CN103972589A - 一种提高锂离子电池安全性的电解液的制备方法 - Google Patents

一种提高锂离子电池安全性的电解液的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种提高锂离子电池安全性的电解液的制备方法，取有机溶剂中任意两种或三种，按照体积比1:1或1:1:1进行混合，配成混合溶剂；向混合溶剂中加入离子液体和锂盐，放置于水含量和氧气含量均小于1ppm的手套箱内进行配制，配制成为1M的电解液；本发明提供的锂离子电池电解液制备方便，成本较低，使用性能较好，能够降低电解液挥发性，提高电解液热稳定性，而且制得的锂离子电池电解液具有电化学性能优良、不易燃的特性，从根本上解决了锂离子电池的安全性问题，并且制备过程中所加的离子液体与常用的咪唑类离子液体相比较，具有价格低廉，制备方便的优势，可大规模工业化生产，具有较好的应用前景及经济效益。

Description

一种提高锂离子电池安全性的电解液的制备方法
技术领域
本发明涉及化学电池制备技术领域，特别涉及一种提高锂离子电池安全性的电解液的制备方法。
背景技术
随着人类社会对低碳环保，节能降耗的要求越来越高，锂离子电池作为新型绿色能源，其所具有的循环使用寿命长，环保节能的优点愈加突显，尤其是锂离子电池成本不断降低及安全性能不断提高以后，锂离子电池将在更多领域替代其他类型的电池。
锂离子电池电解液作为锂电池的四大关键材料之一，其性能高低直接决定了锂电池的电池容量、安全性能、工作适宜温度范围等综合性能。目前市场上常用的电解液体系一般为有机溶剂和锂盐混合物，其中几种常见的有机溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)等碳酸酯类化合物，锂盐主要是LiC6。这一类电解液沸点低、易挥发、易燃、电导率低，这些缺点造成锂离子电池在使用过程中高低温性能差、使用寿命短、安全性能低等问题，如果使用不当更可能危害人体健康，对环境造成严重污染。现有电解液的诸多缺点，在一定程度上制约了锂电池的推广应用。
离子液体(IonicLiquids)一般指的是在室温及接近室温下完全由离子组成的有机液体物质，也称作有机熔融盐。其具有几乎无蒸汽压、高的热稳定性和化学稳定性、宽的液态温度范围、较强的溶解性与催化活性等优点，是传统高挥发性、有毒、易燃、易爆的有机溶剂或高腐蚀性等污染环境物的理想替代品，适宜于当前绿色化学所倡导的清洁技术和可持续发展的要求，已经越来越被人们广泛认可和接受。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种提高锂离子电池安全性的电解液的制备方法，将碳酸根离子液体作为锂离子电池电解液的组成部分，能够解决锂离子电池的安全性问题，具有制备方便，成本较低，使用性能较好，可大规模工业化生产的特点。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种提高锂离子电池安全性的电解液的制备方法，包括：
步骤一：取有机溶剂中任意两种或三种，按照体积比1:1或1:1:1进行混合，配成混合溶剂；
步骤二：取混合溶剂8-9g，加入1-2g离子液体，加入0.05-0.24g的锂盐，放置于水含量和氧气含量均小于1ppm的手套箱内进行配制，配制成为1M的电解液。
所述有机溶剂包括：碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸乙烯酯(EC)和碳酸丙烯酯(PC)。
所述离子液体中包括：阳离子和阴离子，所述离子液体的分子结构为：
其中，所述阳离子中包括阳离子取代基R1、R2、R3、R4，所述阳离子取代基R1、R2、R3、R4分别为碳原子在0-10之间的烷基、烷氧基。
所述离子液体中的阴离子为碳酸根离子。
所述离子液体中的阳离子包括：三乙基甲基铵、三丁基甲基铵、三乙基丁基铵、三丙基甲基铵、三丙基乙基铵、三丙基丁基铵、三丁基甲基铵、三丁基乙基铵和三丁基丙基铵中任意一种。
所述锂盐包括：双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、双(三氟磺酰)亚胺锂盐、六氟磷酸锂(LiPF6)中的任意一种，或其中任意两种的任意比例混合物，或三种的任意比例混合物。
本发明的工作原理为：
本发明提供了一种提高锂离子电池安全性的电解液的制备方法，根据比例将锂盐、离子液体和有机溶剂进行混合，制备电池电解液。
本发明的有益效果为：
本发明提供的锂离子电池电解液制备方便，成本较低，使用性能较好，能够降低电解液挥发性，提高电解液热稳定性，而且制得的锂离子电池电解液具有电化学性能优良、不易燃的特性，从根本上解决了锂离子电池的安全性问题。并且制备过程中所加的离子液体与常用的咪唑类离子液体相比较，具有价格低廉，制备方便的优势，可大规模工业化生产，具有较好的应用前景及经济效益。
附图说明
图1为实施例4的电池的首次充放电曲线；其中，横坐标是比容量；纵坐标是电压。
图2为实施例4的循环使用性能图；其中，横坐标是循环次数；纵坐标是比容量。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细说明。
