CN109887764A - 高镍三元体系电容电池的电解液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高镍三元体系电容电池的电解液，包括以下重量份的原料：10～16份的六氟磷酸锂、0.5～2份的双氟磺酰亚胺锂、0.3～1份的二氟磷酸锂、10～30份的溶剂、0.5～3份的碳酸亚乙烯酯、0.1～1份的三(三甲基硅烷)磷酸酯、0.5～2份的硫酸乙烯酯；其中，所述溶剂包含碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯。本发明具有与常规锂离子电池电解液相近的电导率和稳定的电化学窗口，同时用在以高镍三元体系为正极材料、碳类为负极材料的电容电池上，大大提高了该电容电池的高低温性能，延长其充放电循环寿命。
Description
技术领域
本发明涉及电容电池领域。更具体地说，本发明涉及一种高镍三元体系电容电池的电解液及其制备方法。
背景技术
电容电池是一种新型的储能体系，目前还处于研发初期，相关原材料还不完善，大部分科研院所及企业等研发机构在开发这种新型的储能器件，其电解液还是采用常规锂离子电池电解液，主要采用EC等环状碳酸酯配合DEC、DMC及EMC等线性碳酸酯为共溶剂，以LiPF6等锂盐为溶质，添加适当添加剂构成电解液，电解液中的Li+为工作离子，在充放电过程中起到嵌入及脱嵌的作用，常规锂离子电池电解液具有较高的电导率，稳定的电化学窗口，但是由于现有的锂离子电池的电解液中EC含量较高(因EC的熔点较高为36.4℃，在常温下即呈固态)而限制其低温性能。而现有的对锂电池的研究均是摒弃EC，采用新的溶剂。对于仍在使用以高镍三元体系为正极材料、碳类为负极材料的电容电池来说，新的溶剂虽然能让电容电池低温性能改善，但是电容电池的负极成膜性差，导致电容电池的充放电循环寿命较短。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种高镍三元体系电容电池的电解液，在常规锂电池电解液的基础上，通过添加新的锂盐、溶剂以及成膜添加剂，使其较常规锂电池电解液既具有较好的高低温性能，又具有较长的充放电循环寿命。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种高镍三元体系电容电池的电解液，包括以下重量份的原料：10～16份的六氟磷酸锂、0.5～2份的双氟磺酰亚胺锂、0.3～1份的二氟磷酸锂、10～30份的溶剂、0.5～3份的碳酸亚乙烯酯、0.1～1份的三(三甲基硅烷)磷酸酯、0.5～2份的硫酸乙烯酯；
其中，所述溶剂包含碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯。
优选的是，碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和乙酸乙酯的重量比为1：1：2：5。
优选的是，还包括：0.3～0.8重量份的丁二酰亚胺、0.5～1重量份的2-(4-吡啶基)苯并咪唑、0.1～0.5重量份的7-溴吲唑。
优选的是，丁二酰亚胺、2-(4-吡啶基)苯并咪唑、7-溴吲唑的重量比为1：2：1。
本发明还提供上述高镍三元体系电容电池的电解液的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将上述重量份的溶剂、碳酸亚乙烯酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、硫酸乙烯酯依次加入反应釜中，在常温下搅拌20～40min，搅拌过程中通入氩气保护，保护气压为0.5～0.7MPa；
步骤二、将上述重量份的六氟磷酸锂加入到反应釜中，搅拌50～70min，再加入上述重量份的二氟磷酸锂，搅拌60～80min，最后加入上述重量份的双氟磺酰亚胺锂，搅拌100～120min，每次搅拌过程中均通入氩气保护，保护气压为0.5～0.7MPa，得预制电解液；
步骤三、向步骤二得到的预制电解液中加入锂化分子筛，静置2～3h后，过滤得成品电解液。
优选的是，包括以下步骤：
步骤一、将上述重量份的溶剂、碳酸亚乙烯酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、硫酸乙烯酯依次加入反应釜中，在常温下搅拌20～40min，搅拌过程中通入氩气保护，保护气压为0.5～0.7MPa，再加入重量份为0.3～0.8份的丁二酰亚胺、0.5～1份的2-(4-吡啶基)苯并咪唑和0.1～0.5份的7-溴吲唑，搅拌60～90min，搅拌过程中保持温度为45℃，同时通入氩气保护，保护气压为0.3～0.5MPa，搅拌完成后静置至温度恢复至常温，其中，所述溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和乙酸乙酯按重量比1：1：2：5配制而成；
