CN107946648A - 一种锂离子电池电解液及其制备方法 - Google Patents

一种锂离子电池电解液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池电解液，属于锂离子电池领域，所述电解液的组成包括混合有机溶剂、锂盐和添加剂；所述混合有机溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯酯、N‑甲基吡咯烷酮中的两种或三种，所述各溶剂体积比为1:1～3或1:1～3:1～3；所述锂盐包括LiCF3SO3、LiC(CF3SO2)3、LiB(C2O4)2、LiF(C2O4)2、LiN(CF3SO2)2中的一种或多种，在所述电解液中，锂离子的浓度为0.1mol/L～5mol/L；所述添加剂包括成膜剂、防过充剂、防爆剂、阻燃剂以及除酸除水剂。本发明公开了一种锂离子电池电解液的制备方法。本发明公开的锂离子电池电解液制备出的锂离子电池能够提高锂离子电池的防过充、防爆、阻燃、提高低温性能等安全性能。

Description

一种锂离子电池电解液及其制备方法
技术领域
本发明涉及锂离子电解液技术领域，更具体的，涉及一种锂离子电池电解液及其制备方法。
背景技术
近年来，随着绿色能源产业的快速发展，电化学储能技术在人类社会和生活中发挥越来越重要的作用，各种电化学储能器件在电动车、电子通讯等领域的应用也越来越广泛。锂离子电池由于能量密度高、功率密度高、循环寿命长、自放电率低和对环境无污染等优点，在各种电子产品上的应用越来越广泛。但是，很多锂离子电池的安全性能还不够，过充爆炸、失火等危险情况还时有发生。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提出一种锂离子电池电解液，利用此种电解液制造出的锂离子电池可以有效减少电池过充爆炸、失火等危险情况的发生，并且可以提高电池的循环寿命以及耐低温性能。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种锂离子电池电解液，所述电解液的组成包括混合有机溶剂、锂盐和添加剂；所述混合有机溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯酯、N-甲基吡咯烷酮中的两种或三种；所述锂盐包括LiCF3SO3、LiC(CF3SO2)3、LiB(C2O4)2、LiF(C2O4)2、LiN(CF3SO2)2中的一种或多种，在所述电解液中，锂离子的浓度为0.1mol/L～5mol/L；所述添加剂包括成膜剂、防过充剂、防爆剂、阻燃剂以及除酸除水剂。
在本发明较佳的技术方案中，所述混合有机溶剂中，各溶剂体积比为1:1～3或1:1～3:1～3。
在本发明较佳的技术方案中，所述成膜剂为三氧化二硼，所述防过充剂的添加量不超过电解液总质量的1％。
在本发明较佳的技术方案中，所述防过充剂为联苯或2,2-二苯丙烷或环己基苯，所述防过充剂的添加量不超过电解液总质量的1％。
在本发明较佳的技术方案中，所述防爆剂为硫酸亚乙酯或者硫酸亚乙烯酯，所述防爆剂的添加量不超过电解液总质量的2％。
在本发明较佳的技术方案中，所述阻燃剂为三-(4-甲氧基苯基)膦酸酯或二乙基(氰基甲基)膦酸酯，所述阻燃剂的添加量不超过电解液总质量的1％。
在本发明较佳的技术方案中，所述除酸除水剂为乙醇胺或者4-苯基丁胺，所述除酸除水剂的添加量不超过电解液总质量的5％。
在本发明较佳的技术方案中，锂离子电池电解液的制备方法按照如下步骤进行：
前处理：将所述碳酸二甲酯、所述碳酸二乙酯、所述碳酸乙烯酯、所述碳酸亚乙烯酯、所述碳酸丙烯酯、所述N-甲基吡咯烷酮采用精馏方法分别除水并保存在惰性气体氛围下，得到各自的精馏有机溶剂；
反应釜干燥除氧除灰，得到备用反应釜；
锂盐真空干燥除水，得到备用锂盐；
溶解：按比例取所需所述精馏有机溶剂缓慢加入到所述备用反应釜中，向所述备用反应釜中边搅拌边加入所述备用锂盐，完全溶解后加入所述添加剂，溶解后继续搅拌1小时，得成品电解液。
