓度为2wt％，离子电导率为9.0ms/cm的锂离子电池凝胶电解液。
实施例14.
准确称取胶凝剂(n＝28，X为-CHCH2NHC6H4OC4H9-，Y为O)0.04g置于3mL玻璃瓶中，称取1g锂离子电池电解液(0.85g碳酸乙烯酯和0.15g六氟磷酸锂)至该瓶中，加热搅拌使化合物完全溶解，室温冷却即可得到浓度为4wt％，离子电导率为9.0ms/cm的锂离子电池凝胶电解液。
实施例15.
准确称取胶凝剂(n＝30，X为-CHCH2NHC6H4OC4H9-，Y为O)0.10g置于3mL玻璃瓶中，称取1g锂离子电池电解液(0.85g碳酸二乙酯和0.15g六氟磷酸锂)至该瓶中，加热搅拌使化合物完全溶解，室温冷却即可得到浓度为10wt％，离子电导率为8.8ms/cm的锂离子电池凝胶电解液。
实施例16.
准确称取胶凝剂(n＝30，X为-CHCH2NHC6H4OC4H9-，Y为NH)0.15g置于3mL玻璃瓶中，称取1g锂离子电池电解液(0.9g碳酸二甲酯，再加入0.1g高氯酸锂)至该瓶中，加热搅拌使化合物完全溶解，室温冷却即可得到浓度为15wt％，离子电导率为9.2ms/cm的锂离子电池凝胶电解液。
实施例17.
准确称取胶凝剂(n＝24，X为-CHCH2NHC6H2C3H9-，Y为NH)0.02g置于3mL玻璃瓶中，称取1g锂离子电池电解液(0.45g碳酸二甲酯，0.45g碳酸二乙酯和0.1g高氯酸锂)至该瓶中，加热搅拌使化合物完全溶解，室温冷却即可得到浓度为2wt％，离子电导率为9.0ms/cm的锂离子电池凝胶电解液。
实施例18.
准确称取胶凝剂(n＝26，X为-CHCH2NHC6H2C3H9-，Y为NH)0.10g置于3mL玻璃瓶中，称取1g锂离子电池电解液(0.45g碳酸二甲酯，称取0.4g碳酸乙烯酯，再加入0.15g六氟磷酸锂)至该瓶中，加热搅拌使化合物完全溶解，室温冷却即可得到浓度为10wt％，离子电导率为8.9ms/cm的锂离子电池凝胶电解液。
实施例19.
准确称取胶凝剂(n＝26，X为-CHCH2NHC6H2C3H9-，Y为NH)0.15g置于3mL玻璃瓶中，称取1g锂离子电池电解液(0.4g碳酸二甲酯，0.45g碳酸乙烯酯和0.15g六氟磷酸锂)至该瓶中，加热搅拌使化合物完全溶解，室温冷却即可得到浓度为15wt％，离子电导率为8.9ms/cm的锂离子电池凝胶电解液。
实施例20.
准确称取胶凝剂(n＝24，X为-CHCH2NHC6H2C3H9-，Y为NH)0.02g置于3mL玻璃瓶中，称取1g锂离子电池电解液(0.47g碳酸二乙酯，0.4g碳酸乙烯酯和0.08g六氟磷酸锂及0.05g高氯酸锂)至该瓶中，加热搅拌使化合物完全溶解，室温冷却即可得到浓度为2wt％，离子电导率为9.0ms/cm的锂离子电池凝胶电解液。
实施例21.
准确称取胶凝剂(n＝24，X为-CHCH2NHC6H2C3H9-，Y为NH)0.02g置于3mL玻璃瓶中，称取1g锂离子电池电解液(0.33g碳酸二甲酯，0.26g碳酸二乙酯，0.26g碳酸乙烯酯和0.15g六氟磷酸锂)至该瓶中，加热搅拌使化合物完全溶解，室温冷却即可得到浓度为2wt％，离子电导率为9.2ms/cm的锂离子电池凝胶电解液。
实施例22.