步骤二、将上述重量份的六氟磷酸锂加入到反应釜中，搅拌50～70min，再加入上述重量份的二氟磷酸锂，搅拌60～80min，最后加入上述重量份的双氟磺酰亚胺锂，搅拌100～120min，每次搅拌过程中均通入氩气保护，保护气压为0.5～0.7MPa，得第一预制电解液，将预制电解液加入冷冻干燥机中，再将温度降至-15～-20℃保持90～150min，然后控制真空度为10-2pa，升温至35～39℃保持4～6h，得第二预制电解液；
步骤三、向步骤二得到的第二预制电解液中加入锂化分子筛，静置12～14h后，过滤得成品电解液。
本发明至少包括以下有益效果：本发明的电解液具有与常规锂离子电池电解液相近的电导率和稳定的电化学窗口，同时用在以高镍三元体系为正极材料、碳类为负极材料的电容电池上，大大提高了该电容电池的高低温性能，延长了其充放电循环寿命。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
正极材料采用镍钴锰酸锂(LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2)作为正极活性物质，导电炭黑、气相沉积碳纤维作为导电剂，聚偏氟乙烯、N-甲基吡咯烷酮为粘结剂。负极材料采用石墨，羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶作为粘结剂。使用聚丙烯微孔薄膜作为隔膜材料，分别将下列不同实施例中的电解液注入该电容电池体系中，制作成规格为1520(直径15mm，高度20mm)的圆柱钢壳电容电池。
<实施例1>
高镍三元体系电容电池的电解液，包括以下重量份的原料：10份的六氟磷酸锂、0.5份的双氟磺酰亚胺锂、0.3份的二氟磷酸锂、10份的溶剂、0.5份的碳酸亚乙烯酯、0.1份的三(三甲基硅烷)磷酸酯、0.5份的硫酸乙烯酯，所述溶剂包含碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯，碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和乙酸乙酯的重量比为1：1：1：1。
本实施例电解液通过常规的混合搅拌方式配制而成。
<实施例2>
高镍三元体系电容电池的电解液，包括以下重量份的原料：16份的六氟磷酸锂、2份的双氟磺酰亚胺锂、1份的二氟磷酸锂、30份的溶剂、3份的碳酸亚乙烯酯、1份的三(三甲基硅烷)磷酸酯、2份的硫酸乙烯酯，所述溶剂包含碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯，碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和乙酸乙酯的重量比为1：1：1：1。
本实施例电解液通过常规的混合搅拌方式配制而成。
<实施例3>
高镍三元体系电容电池的电解液，包括以下重量份的原料：13份的六氟磷酸锂、1.2份的双氟磺酰亚胺锂、0.7份的二氟磷酸锂、20份的溶剂、1.8份的碳酸亚乙烯酯、0.5份的三(三甲基硅烷)磷酸酯、1.3份的硫酸乙烯酯，所述溶剂包含碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯，碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和乙酸乙酯的重量比为1：1：1：1。
本实施例电解液通过常规的混合搅拌方式配制而成。
<实施例4>
高镍三元体系电容电池的电解液，包括以下重量份的原料：13份的六氟磷酸锂、1.2份的双氟磺酰亚胺锂、0.7份的二氟磷酸锂、20份的溶剂、1.8份的碳酸亚乙烯酯、0.5份的三(三甲基硅烷)磷酸酯、1.3份的硫酸乙烯酯，所述溶剂包含碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯，碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和乙酸乙酯的重量比为1：1：2：5。
本实施例电解液通过常规的混合搅拌方式配制而成。
<实施例5>
高镍三元体系电容电池的电解液，包括以下重量份的原料：13份的六氟磷酸锂、1.2份的双氟磺酰亚胺锂、0.7份的二氟磷酸锂、20份的溶剂、1.8份的碳酸亚乙烯酯、0.5份的三(三甲基硅烷)磷酸酯、1.3份的硫酸乙烯酯、0.3份的丁二酰亚胺、0.5份的2-(4-吡啶基)苯并咪唑、0.1份的7-溴吲唑，所述溶剂包含碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯，碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和乙酸乙酯的重量比为1：1：2：5。
本实施例电解液通过常规的混合搅拌方式配制而成。
<实施例6>
