CN108598572A - 一种耐热解型锂电池电解液材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耐热解型锂电池电解液材料的制备方法，属于电池材料技术领域。本发明技术方案通过以LiOH、NH4VO3和有机酸为原料合成了基体溶胶材料，通过形成具有三维骨架材料的溶胶有效吸附和负载有机腈溶剂并通过腈类有机溶剂具有的较宽的电化学窗口、高阳极稳定性、低黏度和高沸点等优良特性提高本发明技术方案中电解液材料的耐热解稳定性能，同时吸附负载的腈类有机溶剂相较于其他溶剂与电池材料之间的能隙较窄，从而对后面电解液成分的靠近具有空间位阻的作用，其次通过腈类有机溶剂可能在正极表面发生分解形成高LUMO值的稳定物质，阻碍其他溶剂与电池材料表面接触，氧化性得到一定程度的减弱，从而减少其对电解液的热分解性能。

Description

一种耐热解型锂电池电解液材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐热解型锂电池电解液材料的制备方法，属于电池材料技术领域。
背景技术
电解液作为锂离子电池的重要组成部分与电池的循环、安全等特性密切相关。目前市场上大多数液态电解液由有机溶剂、聚合物锂盐或有机锂盐组成，锂离子电池电解液作为电极间离子传输的媒介需要满足高纯度，多组成的技术生产要求。在电解液技术生产以及科技创新时应满足以下要求：（1）在宽温范围内（-40~80 °C）的高电导率；（2）电化学循环性能稳定；（3）与电极及惰性材
料匹配性好。同时对电解液安全方面也提出很高的要求：（1）热稳定性良好；（2）高闪点；（3）抗过充性能优异。在生产方面提出了低毒、环保的要求。在经济方面控制成本。为同时满足上述要求，新型电解液体系的开发变得尤为重要。
砜类具有电化学窗口宽、氧化电位高、稳定性好等优点，很早就被研究者作为锂离子电池电解液的溶剂使用。2002年，Xu等合成了一系列的线性和环状砜，并对它们的物理和电化学性能进行了测试，发现具有很好的阳极稳定性，在电压达到5.5V之前不会发生氧化分解，另外烷基取代基团决定了砜类化合物与石墨负极的兼容性，且氟代的烷基基团还有助于在负极表面形成SEI膜。随后，研究者们对基于砜类的溶剂做出了大量的研究工作。目前，商业化的电解液使用的主要是碳酸酯类溶剂，它们会在4.5V左右的电压下发生氧化分解，严重影响高压材料的循环稳定性。所以如何制备一种具有耐热解性能的电解液材料很有必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对现有导电涂料防腐蚀性能和导电性能无法兼顾的问题，提供了一种致密型防腐导电涂层的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）按重量份数计，分别称量55～60份去离子水、10～15份柠檬酸、3～5份氢氧化锂和6～8份偏钒酸铵置于烧杯中，搅拌混合得混合凝胶液并将凝胶液置于坩埚中，干燥处理并升温加热，保温煅烧并静置冷却至室温，得煅烧料；
（2）按质量比1:10，将煅烧料与异丙醇混合并置于球磨罐中球磨，球磨处理，真空冷冻干燥得球磨粉末；
（3）按质量比1:5，将球磨粉末与己二腈搅拌混合，超声分散，在室温下静置溶胀处理，离心分离并去除上层清液，收集溶胀物；
（4）按重量份数计，分别称量65～70份去离子水、10～15份硫酸锌、10～15份硫酸锂和10～15份溶胀物置于烧杯中，搅拌混合并研磨分散，得分散凝胶液，调节pH至4.0，静置陈化，过滤并收集滤液，即可制备得所述的耐热解型锂电池电解液材料。
步骤（1）所述的干燥处理温度为120～150℃。
步骤（1）所述的升温加热为按5℃/min升温至850～950℃。
步骤（4）所述的调节pH采用的是质量分数1％醋酸溶液。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
本发明技术方案通过以LiOH、NH4VO3和有机酸为原料合成了基体溶胶材料，通过形成具有三维骨架材料的溶胶材料并分散至溶剂中，通过三维结构可有效吸附和负载有机腈溶剂并通过腈类有机溶剂具有的较宽的电化学窗口、高阳极稳定性、低黏度和高沸点等优良特性提高本发明技术方案中电解液材料的耐热解稳定性能，同时吸附负载的腈类有机溶剂相较于其他溶剂与电池材料之间的能隙较窄，因此它有可能优先被吸引到表面，腈类有机溶剂在正极表面的富集会达到等效电荷平衡的状态，从而对后面电解液成分的靠近具有空间位阻的作用，如此一来，电解液在正极表面氧化分解减少，不可逆锂损失就会减少，其次通过腈类有机溶剂可能在正极表面发生分解形成高LUMO值的稳定物质，阻碍其他溶剂与电池材料表面接触，氧化性得到一定程度的减弱，从而减少其对电解液的热分解性能。
具体实施方式
按重量份数计，分别称量55～60份去离子水、10～15份柠檬酸、3～5份氢氧化锂和6～8份偏钒酸铵置于烧杯中，搅拌混合并置于集热式恒温加热搅拌器上，在75～85℃下搅拌混合得混合凝胶液并将凝胶液置于坩埚中，将坩埚置于120～150℃下干燥25～30min后，再按5℃/min升温至850～950℃，保温煅烧并静置冷却至室温，得煅烧料并按质量比1:10，将煅烧料与异丙醇混合并置于球磨罐中球磨，在250～350r/min下球磨6～8h，真空冷冻干燥得球磨粉末；按质量比1:5，将球磨粉末与己二腈搅拌混合，再在200～300W下超声分散10～15min，在室温下静置溶胀处理6～8h，经1500～2000r/min下离心分离并去除上层清液，收集溶胀物并按重量份数计，分别称量65～70份去离子水、10～15份硫酸锌、10～15份硫酸锂和10～15份溶胀物置于烧杯中，搅拌混合并研磨分散，得分散凝胶液，用质量分数1％醋酸溶液调节pH至4.0，静置陈化6～8h，过滤并收集滤液，即可制备得所述的耐热解型锂电池电解液材料。
按重量份数计，分别称量55份去离子水、10份柠檬酸、3份氢氧化锂和6份偏钒酸铵置于烧杯中，搅拌混合并置于集热式恒温加热搅拌器上，在75℃下搅拌混合得混合凝胶液并将凝胶液置于坩埚中，将坩埚置于120℃下干燥25min后，再按5℃/min升温至850℃，保温煅烧并静置冷却至室温，得煅烧料并按质量比1:10，将煅烧料与异丙醇混合并置于球磨罐中球磨，在250r/min下球磨6h，真空冷冻干燥得球磨粉末；按质量比1:5，将球磨粉末与己二腈搅拌混合，再在200W下超声分散10min，在室温下静置溶胀处理6h，经1500r/min下离心分离并去除上层清液，收集溶胀物并按重量份数计，分别称量65份去离子水、10份硫酸锌、10份硫酸锂和10份溶胀物置于烧杯中，搅拌混合并研磨分散，得分散凝胶液，用质量分数1％醋酸溶液调节pH至4.0，静置陈化6h，过滤并收集滤液，即可制备得所述的耐热解型锂电池电解液材料。
按重量份数计，分别称量57份去离子水、12份柠檬酸、4份氢氧化锂和7份偏钒酸铵置于烧杯中，搅拌混合并置于集热式恒温加热搅拌器上，在77℃下搅拌混合得混合凝胶液并将凝胶液置于坩埚中，将坩埚置于137℃下干燥27min后，再按5℃/min升温至900℃，保温煅烧并静置冷却至室温，得煅烧料并按质量比1:10，将煅烧料与异丙醇混合并置于球磨罐中球磨，在300r/min下球磨7h，真空冷冻干燥得球磨粉末；按质量比1:5，将球磨粉末与己二腈搅拌混合，再在25W下超声分散12min，在室温下静置溶胀处理7h，经1750r/min下离心分离并去除上层清液，收集溶胀物并按重量份数计，分别称量67份去离子水、12份硫酸锌、12份硫酸锂和12份溶胀物置于烧杯中，搅拌混合并研磨分散，得分散凝胶液，用质量分数1％醋酸溶液调节pH至4.0，静置陈化7h，过滤并收集滤液，即可制备得所述的耐热解型锂电池电解液材料。
按重量份数计，分别称量60份去离子水、15份柠檬酸、5份氢氧化锂和8份偏钒酸铵置于烧杯中，搅拌混合并置于集热式恒温加热搅拌器上，在85℃下搅拌混合得混合凝胶液并将凝胶液置于坩埚中，将坩埚置于150℃下干燥30min后，再按5℃/min升温至950℃，保温煅烧并静置冷却至室温，得煅烧料并按质量比1:10，将煅烧料与异丙醇混合并置于球磨罐中球磨，在350r/min下球磨8h，真空冷冻干燥得球磨粉末；按质量比1:5，将球磨粉末与己二腈搅拌混合，再在300W下超声分散15min，在室温下静置溶胀处理8h，经2000r/min下离心分离并去除上层清液，收集溶胀物并按重量份数计，分别称量70份去离子水、15份硫酸锌、15份硫酸锂和15份溶胀物置于烧杯中，搅拌混合并研磨分散，得分散凝胶液，用质量分数1％醋酸溶液调节pH至4.0，静置陈化8h，过滤并收集滤液，即可制备得所述的耐热解型锂电池电解液材料。
将本发明制备的实例1，2，3进行性能测试，具体测试结果如下表表1所示：
表1性能测试表
由上表可知，本发明制备的锂电池电解液材料具有优异的耐热解性能和电导率。