参见附图，本发明为一种提高锂离子电池安全性的电解液的制备方法，包括：
步骤一：取有机溶剂中任意两种或三种，按照体积比1:1或1:1:1进行混合，配成混合溶剂；
步骤二：取混合溶剂8-9g，加入1-2g离子液体，加入0.05-0.24g的锂盐，放置于水含量和氧气含量均小于1ppm的手套箱内进行配制，配制成为1M的电解液。
所述有机溶剂包括：碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸乙烯酯(EC)和碳酸丙烯酯(PC)。
所述离子液体中包括：阳离子和阴离子，所述离子液体的分子结构为：
其中，所述阳离子中包括阳离子取代基R1、R2、R3、R4，所述阳离子取代基R1、R2、R3、R4分别为碳原子在0-10之间的烷基、烷氧基。
所述离子液体中的阴离子为碳酸根离子。
所述离子液体中的阳离子包括：三乙基甲基铵、三丁基甲基铵、三乙基丁基铵、三丙基甲基铵、三丙基乙基铵、三丙基丁基铵、三丁基甲基铵、三丁基乙基铵和三丁基丙基铵中任意一种。
所述锂盐包括：双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、双(三氟磺酰)亚胺锂盐、六氟磷酸锂(LiPF6)中的任意一种，或其中任意两种的任意比例混合物，或三种的任意比例混合物。
实施例1
将碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)以1:1的体积比混合，配成混合溶剂；取混合溶剂的9g，加入1g阳离子为三乙基甲基铵，阴离子为碳酸根离子的离子液体，加入0.08g的LiPF6，在水含量和氧气含量均小于1ppm的手套箱内进行配制，配制成为1M的电解液。
实施例2
将碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)以1:1的体积比混合，配成混合溶剂；取混合溶剂的8g，加入2g阳离子为三乙基甲基铵，阴离子为碳酸根离子的离子液体，加入0.12g的LiPF6，在水含量和氧气含量均小于1ppm的手套箱内进行配制，配制成为1M的电解液。
实施例3
将碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)以1:1的体积比混合，配成混合溶剂；取混合溶剂的9g，加入1g阳离子为三乙基丙基铵，阴离子为碳酸根离子的离子液体，加入0.2g的LiPF6，在水含量和氧气含量均小于1ppm的手套箱内进行配制，配制成为1M的电解液。
实施例4
将碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)以1:1的体积比混合，配成混合溶剂；取混合溶剂的9g，加入1g阳离子为三丁基甲基铵，阴离子为碳酸根离子的离子液体，加入0.15g的LiPF6，在水含量和氧气含量均小于1ppm的手套箱内进行配制，配制成为1M的电解液。
实施例5
将碳酸二乙酯(DEC)和碳酸二甲酯(DMC)以1:1的体积比混合，配成混合溶剂；取混合溶剂的9g，加入1g阳离子为三乙基甲基铵，阴离子为碳酸根离子的离子液体，加入0.18g的双(三氟甲基磺酰)亚胺锂，在水含量和氧气含量均小于1ppm的手套箱内进行配制，配制成为1M的电解液。
实施例6
将碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)以1:1的体积比混合，配成混合溶剂；取混合溶剂的9g，加入1g阳离子为三乙基甲基铵，阴离子为碳酸根离子的离子液体，加入0.21g的LiPF6，在水含量和氧气含量均小于1ppm的手套箱内进行配制，配制成为1M的电解液。
实施例7
将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)及碳酸丙烯酯(PC)以1:1:1的体积比混合，配成混合溶剂。取混合溶剂的9g，加入1g阳离子为三乙基甲基铵，阴离子为碳酸根离子的离子液体，加入0.15g的双(三氟甲基磺酰)亚胺锂，在水含量和氧气含量均小于1ppm的手套箱内进行配制，配制成为1M的电解液。
在电解液配制完成后，进行锂离子电池的组装：将正极材料，聚偏氟乙烯(PVDF)，乙炔黑按照质量比8:1:1的比例混合，加入N-甲基吡咯烷酮，以铝箔作为金属集流体，制成测试电极。电池的组装在手套箱中进行，采用Li箔作为对电极。
参见附图，图1为实施例4的电池的首次充放电曲线。如图所示，添加离子液体后其首次充放电比容量仍能保持在120mAh/g和80mAh/g，说明离子液体的加入对电池的电化学性能影响不大，而由于离子液体具有不燃烧、蒸汽压低、电化学稳定窗口宽等优点，离子液体的加入能有效增加电解液的安全性。
图2为实施例4的循环使用性能图。图中能够清楚的看出，添加离子液体的电解液在前50次循环过程中比容量逐渐增加，说明经过活化后离子液体能够与碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯等常用电解液相互融合，改善电池的电化学性能。
本发明并不局限上述所列举的具体实施方式，本领域的技术人员可以根据本发明工作原理和上面给出的具体实施方式，可以做出各种等同的修改、等同的替换、部件增减和重新组合，从而构成更多新的实施方式。