高镍三元体系电容电池的电解液，包括以下重量份的原料：13份的六氟磷酸锂、1.2份的双氟磺酰亚胺锂、0.7份的二氟磷酸锂、20份的溶剂、1.8份的碳酸亚乙烯酯、0.5份的三(三甲基硅烷)磷酸酯、1.3份的硫酸乙烯酯、0.8份的丁二酰亚胺、1份的2-(4-吡啶基)苯并咪唑、0.5份的7-溴吲唑，所述溶剂包含碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯，碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和乙酸乙酯的重量比为1：1：2：5。
本实施例电解液通过常规的混合搅拌方式配制而成。
<实施例7>
高镍三元体系电容电池的电解液，包括以下重量份的原料：13份的六氟磷酸锂、1.2份的双氟磺酰亚胺锂、0.7份的二氟磷酸锂、20份的溶剂、1.8份的碳酸亚乙烯酯、0.5份的三(三甲基硅烷)磷酸酯、1.3份的硫酸乙烯酯、0.4份的丁二酰亚胺、0.8份的2-(4-吡啶基)苯并咪唑、0.4份的7-溴吲唑，所述溶剂包含碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯，碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和乙酸乙酯的重量比为1：1：2：5。
本实施例电解液通过常规的混合搅拌方式配制而成。
<实施例8>
本实施例电解液原料与实施例3相同，区别在于本实施例电解液通过以下方法制备而成：
步骤一、将上述重量份的溶剂、碳酸亚乙烯酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、硫酸乙烯酯依次加入反应釜中，在常温下搅拌20min，搅拌过程中通入氩气保护，保护气压为0.5MPa；
步骤二、将上述重量份的六氟磷酸锂加入到反应釜中，搅拌50min，再加入上述重量份的二氟磷酸锂，搅拌60min，最后加入上述重量份的双氟磺酰亚胺锂，搅拌100min，每次搅拌过程中均通入氩气保护，保护气压为0.5MPa，得预制电解液；
步骤三、向步骤二得到的预制电解液中加入锂化分子筛，静置2h后，过滤得成品电解液。
<实施例9>
本实施例电解液原料与实施例3相同，区别在于本实施例电解液通过以下方法制备而成：
步骤一、将上述重量份的溶剂、碳酸亚乙烯酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、硫酸乙烯酯依次加入反应釜中，在常温下搅拌40min，搅拌过程中通入氩气保护，保护气压为0.7MPa；
步骤二、将上述重量份的六氟磷酸锂加入到反应釜中，搅拌70min，再加入上述重量份的二氟磷酸锂，搅拌80min，最后加入上述重量份的双氟磺酰亚胺锂，搅拌120min，每次搅拌过程中均通入氩气保护，保护气压为0.7MPa，得预制电解液；
步骤三、向步骤二得到的预制电解液中加入锂化分子筛，静置3h后，过滤得成品电解液。
<实施例10>
本实施例电解液原料与实施例3相同，区别在于本实施例电解液通过以下方法制备而成：
步骤一、将上述重量份的溶剂、碳酸亚乙烯酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、硫酸乙烯酯依次加入反应釜中，在常温下搅拌30min，搅拌过程中通入氩气保护，保护气压为0.6MPa；
步骤二、将上述重量份的六氟磷酸锂加入到反应釜中，搅拌60min，再加入上述重量份的二氟磷酸锂，搅拌70min，最后加入上述重量份的双氟磺酰亚胺锂，搅拌110min，每次搅拌过程中均通入氩气保护，保护气压为0.6MPa，得预制电解液；
步骤三、向步骤二得到的预制电解液中加入锂化分子筛，静置2.5h后，过滤得成品电解液。
<实施例11>
本实施例电解液原料与实施例7相同，区别在于本实施例电解液通过以下方法制备而成：
步骤一、将上述重量份的溶剂、碳酸亚乙烯酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、硫酸乙烯酯依次加入反应釜中，在常温下搅拌20min，搅拌过程中通入氩气保护，保护气压为0.5MPa，再加入重量份为0.4份的丁二酰亚胺、0.8份的2-(4-吡啶基)苯并咪唑和0.4份的7-溴吲唑，搅拌60min，搅拌过程中保持温度为45℃，同时通入氩气保护，保护气压为0.3MPa，搅拌完成后静置至温度恢复至常温，其中，所述溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和乙酸乙酯按重量比1：1：2：5配制而成；
步骤二、将上述重量份的六氟磷酸锂加入到反应釜中，搅拌50min，再加入上述重量份的二氟磷酸锂，搅拌60min，最后加入上述重量份的双氟磺酰亚胺锂，搅拌100min，每次搅拌过程中均通入氩气保护，保护气压为0.5MPa，得第一预制电解液，将预制电解液加入冷冻干燥机中，再将温度降至-15℃保持90min，然后控制真空度为10-2pa，升温至35℃保持4h，得第二预制电解液；
步骤三、向步骤二得到的第二预制电解液中加入锂化分子筛，静置12h后，过滤得成品电解液。
