CN105098239A - 一种石墨烯锂离子电池电解液 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种石墨烯锂离子电池电解液，包括锂盐与非水有机溶剂，所述石墨烯锂离子电解液还包括添加剂，所述添加剂由以下以电解液总重量为基准的成分组成：5-6.5%的六甲基二硅胺烷、0.5-3.5%的八甲基环四硅氧烷、4.5-8.5%的石墨烯及0.3-5.3%的维生素E。通过在锂离子电池电解液中添加石墨烯，能够大大提高电解液的耐电压性能，在高压下不易分解，而八甲基环四硅氧烷可以有效清除电解液体系中及游离到正极表面的腐蚀性物质，六甲基二硅胺烷的加入在充放电过程会吸附的铅电极表面，相当于提高氢的析出电位，可以减少氢的析出；锂离子电池在高温状态下储存，容量保持率与容量恢复率高，循环性能优良。

Description

一种石墨烯锂离子电池电解液
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种提高锂离子电池石墨烯锂离子性能石墨烯锂离子电池电解液。
背景技术
锂离子电池由于能量密度大、工作电压高、循环长寿命长、高功率、环境友好等优点，成为目前新能源领域研究的热点。随着锂离子电池的迅猛发展以及电动汽车对大容量锂离子电池的需求，迫切需要开发具有高安全性、高容量、高功率，长寿命及环保的锂离子动力电池。磷酸铁锂动力电池具有工作电压高、比容量高、循环寿命长，价格低廉及环境友好等优点，逐渐在锂离子动力电池市场占据主导地位。
电解液作为电池的重要组成部分，在锂离子电池的正、负极之间起着输送锂离子的作用，号称锂离子电池的“血液”。它对电池的比容量、工作温度范围、循环效率和安全性能等至关重要的作用；选择合适的电解液是获得高能量密度、长循环寿命和安全性良好的锂离子二次电池的关键，因此在开发出满足磷酸铁锂动力电池需求的电解液非常重要；目前磷酸铁锂动力电池存在高温下容量损失迅速，循环性能差，不能满足动力电池经常处于高温（大于45℃）条件下工作的需要；为满足上述需求，开发满足磷酸铁锂动力电池在高温条件下工作的电解液，高温电解液的开发倾向于优化溶剂的组成及加入合适的添加剂，从而提高电解液的高压下、耐氧化、耐高温性能，提高锂离子电池在高压下的循环性能。
中国专利公布号CN102324563A，公布日2012年1月18日，名称为锂离子电池电解液及锂离子电池，该申请案公开了锂离子电池电解液以及使用该电解液的锂离子电池，所述电解液各组分重量份分别为：锂盐10份，有机溶剂55-80份，添加剂0.4-2份；其中锂盐为六氟磷酸锂，有机溶剂为乙烯碳酸酯和二乙基碳酸酯，添加剂包括六甲基二硅胺烷。其不足之处在于，锂离子电池在高温环境下容量损失迅速，循环性能差。
发明内容
本发明的目的在于为了解决现有锂离子电池在高温环境下容量损失迅速，循环性能差的缺陷而提供一种有利于提高锂离子电池高压性能的石墨烯锂离子电池电解液。
为了实现上述目地，本发明采用以下技术方案：
一种石墨烯锂离子电池电解液，包括锂盐与非水有机溶剂，所述石墨烯锂离子电池电解液还包括添加剂，所述添加剂由以下以电解液总重量为基准的成分组成：5-6.5%的六甲基二硅胺烷、0.5-3.5%的八甲基环四硅氧烷、4.5-8.5%的石墨烯及0.3-5.3%的维生素E。在本技术方案中，六甲基二硅胺烷的加入在充放电过程会吸附的铅电极表面，氢离子不容易获得电子而生成中性的氢分子，相当于提高氢的析出电位，可以减少氢的析出。在较大倍率放电条件下，其在电解液中的作用是加快了液相传质过程，有效地改善放电终期离子的导电能力，有利于活性物质的进一步利用和电池容量的增加。
维生素E的加入可以让电解液在储存环境恶劣的情况下，仍然保持其优异的稳定性。
石墨烯的结构可以理解为单层的石墨，因此具有极其优良的导电性，其中电子的运动速度达到了光速的1/300，同时石墨烯独特的二维纳米层状结构以及巨大的比表面积。
添加八甲基环四硅氧烷可以有效清除电解液体系中及游离到正极表面的腐蚀性物质，添加的八甲基环四硅氧烷能够在化成过程中在正极界面上形成致密的SEI膜，从而起到保护正极活性物质组分的作用，从而显著提高含有该电解液的锂离子电池在高电压下的高温循环性能。