准确称取胶凝剂(n＝24，X为-CHCH2NHC6H2C3H9-，Y为NH)0.02g置于3mL玻璃瓶中，称取1g锂离子电池电解液(0.27g碳酸二甲酯，0.33g碳酸二乙酯，0.27g碳酸乙烯酯和0.08g六氟磷酸锂及0.05g高氯酸锂)至该瓶中，加热搅拌使化合物完全溶解，室温冷却即可得到浓度为2wt％，离子电导率为9.2ms/cm的锂离子电池凝胶电解液。
实施例23.
准确称取胶凝剂(n＝24，X为-CHCH2NHC6H2C3H9-，Y为NH)0.15g置于3mL玻璃瓶中，称取1g锂离子电池电解液(0.33g碳酸二甲酯，0.27g碳酸二乙酯，0.27g碳酸乙烯酯和0.08g六氟磷酸锂及0.05g高氯酸锂)至该瓶中，加热搅拌使化合物完全溶解，室温冷却即可得到浓度为15wt％，离子电导率为9.2ms/cm的锂离子电池凝胶电解液。
实施例24.
准确称取胶凝剂(n＝22，X为-CHNHCOOC6H5-，Y为NH)0.02g置于3mL玻璃瓶中，称取1g锂离子电池电解液(0.44g碳酸二甲酯，0.43g碳酸二乙酯和0.08g六氟磷酸锂及0.05g高氯酸锂)至该瓶中，加热搅拌使化合物完全溶解，室温冷却即可得到浓度为2wt％，离子电导率为9.3ms/cm的锂离子电池凝胶电解液。
实施例25.
准确称取胶凝剂(n＝24及n＝28，X为-CHCH2NHC6H4OC4H9-，Y为NH)各0.01g置于3mL玻璃瓶中，称取1g锂离子电池电解液(0.45g碳酸二甲酯，0.45g碳酸二乙酯和0.1g高氯酸锂)至该瓶中，加热搅拌使化合物完全溶解，室温冷却即可得到浓度为2wt％，离子电导率为9.0ms/cm的锂离子电池凝胶电解液。
实施例26.
准确称取胶凝剂(n＝22及n＝30，X为-CHCH2NHC6H4OC4H9-，Y为NH)各0.07g置于3mL玻璃瓶中，称取1g锂离子电池电解液(0.43g碳酸二乙酯，0.44g碳酸二乙酯，再加入0.08g六氟磷酸锂及0.05g高氯酸锂)至该瓶中，加热搅拌使化合物完全溶解，室温冷却即可得到浓度为14wt％，离子电导率为9.2ms/cm的锂离子电池凝胶电解液。
实施例27.
准确称取胶凝剂(n＝24，X为-CHCH2NHC6H4OC4H9-，Y为NH)0.02g置于3mL玻璃瓶中，称取1g锂离子电池电解液(0.27g碳酸二甲酯，0.3g碳酸二乙酯，0.3g碳酸乙烯酯和0.08g六氟磷酸锂及0.05g高氯酸锂)至该瓶中，加热搅拌使化合物完全溶解，室温冷却即可得到浓度为2wt％，离子电导率为9.3ms/cm的锂离子电池凝胶电解液。
实施例28.