Claims (4)

1.一种耐热解型锂电池电解液材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）按重量份数计，分别称量55～60份去离子水、10～15份柠檬酸、3～5份氢氧化锂和6～8份偏钒酸铵置于烧杯中，搅拌混合得混合凝胶液并将凝胶液置于坩埚中，干燥处理并升温加热，保温煅烧并静置冷却至室温，得煅烧料；
（2）按质量比1:10，将煅烧料与异丙醇混合并置于球磨罐中球磨，球磨处理，真空冷冻干燥得球磨粉末；
（3）按质量比1:5，将球磨粉末与己二腈搅拌混合，超声分散，在室温下静置溶胀处理，离心分离并去除上层清液，收集溶胀物；
（4）按重量份数计，分别称量65～70份去离子水、10～15份硫酸锌、10～15份硫酸锂和10～15份溶胀物置于烧杯中，搅拌混合并研磨分散，得分散凝胶液，调节pH至4.0，静置陈化，过滤并收集滤液，即可制备得所述的耐热解型锂电池电解液材料。
2.根据权利要求1所述的一种耐热解型锂电池电解液材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的干燥处理温度为120～150℃。
3.根据权利要求1所述的一种耐热解型锂电池电解液材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的升温加热为按5℃/min升温至850～950℃。
4.根据权利要求1所述的一种耐热解型锂电池电解液材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的调节pH采用的是质量分数1％醋酸溶液。
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