作为优选，电解质为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂或LiAsF6中的一种，电解液中电解质的浓度为1.7-2.35mol/L。
作为优选，所述非水溶剂选自环状碳酸酯、链状碳酸酯或上述两种化合物的混合物。
作为优选，所述石墨烯锂离子电池电解液是由以下步骤制得：将锂盐在磁场效应下溶于非水有机溶剂，搅拌5-6.5h，加入维生素E、八甲基环四硅氧烷与六甲基二硅胺烷，室温下超声振动4-6h，最后加入石墨烯，在-4℃-5℃下超声振动3-4.5h，得到石墨烯锂离子电池电解液。
作为优选，超声振动的频率为45-55Hz。
作为优选，磁场的强度为2100-3200GS。
作为优选，磁场的强度在加入石墨烯后提高至3500-4000GS。
本发明的有益效果是
1）通过在锂离子电池电解液中添加石墨烯，能够大大提高电解液的耐电压性能，在高压下不易分解，而八甲基环四硅氧烷可以有效清除电解液体系中及游离到正极表面的腐蚀性物质，六甲基二硅胺烷的加入在充放电过程会吸附的铅电极表面，相当于提高氢的析出电位，可以减少氢的析出；
2）锂离子动力电池在高温状态下储存，容量保持率与容量恢复率高，循环性能优良。
具体实施方式
以下通过具体实施例，对本发明作进一步的解释：
本发明所用原料为市售产品。
实施例1
石墨烯锂离子电池电解液是由以下步骤制得：将六氟磷酸锂在磁场效应下溶于碳酸亚乙烯酯，搅拌5h，加入维生素E、八甲基环四硅氧烷与六甲基二硅胺烷，室温下超声振动5h，最后加入石墨烯，磁场的强度提高至3500GS，在-4℃下超声振动3h，得到石墨烯锂离子电池电解液；其中，电解液中电解质的浓度为1.7mol/L，超声振动的频率为45Hz，磁场的强度为2100GS，以电解液总重量为基准，添加剂的加入量为：5%的六甲基二硅胺烷、0.5%的八甲基环四硅氧烷、0.3%的维生素E及4.5%的石墨烯。
实施例2
石墨烯锂离子电池电解液是由以下步骤制得：将四氟硼酸锂在磁场效应下溶于γ-丁内酯与碳酸二丙酯的混合液中，γ-丁内酯与碳酸二丙酯的体积比为2：1，搅拌5.5h，加入维生素E、八甲基环四硅氧烷与六甲基二硅胺烷，室温下超声振动5.5h，最后加入石墨烯，磁场的强度提高至3800GS，在0℃下超声振动4h，得到石墨烯锂离子电池电解液；其中，电解液中电解质的浓度为2.12mol/L，超声振动的频率为50Hz，磁场的强度为2600GS，以电解液总重量为基准，添加剂的加入量为：5.5%的六甲基二硅胺烷、2.4%的八甲基环四硅氧烷、4.1%的维生素E及5%的石墨烯。
实施例3
石墨烯锂离子电池电解液是由以下步骤制得：将LiAsF6在磁场效应下溶于碳酸二乙酯，搅拌6.5h，加入维生素E、八甲基环四硅氧烷与六甲基二硅胺烷，室温下超声振动6h，最后加入石墨烯，磁场的强度提高至4000GS，在5℃下超声振动4.5h，得到石墨烯锂离子电池电解液；其中，电解液中电解质的浓度为2.35mol/L，超声振动的频率为55Hz，磁场的强度为3200GS，以电解液总重量为基准，添加剂的加入量为：6.5%的六甲基二硅胺烷、3.5%的八甲基环四硅氧烷、5.3%的维生素E及8.5%的石墨烯。
对比例1，与实施例1不同的是，该对比例提供的锂离子电池用电解液不含有六甲基二硅胺烷、八甲基环四硅氧烷、维生素E及石墨烯，其余同实施例1。
采用实施例1-3制备的石墨烯锂离子电池电解液与对比例1制备的电解液制备成容量为10Ah的锂离子电池，进行60℃存储数据测试，测试结果见表1。
表1、测试结果
电池编号 初始容量D0 保持容量D1 恢复容量D2 容量保持率D1/D0( %) 容量恢复率D2/D0( %)
实施例1 11309.33 10711.23 10850.53 94.71 95.93
实施例2 11223.35 10566.5 10706.55 94.15 95.2
实施例3 11220.9 10627.7 10737.7 94.72 95.49
对比例1 11351.4 9034.1 9045.4 77.59 77.68
从表1可以看出，采用本发明的电解液所制得的锂离子动力电池，容量保持率大于94%，容量恢复率大于95%，在高温状态下储存，容量保持率与容量恢复率高。