准确称取胶凝剂(n＝24及n＝30，X为-CHCH2NHC6H4OC4H9-，Y为O)各0.01g置于3mL玻璃瓶中，称取1g锂离子电池电解液(0.27g碳酸二甲酯，0.3g碳酸二乙酯，0.3g碳酸乙烯酯和0.08g六氟磷酸锂及0.05g高氯酸锂)至该瓶中，加热搅拌使化合物完全溶解，室温冷却即可得到浓度为2wt％，离子电导率为9.2ms/cm的锂离子电池凝胶电解液。
下面举例说明本发明制得的锂离子电池凝胶电解液的形态特征。
图1为上述实施例17制得的锂离子电池凝胶电解液的照片。
图2为上述实施例19制得的锂离子电池凝胶电解液的TEM照片，其中，图2中标示的单位长度为1μm。
从图1和图2可以看出本发明制得的锂离子电池凝胶电解液为物理形态均匀稳定的理想的锂离子电池凝胶电解液。
下面通过表1和表2再举例说明利用本发明的胶凝剂制备的锂离子电池凝胶电解液的凝胶相转变温度及离子电导率。
其中，表1为本发明中具有不同烷基链长的低分子量胶凝剂(X为-CHNHC6H3C2H6-，Y为NH，2wt％)在锂离子电池电解液(碳酸二甲酯和碳酸二乙酯，重量比为1∶1；六氟磷酸锂与高氯酸锂为0.5∶0.5mol/L)中形成凝胶电解液的凝胶相转变温度。
表2为本发明中具有不同烷基链长的低分子量胶凝剂(X为-CHNHCOC6H5O-，Y为NH，2wt％)在锂离子电池电解液(碳酸二甲酯和碳酸二乙酯，重量比为1∶1；六氟磷酸锂为1mol/L)中形成凝胶电解液的离子电导率。
表1
表2
从表1和表2可以看出本发明的锂离子电池凝胶电解液具有较高的凝胶相转变温度和较高的离子电导率，为优良的锂离子电池凝胶电解液。
Claims (7)
1.一种锂离子电池电解液有机胶凝剂，其为低分子量胶凝剂，其特征是：结构通式如下：
其中：16≤n≤30；X为-CHNHC4H9-、-CHNHC6H5-、-CHNHC6H5O-、-CHNHC6H3C2H6-、-CHNHC6H2C3H9-、-CHNHC6H4C4H9-、-CHNHCHO2-、-CHNHCOC6H5-、-CHNHCOC6H5O-、-CHNHCOC6H3C2H6-、-CHCH2NH2-、-CHCH2NHC6H5-、-CHCH2NHC6H5O-、-CHCH2NHC6H3C2H6-、-CHCH2NHC6H2C3H9-、-CHCH2NHC6H5O-或-CHCH2NHC6H4OC4H9-；Y为NH或O。
2.一种锂离子电池凝胶电解液，其特征是：所述的锂离子电池凝胶电解液是由权利要求1所述的有机胶凝剂和锂离子电池电解液组成的混合体系。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池凝胶电解液，其特征是：所述有机胶凝剂为锂离子电池电解液的0.1～15wt％。
4.根据权利要求2所述的锂离子电池凝胶电解液，其特征是：所述的锂离子电池电解液使用的有机溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯和碳酸丁烯酯中的一种或一种以上的混合物。
5.根据权利要求2所述的锂离子电池凝胶电解液，其特征是：所述的锂离子电池电解液使用的电解质锂盐选自六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲基磺酸锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂和三(三氟甲基磺酰)甲基锂的一种或一种以上的混合物。
6.权利要求2-5任一项所述的锂离子电池凝胶电解液的制备方法，其特征是：将所述有机胶凝剂在加热条件下溶解于锂离子电池电解液中，然后冷却即得锂离子电池凝胶电解液。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征是：所述的加热的温度以不高于锂离子电池电解液中的有机溶剂的沸点为限；冷却的温度以不低于所述有机溶剂的凝固点为限。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009102365894A CN101702449B (zh) | 2009-11-03 | 2009-11-03 | 一种锂离子电池凝胶电解液及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009102365894A CN101702449B (zh) | 2009-11-03 | 2009-11-03 | 一种锂离子电池凝胶电解液及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101702449A CN101702449A (zh) | 2010-05-05 |
| CN101702449B true CN101702449B (zh) | 2011-08-17 |
Family
ID=42157347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2009102365894A Expired - Fee Related CN101702449B (zh) | 2009-11-03 | 2009-11-03 | 一种锂离子电池凝胶电解液及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101702449B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104885289B (zh) * | 2013-10-29 | 2018-10-09 | 株式会社Lg化学 | 凝胶聚合物电解质和包含其的锂二次电池 |