<实施例12>
本实施例电解液原料与实施例7相同，区别在于本实施例电解液通过以下方法制备而成：
步骤一、将上述重量份的溶剂、碳酸亚乙烯酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、硫酸乙烯酯依次加入反应釜中，在常温下搅拌40min，搅拌过程中通入氩气保护，保护气压为0.7MPa，再加入重量份为0.4份的丁二酰亚胺、0.8份的2-(4-吡啶基)苯并咪唑和0.4份的7-溴吲唑，搅拌90min，搅拌过程中保持温度为45℃，同时通入氩气保护，保护气压为0.5MPa，搅拌完成后静置至温度恢复至常温，其中，所述溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和乙酸乙酯按重量比1：1：2：5配制而成；
步骤二、将上述重量份的六氟磷酸锂加入到反应釜中，搅拌70min，再加入上述重量份的二氟磷酸锂，搅拌80min，最后加入上述重量份的双氟磺酰亚胺锂，搅拌120min，每次搅拌过程中均通入氩气保护，保护气压为0.7MPa，得第一预制电解液，将预制电解液加入冷冻干燥机中，再将温度降至-20℃保持150min，然后控制真空度为10-2pa，升温至39℃保持6h，得第二预制电解液；
步骤三、向步骤二得到的第二预制电解液中加入锂化分子筛，静置14h后，过滤得成品电解液。
<实施例13>
本实施例电解液原料与实施例7相同，区别在于本实施例电解液通过以下方法制备而成：
步骤一、将上述重量份的溶剂、碳酸亚乙烯酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、硫酸乙烯酯依次加入反应釜中，在常温下搅拌30min，搅拌过程中通入氩气保护，保护气压为0.6MPa，再加入重量份为0.4份的丁二酰亚胺、0.8份的2-(4-吡啶基)苯并咪唑和0.4份的7-溴吲唑，搅拌75min，搅拌过程中保持温度为45℃，同时通入氩气保护，保护气压为0.4MPa，搅拌完成后静置至温度恢复至常温，其中，所述溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和乙酸乙酯按重量比1：1：2：5配制而成；
步骤二、将上述重量份的六氟磷酸锂加入到反应釜中，搅拌60min，再加入上述重量份的二氟磷酸锂，搅拌70min，最后加入上述重量份的双氟磺酰亚胺锂，搅拌110min，每次搅拌过程中均通入氩气保护，保护气压为0.6MPa，得第一预制电解液，将预制电解液加入冷冻干燥机中，再将温度降至-18℃保持120min，然后控制真空度为10-2pa，升温至37℃保持5h，得第二预制电解液；
步骤三、向步骤二得到的第二预制电解液中加入锂化分子筛，静置13h后，过滤得成品电解液。
<对比例1>
常用锂电池电解液，包括8～18份的六氟磷酸锂、10～20份的碳酸乙烯酯、1～10份的碳酸二甲酯。
本对比例电解液通过常规的混合搅拌方式配制而成。
<对比例2>
一种不含碳酸乙烯酯的锂电池电解液，包括：6～15份的四氟硼酸锂、γ-丁内酯20～30份，碳酸二乙酯10～20份，羧酸酯丙酸甲酯10～30份。
本对比例电解液通过常规的混合搅拌方式配制而成。
参考GB/T 18287-2000测试标准，添加两个低温条件(-40℃、-70℃)，分别测量以上各实施例和对比例的样品的低温性能(分别在低温-20℃、-40℃、-70℃下放置16小时，0.2C放电)、高温性能(高温60℃、70℃下放置2小时，1C放电)以及循环寿命(100％DOD，1C充放，电容电池循环充放电5000次后容量保持率)，测得的电化学性能如表1所示。
表1
从上表可以看出，实施例1～4在按比例添加新的锂盐(二氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂)、新的添加剂(碳酸亚乙烯酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、硫酸乙烯酯)以及将常规锂电池电解液的常用溶剂进行改进后，相比于对比例1，在低温-20℃、-40℃、-70℃下，电容电池的容量保持得到了较大的提升，相比于对比例2，虽然在低温下电容电池的容量持有率略有降低，但是在循环5000次容量保持率上，得到了较大的提升。实施例5～7通过向电解液中添加丁二酰亚胺、2-(4-吡啶基)苯并咪唑和7-溴吲唑，进一步的抑制电解液中氟化氢的产生，同时提高电池负极的SEI成膜致密性，同时又进一步提高电容电池的低温性能，尤其在-40℃环境下，由实施例5～7制成的电容电池的低温性能还要优于由对比例2制成的电容电池。实施例8～10通过电解液制备过程中不断通入氩气保护，避免了电解液吸附空气中的水分造成电解液性能下降(水分子能够在充放电过程中与含氟锂盐反应生成氟化氢气体，电池内压过大既破坏了电池内部结构也具有一定危险，特别是在高温情况下，这种情况更加危险)，提高了电容电池的高温性能，使用锂化分子筛能置换出电解液中其他非锂离子，进一步延长了电容电池寿命，因为其他非锂离子与锂离子半径存在差异，若存在大于锂离子半径的非锂离子在电池负极SEI膜上嵌入或脱嵌，容易造成电池负极SEI膜崩溃，进而使电容电池失效。实施例11～13，通过使用真空冷冻干燥的技术进一步排除电解液中的水分子，使得电容电池的高温性能再次提升。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。