在本发明较佳的技术方案中，在溶解整个过程中，保持备用反应釜液体温度在15℃以下、持续搅拌以及通入惰性气体。
在本发明较佳的技术方案中，所述溶解步骤中，使用的所述精馏有机溶剂、所述备用反应釜、所述备用锂盐的存放时间均不超过12个小时。
本发明的有益效果为：
本发明提供的锂离子电池电解液，采用的锂盐均为有机锂盐，相对于无机锂盐，使用有机锂盐的电解液有着更好的循环使用效率以及更高的电导率，更利于生产高品质高安全性能的锂离子电池；添加的成膜剂、防过充剂、防爆剂、阻燃剂以及除酸除水剂等添加剂，能够提高生产的电池的充放电效率，有效减少电池过充爆炸、失火等危险情况的发生，并且可以提高电池的循环寿命以及耐低温性能。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
本实施例提供的锂离子电池电解液，所述电解液的组成包括混合有机溶剂、锂盐和添加剂；所述混合有机溶剂包括碳酸二甲酯以及碳酸二乙酯，溶剂体积比为1:1；所述锂盐为LiCF3SO3，锂离子的浓度在所述电解液中为0.1mol/L；所述添加剂包括0.8％的成膜剂三氧化二硼、0.8％的防过充剂联苯、1.2％防爆剂硫酸亚乙酯、0.8％的阻燃剂三-(4-甲氧基苯基)膦酸酯以及3％的除酸除水剂乙醇胺(以上添加剂均为电解液总质量的百分比)。
锂离子电池电解液的制备方法按照如下步骤进行：
前处理：将所述碳酸二甲酯以及所述碳酸二乙酯采用精馏方法分别除水并保存在惰性气体氛围下，得到各自的精馏有机溶剂；
反应釜干燥除氧除灰，得到备用反应釜；
锂盐真空干燥除水，得到备用锂盐；
溶解：按比例取所需所述精馏有机溶剂缓慢加入到所述备用反应釜中，向所述备用反应釜中边搅拌边加入所述备用锂盐，保持备用反应釜液体温度在15℃以下、持续搅拌以及通入惰性气体，完全溶解后加入所述添加剂，溶解后继续搅拌1小时，得成品电解液。
为了防止精馏有机溶剂和备用锂盐久置吸水以及备用反应釜久置吸灰，所述溶解步骤中，使用的所述精馏有机溶剂、所述备用反应釜、所述备用锂盐的存放时间均不超过12个小时，溶液溶剂一般现制现用，反应釜使用前清洁。
实施例2
本实施例提供的锂离子电池电解液，所述电解液的组成包括混合有机溶剂、锂盐和添加剂；所述混合有机溶剂包括碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯酯以及N-甲基吡咯烷酮，各溶剂体积比为1:1:1；所述锂盐包括LiCF3SO3和LiC(CF3SO2)3，在所述电解液中，锂离子的浓度为3.5mol/L；所述添加剂包括0.8％的成膜剂三氧化二硼、0.8％的防过充剂2,2-二苯丙烷或环己基苯、1.5％防爆剂硫酸亚乙烯酯、0.8％的阻燃剂二乙基(氰基甲基)膦酸酯以及4％的除酸除水剂4-苯基丁胺(以上添加剂均为电解液总质量的百分比)。
锂离子电池电解液的制备方法按照如下步骤进行：
前处理：将所述碳酸亚乙烯酯、所述碳酸丙烯酯、所述N-甲基吡咯烷酮采用精馏方法分别除水并保存在惰性气体氛围下，得到各自的精馏有机溶剂；
反应釜干燥除氧除灰，得到备用反应釜；
锂盐真空干燥除水，得到备用锂盐；
溶解：按比例取所需所述精馏有机溶剂缓慢加入到所述备用反应釜中，向所述备用反应釜中边搅拌边加入所述备用锂盐，保持备用反应釜液体温度在15℃以下、持续搅拌以及通入惰性气体，完全溶解后加入所述添加剂，溶解后继续搅拌1小时，得成品电解液。
实施例3
本实施例提供的锂离子电池电解液，所述电解液的组成包括混合有机溶剂、锂盐和添加剂；所述混合有机溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯，所述各溶剂体积比为1:2:1；所述锂盐包括LiCF3SO3、LiC(CF3SO2)3以及LiB(C2O4)2，在所述电解液中，锂离子的浓度为5mol/L；所述添加剂包括0.8％的成膜剂三氧化二硼、0.8％的防过充剂2,2-二苯丙烷或环己基苯、1.5％防爆剂硫酸亚乙烯酯、0.8％的阻燃剂二乙基(氰基甲基)膦酸酯以及4％的除酸除水剂4-苯基丁胺(以上添加剂均为电解液总质量的百分比)。