| CN106463764B (zh) * | 2014-02-26 | 2019-07-09 | 巴斯夫欧洲公司 | 作为胶凝剂的无机配位聚合物 |
| CN103840208B (zh) * | 2014-03-25 | 2017-05-24 | 东北师范大学 | N‑脂肪酰谷氨酸作为凝胶因子提高锂电池安全性的方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1367201A (zh) * | 2001-01-17 | 2002-09-04 | Skc有限公司 | 可充电聚合物电池用的高离子电导率凝胶聚合物电解质 |
| CN1487618A (zh) * | 2003-07-04 | 2004-04-07 | 华中科技大学 | 分子凝胶电解质及其制备方法 |
-
2009
- 2009-11-03 CN CN2009102365894A patent/CN101702449B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1367201A (zh) * | 2001-01-17 | 2002-09-04 | Skc有限公司 | 可充电聚合物电池用的高离子电导率凝胶聚合物电解质 |
| CN1487618A (zh) * | 2003-07-04 | 2004-04-07 | 华中科技大学 | 分子凝胶电解质及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| JP特开2002-110236A 2002.04.12 |
| JP特开2004-099478A 2004.04.02 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101702449A (zh) | 2010-05-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103762380B (zh) | 一种电解液 | |
| CN102208682B (zh) | 一种锂二次电池电解液添加剂及溶剂 | |
| TW200828649A (en) | A flame retardant-type polymer electrolyte composition containing maleimides | |
| CN108598567B (zh) | 一种阻燃凝胶电解质、制备方法及其在锂离子电池与超级电容器中的应用 | |
| CN115064771A (zh) | 一种钠离子电池电解液、电池和应用 | |
| CN109004278A (zh) | 一种复合物、制备方法及其在锂电池电解液中的应用 | |
| CN101702449B (zh) | 一种锂离子电池凝胶电解液及其制备方法 | |
| WO2023020314A1 (zh) | 一种非水电解液及锂电池 | |
| CN110423359A (zh) | 离子型共价有机框架材料及其制备方法、固态复合电解质及其用途 | |
| WO2023123673A1 (zh) | 一种非水电解液及含有该非水电解液的锂离子电池 | |
| Liu et al. | Dual− crosslinked polyionic liquid polymer electrolyte with optimal balance of ion conductivity and mechanical properties for solid− state lithium metal battery | |
| CN108987811A (zh) | 一种全离子液体电解液及含有该电解液的锂电池 | |
| CN110165298B (zh) | 一种电解液 | |
| CN111769321B (zh) | 一种单离子导体聚合物电解质及其制备方法和应用 | |
| CN109004270A (zh) | 一种壳聚糖季铵盐/离子液体凝胶型聚合电解质的制备方法 | |
| CN108933285B (zh) | 一种含有直链醚类化合物的可凝胶化体系及其制备方法和应用 | |
| CN103377834B (zh) | 一种双电层电容器电解液 | |
| CN106207258B (zh) | 一种低温锂电池的电解液 | |
| CN116706238B (zh) | 一种高低温电解液及其制备方法和应用 | |
| CN114507208B (zh) | 一种超分子离子液体凝胶电解质的制备方法及其在钠离子电池中的应用 | |
| CN113206299B (zh) | 一种锂离子电池的电解液及其制备方法 | |
| CN101768176A (zh) | 一种离子液体 | |
| CN112002943B (zh) | 一种电解液及其制备方法和应用 | |
| JP6112655B2 (ja) | 電解質組成物 | |
| CN114094184B (zh) | 一种含有表面活性剂的低温快充电解液及其应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110817 Termination date: 20111103 |