Claims (6)
1.高镍三元体系电容电池的电解液，其特征在于，包括以下重量份的原料：10～16份的六氟磷酸锂、0.5～2份的双氟磺酰亚胺锂、0.3～1份的二氟磷酸锂、10～30份的溶剂、0.5～3份的碳酸亚乙烯酯、0.1～1份的三(三甲基硅烷)磷酸酯、0.5～2份的硫酸乙烯酯；
其中，所述溶剂包含碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯。
2.如权利要求1所述的高镍三元体系电容电池的电解液，其特征在于，碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和乙酸乙酯的重量比为1：1：2：5。
3.如权利要求2所述的高镍三元体系电容电池的电解液，其特征在于，还包括：0.3～0.8重量份的丁二酰亚胺、0.5～1重量份的2-(4-吡啶基)苯并咪唑、0.1～0.5重量份的7-溴吲唑。
4.如权利要求3所述的高镍三元体系电容电池的电解液，其特征在于，丁二酰亚胺、2-(4-吡啶基)苯并咪唑、7-溴吲唑的重量比为1：2：1。
5.如权利要求1所述的高镍三元体系电容电池的电解液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将上述重量份的溶剂、碳酸亚乙烯酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、硫酸乙烯酯依次加入反应釜中，在常温下搅拌20～40min，搅拌过程中通入氩气保护，保护气压为0.5～0.7MPa；
步骤二、将上述重量份的六氟磷酸锂加入到反应釜中，搅拌50～70min，再加入上述重量份的二氟磷酸锂，搅拌60～80min，最后加入上述重量份的双氟磺酰亚胺锂，搅拌100～120min，每次搅拌过程中均通入氩气保护，保护气压为0.5～0.7MPa，得预制电解液；
步骤三、向步骤二得到的预制电解液中加入锂化分子筛，静置2～3h后，过滤得成品电解液。
6.如权利要求5所述的高镍三元体系电容电池的电解液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将上述重量份的溶剂、碳酸亚乙烯酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、硫酸乙烯酯依次加入反应釜中，在常温下搅拌20～40min，搅拌过程中通入氩气保护，保护气压为0.5～0.7MPa，再加入重量份为0.3～0.8份的丁二酰亚胺、0.5～1份的2-(4-吡啶基)苯并咪唑和0.1～0.5份的7-溴吲唑，搅拌60～90min，搅拌过程中保持温度为45℃，同时通入氩气保护，保护气压为0.3～0.5MPa，搅拌完成后静置至温度恢复至常温，其中，所述溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和乙酸乙酯按重量比1：1：2：5配制而成；
步骤二、将上述重量份的六氟磷酸锂加入到反应釜中，搅拌50～70min，再加入上述重量份的二氟磷酸锂，搅拌60～80min，最后加入上述重量份的双氟磺酰亚胺锂，搅拌100～120min，每次搅拌过程中均通入氩气保护，保护气压为0.5～0.7MPa，得第一预制电解液，将预制电解液加入冷冻干燥机中，再将温度降至-15～-20℃保持90～150min，然后控制真空度为10-2pa，升温至35～39℃保持4～6h，得第二预制电解液；
步骤三、向步骤二得到的第二预制电解液中加入锂化分子筛，静置12～14h后，过滤得成品电解液。
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Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101024713A (zh) * | 2006-02-21 | 2007-08-29 | 中国科学院化学研究所 | 化学交联凝胶网络聚合物电解液的制备方法 |
| CN101771167A (zh) * | 2010-02-05 | 2010-07-07 | 九江天赐高新材料有限公司 | 一种高容量锂离子电解液、电池以及电池的制备方法 |
| CN102299351A (zh) * | 2010-06-25 | 2011-12-28 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 聚苯并咪唑类聚合物离子交换膜及其制备和应用 |