锂离子电池电解液的制备方法按照如下步骤进行：
前处理：将所述碳酸亚乙烯酯、所述碳酸丙烯酯、所述N-甲基吡咯烷酮采用精馏方法分别除水并保存在惰性气体氛围下，得到各自的精馏有机溶剂；
反应釜干燥除氧除灰，得到备用反应釜；
锂盐真空干燥除水，得到备用锂盐；
溶解：按比例取所需所述精馏有机溶剂缓慢加入到所述备用反应釜中，向所述备用反应釜中边搅拌边加入所述备用锂盐，保持备用反应釜液体温度在15℃以下、持续搅拌以及通入惰性气体，完全溶解后加入所述添加剂，溶解后继续搅拌1小时，得成品电解液。
本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种锂离子电池电解液，其特征在于：
所述电解液的组成包括混合有机溶剂、锂盐和添加剂；
所述混合有机溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯酯、N-甲基吡咯烷酮中的两种或三种；
所述锂盐包括LiCF3SO3、LiC(CF3SO2)3、LiB(C2O4)2、LiF(C2O4)2、LiN(CF3SO2)2中的一种或多种，在所述电解液中，锂离子的浓度为0.1mol/L～5mol/L；
所述添加剂包括成膜剂、防过充剂、防爆剂、阻燃剂以及除酸除水剂。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于：
所述混合有机溶剂中，各溶剂体积比为1:1～3或1:1～3:1～3。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于：
所述成膜剂为三氧化二硼，所述防过充剂的添加量不超过电解液总质量的1％。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于：
所述防过充剂为联苯或2,2-二苯丙烷或环己基苯，所述防过充剂的添加量不超过电解液总质量的1％。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于：
所述防爆剂为硫酸亚乙酯或者硫酸亚乙烯酯，所述防爆剂的添加量不超过电解液总质量的2％。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于：
所述阻燃剂为三-(4-甲氧基苯基)膦酸酯或二乙基(氰基甲基)膦酸酯，所述阻燃剂的添加量不超过电解液总质量的1％。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于：
所述除酸除水剂为乙醇胺或者4-苯基丁胺，所述除酸除水剂的添加量不超过电解液总质量的5％。
8.一种用于权利要求1至6任一项所述的锂离子电池电解液的制备方法，其特征在于，制备方法按照如下步骤进行：
前处理：将所述碳酸二甲酯、所述碳酸二乙酯、所述碳酸乙烯酯、所述碳酸亚乙烯酯、所述碳酸丙烯酯、所述N-甲基吡咯烷酮采用精馏方法分别除水并保存在惰性气体氛围下，得到各自的精馏有机溶剂；
反应釜干燥除氧除灰，得到备用反应釜；
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9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：
在溶解整个过程中，保持备用反应釜液体温度在15℃以下、持续搅拌以及通入惰性气体。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：
所述溶解步骤中，使用的所述精馏有机溶剂、所述备用反应釜、所述备用锂盐的存放时间均不超过12个小时。
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