Claims (6)

1.一种提高锂离子电池安全性的电解液的制备方法，其特征在于，包括：
步骤一：取有机溶剂中任意两种或三种，按照体积比1:1或1:1:1进行混合，配成混合溶剂；
步骤二：取混合溶剂8-9g，加入1-2g离子液体，加入0.05-0.24g的锂盐，放置于水含量和氧气含量均小于1ppm的手套箱内进行配制，配制成为1M的电解液。
2.根据权利要求1所述的一种提高锂离子电池安全性的电解液的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂包括：碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸乙烯酯(EC)和碳酸丙烯酯(PC)。
3.根据权利要求1所述的一种提高锂离子电池安全性的电解液的制备方法，其特征在于，所述离子液体中包括：阳离子和阴离子，所述离子液体的分子结构为：
其中，所述阳离子中包括阳离子取代基R1、R2、R3、R4，所述阳离子取代基R1、R2、R3、R4分别为碳原子在0-10之间的烷基、烷氧基。
4.根据权利要求3所述的一种提高锂离子电池安全性的电解液的制备方法，其特征在于：所述离子液体中的阴离子为碳酸根离子。
5.根据权利要求3所述的一种提高锂离子电池安全性的电解液的制备方法，其特征在于：所述离子液体中的阳离子包括：三乙基甲基铵、三丁基甲基铵、三乙基丁基铵、三丙基甲基铵、三丙基乙基铵、三丙基丁基铵、三丁基甲基铵、三丁基乙基铵和三丁基丙基铵中任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种提高锂离子电池安全性的电解液的制备方法，其特征在于，所述锂盐包括：双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、双(三氟磺酰)亚胺锂盐、六氟磷酸锂(LiPF6)中的任意一种，或其中任意两种的任意比例混合物，或三种的任意比例混合物。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105185602A (zh) * 2015-10-12 2015-12-23 陕西科技大学 一种用于超级电容器的离子液体电解液体系
CN106684445A (zh) * 2016-07-14 2017-05-17 四川美亚达光电科技有限公司 一种改善锰酸锂锂离子电池性能的电解液

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1677740A (zh) * 2004-03-31 2005-10-05 株式会社东芝 非水电解质电池
CN103151558A (zh) * 2013-02-05 2013-06-12 中国科学院过程工程研究所 一种用于低温锂离子电池的酯基离子液体电解液
CN103178297A (zh) * 2013-03-01 2013-06-26 广东电网公司电力科学研究院 锂二次电池及其电解液

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1677740A (zh) * 2004-03-31 2005-10-05 株式会社东芝 非水电解质电池
CN103151558A (zh) * 2013-02-05 2013-06-12 中国科学院过程工程研究所 一种用于低温锂离子电池的酯基离子液体电解液
CN103178297A (zh) * 2013-03-01 2013-06-26 广东电网公司电力科学研究院 锂二次电池及其电解液

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105185602A (zh) * 2015-10-12 2015-12-23 陕西科技大学 一种用于超级电容器的离子液体电解液体系
CN106684445A (zh) * 2016-07-14 2017-05-17 四川美亚达光电科技有限公司 一种改善锰酸锂锂离子电池性能的电解液
CN106684445B (zh) * 2016-07-14 2019-05-31 四川美亚达光电科技有限公司 一种改善锰酸锂锂离子电池性能的电解液

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