| KR20140032643A (ko) * | 2012-09-07 | 2014-03-17 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 소듐 이차전지 |
| CN104106162A (zh) * | 2012-02-14 | 2014-10-15 | 三菱化学株式会社 | 非水系二次电池负极用活性物质、使用其的负极及非水系二次电池 |
| CN105393397A (zh) * | 2013-07-29 | 2016-03-09 | 富士胶片株式会社 | 非水电解液及非水二次电池 |
| CN107768719A (zh) * | 2017-10-18 | 2018-03-06 | 东莞市杉杉电池材料有限公司 | 一种锂离子电池电解液及锂离子电池 |
| CN107946647A (zh) * | 2011-09-22 | 2018-04-20 | 三星电子株式会社 | 用于锂二次电池的电解质及包括其的锂二次电池 |
| CN108597877A (zh) * | 2016-12-12 | 2018-09-28 | 钰邦科技股份有限公司 | 低漏电的电解电容器 |
| CN208093668U (zh) * | 2018-03-07 | 2018-11-13 | 无锡凯帕德瑞科技有限公司 | 一种锂离子电池 |
| CN109193029A (zh) * | 2018-08-21 | 2019-01-11 | 东莞市杉杉电池材料有限公司 | 一种高镍三元锂离子电池非水电解液及含该电解液的高镍三元锂离子电池 |
-
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Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101024713A (zh) * | 2006-02-21 | 2007-08-29 | 中国科学院化学研究所 | 化学交联凝胶网络聚合物电解液的制备方法 |
| CN101771167A (zh) * | 2010-02-05 | 2010-07-07 | 九江天赐高新材料有限公司 | 一种高容量锂离子电解液、电池以及电池的制备方法 |
| CN102299351A (zh) * | 2010-06-25 | 2011-12-28 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 聚苯并咪唑类聚合物离子交换膜及其制备和应用 |
| CN107946647A (zh) * | 2011-09-22 | 2018-04-20 | 三星电子株式会社 | 用于锂二次电池的电解质及包括其的锂二次电池 |
| CN104106162A (zh) * | 2012-02-14 | 2014-10-15 | 三菱化学株式会社 | 非水系二次电池负极用活性物质、使用其的负极及非水系二次电池 |
| KR20140032643A (ko) * | 2012-09-07 | 2014-03-17 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 소듐 이차전지 |
| CN105393397A (zh) * | 2013-07-29 | 2016-03-09 | 富士胶片株式会社 | 非水电解液及非水二次电池 |
| CN108597877A (zh) * | 2016-12-12 | 2018-09-28 | 钰邦科技股份有限公司 | 低漏电的电解电容器 |
| CN107768719A (zh) * | 2017-10-18 | 2018-03-06 | 东莞市杉杉电池材料有限公司 | 一种锂离子电池电解液及锂离子电池 |
| CN208093668U (zh) * | 2018-03-07 | 2018-11-13 | 无锡凯帕德瑞科技有限公司 | 一种锂离子电池 |
| CN109193029A (zh) * | 2018-08-21 | 2019-01-11 | 东莞市杉杉电池材料有限公司 | 一种高镍三元锂离子电池非水电解液及含该电解液的高镍三元锂离子电池 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 保云芬: ""吲唑、吡唑的aza-Michael反应研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 * |
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| Publication number | Publication date |
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