Claims (7)

1.一种石墨烯锂离子电池电解液，包括锂盐与非水有机溶剂，其特征在于，所述石墨烯锂离子电池电解液还包括添加剂，所述添加剂由以下以电解液总重量为基准的成分组成：5-6.5%的六甲基二硅胺烷、0.5-3.5%的八甲基环四硅氧烷、4.5-8.5%的石墨烯及0.3-5.3%的维生素E。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯锂离子电池电解液，其特征在于，电解质为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂或LiAsF6中的一种，电解液中电解质的浓度为1.7-2.35mol/L。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯锂离子电池电解液，其特征在于，所述非水溶剂选自环状碳酸酯、链状碳酸酯或上述两种化合物的混合物。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种石墨烯锂离子电池电解液，其特征在于，所述石墨烯锂离子电池电解液是由以下步骤制得：将锂盐在磁场效应下溶于非水有机溶剂，搅拌5-6.5h，加入维生素E、八甲基环四硅氧烷与六甲基二硅胺烷，室温下超声振动4-6h，最后加入石墨烯，在-4℃-5℃下超声振动3-4.5h，得到石墨烯锂离子电池电解液。
5.根据权利要求4所述的一种石墨烯锂离子电池电解液，其特征在于，超声振动的频率为45-55Hz。
6.根据权利要求4所述的一种石墨烯锂离子电池电解液，其特征在于，磁场的强度为2100-3200GS。
7.根据权利要6所述的一种石墨烯锂离子电池电解液，其特征在于，磁场的强度在加入石墨烯后提高至3500-4000GS。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107482250A (zh) * 2017-07-03 2017-12-15 长沙善道新材料科技有限公司 一种含石墨烯的动力锂电池
CN107565164A (zh) * 2017-08-16 2018-01-09 厦门信果石墨烯科技有限公司 一种石墨烯锂离子电池导电剂及其制备方法
CN107799815A (zh) * 2017-10-31 2018-03-13 南京旭羽睿材料科技有限公司 一种石墨烯锂离子电池电解液
CN107887644A (zh) * 2017-11-09 2018-04-06 安徽智森电子科技有限公司 一种锂电池的电解液
CN110504488A (zh) * 2019-08-09 2019-11-26 电子科技大学 一种石墨烯量子点改性的电解液及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013152926A (ja) * 2011-12-26 2013-08-08 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 二次電池用正極および二次電池用正極の作製方法
CN104505534A (zh) * 2014-09-15 2015-04-08 宁波维科电池股份有限公司 一种高压电解液及包含该电解液的锂离子电池

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013152926A (ja) * 2011-12-26 2013-08-08 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 二次電池用正極および二次電池用正極の作製方法
CN104505534A (zh) * 2014-09-15 2015-04-08 宁波维科电池股份有限公司 一种高压电解液及包含该电解液的锂离子电池

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M. MAYILVEL DINESH等: "Water soluble graphene as electrolyte additive in magnesium-air battery system", 《JOURNAL OF POWER SOURCES》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107482250A (zh) * 2017-07-03 2017-12-15 长沙善道新材料科技有限公司 一种含石墨烯的动力锂电池
CN107482250B (zh) * 2017-07-03 2019-08-27 联动天翼新能源有限公司 一种含石墨烯的动力锂电池
CN107565164A (zh) * 2017-08-16 2018-01-09 厦门信果石墨烯科技有限公司 一种石墨烯锂离子电池导电剂及其制备方法
CN107799815A (zh) * 2017-10-31 2018-03-13 南京旭羽睿材料科技有限公司 一种石墨烯锂离子电池电解液
CN107887644A (zh) * 2017-11-09 2018-04-06 安徽智森电子科技有限公司 一种锂电池的电解液
CN110504488A (zh) * 2019-08-09 2019-11-26 电子科技大学 一种石墨烯量子点改性的电解液及其制备方法

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