CN111668537A - 一种高稳定性电解液、其制备方法及锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高稳定性电解液、其制备方法及锂离子电池，所述电解液包括锂盐、有机溶剂和乙烯基改性的气相二氧化硅。所述方法包括以下步骤：将锂盐、乙烯基改性的气相二氧化硅、可选的消泡剂和有机溶剂混合，得到电解液。本发明提供了一种高稳定性的锂离子电池电解液，其中由于添加了乙烯基改性的气相二氧化硅可获得优异的稳定性，乙烯基改性的气相二氧化硅的添加有利于SEI膜的形成，提高SEI膜质量，阻止电解液的分解，有效改善电解液的稳定性，对于锂离子电池的性能和循环寿命等也具有积极作用。因此，该高稳定性锂电池电解液应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明涉及新能源动力锂电电池领域，涉及一种电解液、其制备方法及用途，尤其涉及一种高稳定性电解液、其制备方法及锂离子电池。
背景技术
锂离子电池因其具有高的能量密度和高功率、较长的循环寿命及高安全性、较宽的工作温度范围及无记忆效应等特点，广泛应用于3c消费类电子产品领域。随着各国大力倡导新能源和低碳经济的背景下，未来随着电动汽车及储能设备的快速增长，锂离子电池具有巨大的应用前景。
在非水电解液锂离子电池中，非水电解液在正负极之间起着输送和传导电流的作用，是决定电池高低温性能的关键因素。添加剂能显著提高锂离子电池的容量保持率和循环寿命等性能。在首次充电过程中，添加剂首先在负极表面发生还原分解反应，形成一层良好的SEI膜。质量好的SEI膜不溶于有机溶剂，且膜热稳定性和化学稳定性好，能够在允许锂离子自由进出电极的同时阻止溶剂分子穿越，从而抑制溶剂分子共插对电极的破坏，提高电池的循环效率和可逆容量等性能。因此，SEI膜质量决定了锂离子电池性能。
通过在电解液中添加不同的负极成膜添加剂或者改性剂(如碳酸亚乙烯酯，氟代碳酸乙烯酯，碳酸乙烯亚乙酯)改善SEI膜的质量，从而提高电池的循环寿命和可逆容量等性能。其中，通过在电解液中添加碳酸亚乙烯酯来提高电池性能。但是用气相无机非金属氧化物粒子来改性提高电解液性能的研究较少。
CN105140572A公开了一种制备气相二氧化硅/硫酸胶体电解液的方法，根据气相二氧化硅/硫酸胶体电解液的具体配方先制备气相二氧化硅水溶液，再制备含硫酸钠和硫酸亚锡的硫酸溶液，最后根据气相二氧化硅/硫酸胶体电解液的具体配方，分别量取气相二氧化硅水溶液和含硫酸钠和硫酸亚锡的硫酸溶液所需量，将两者混合均匀即可。本发明的方法工艺步骤简单，过程稳定可控，可操作性强的制备气相二氧化硅/硫酸胶体电解液的方法，通过本发明的方法制得的胶体电解液中气相二氧化硅分散均匀，不同批次胶体电解液性能稳定，凝胶时间长，有利于灌注。但是，电解液中未添加负极成膜添加剂或者改性剂，从而不能较好的改善SEI膜，而SEI膜质量决定了锂离子电池性能，好的SEI膜抑制溶剂分子共插对电极的破坏，提高电池的循环效率和可逆容量等性能。
CN105977523A公开了一种锂离子电解液及锂离子电池，其包括以下重量份数的原料：乙烯基亚乙基碳酸酯30～50份、碳酸乙烯酯15～25份、烷基硼酸锂盐20～30份、气相二氧化硅2～6份、磷酸三苯酯3～8份、聚乙二醇1～5份、溶剂添加剂10～20份、无机添加剂5～10份及其他助剂1～3份。本发明提供的一种锂离子电解液及锂离子电池，选用的材料与锂离子电池电极材料具有良好的相容性，同时具有较高的热稳定性、较强的耐氧化还原能力、无铝箔腐蚀性等特点。如在未使用任何非水电解液功能性添加剂的情况下，比使用现有LiPF6电解液制备的锂离子电池，具有更加优异高温循环和储存性能。但是，所用的气相二氧化硅未预处理，由于该材料为非金属氧化物与体系中脂类有机分子的极性相差较大，相容性较差。在体系复配时，由于表面张力作用，会带来大量极细气泡产生空穴，导致无法较好地混合，最终影响锂离子电池性能。
锂电池电解液的热稳定性以及化学稳定性对锂电电池质量起到至关重要的作用，是锂电电池结构中较为核心重要的部分，直接影响锂电电池的质量及其性能。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种电解液、其制备方法及用途，尤其涉及一种高稳定性电解液、其制备方法及锂离子电池。
本发明所述“高稳定性电解液”指：利用气相无机非金属氧化物粒子，该材料具有较高的热稳定性、较强的化学稳定性，有效改善SEI膜的质量，从而提高电池的循环寿命和可逆容量等性能，相较于未采用乙烯基改性气相二氧化硅的电解液，循环性能提升可达9.4％，5C倍率性能提升可达7.55％，能量密度提升可达4.70％。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明提供一种电解液，所述电解液包括锂盐、有机溶剂和乙烯基改性的气相二氧化硅。
本发明的电解液是一种高稳定性的锂离子电池电解液，其中由于添加了乙烯基改性的气相二氧化硅可获得优异的稳定性，其技术原理如下：气相二氧化硅化学稳定性、大比表面特性，经非极性处理活化，表面具有乙烯基官能团，其与有机溶剂的极性相似，利用相似相溶的特点，其添加至电解液中可有效降低无机粒子和有机高分子的界面极性，提高电解液体系的一致性及均匀性。综上，乙烯基改性的气相二氧化硅的添加有利于SEI膜的形成，提高SEI膜质量，阻止电解液的分解，有效改善电解液的稳定性，对于锂离子电池的性能和循环寿命等也具有积极作用。因此，该高稳定性锂电池电解液应用前景广阔。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
优选地，所述锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂或高氯酸锂中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)。在包括EC与DMC的混合溶剂中，利用相似相溶性的特点，乙烯基改性的气相二氧化硅的添加，能够有效降低无机粒子与有机高分子界面的极性，提高电解液体系的一致性及均匀性。
优选地，所述碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的体积比为1:5-5:1，例如1:5、1:4、1:3.5、1:3、1:2、1:1、1.5:1、2:1、3:1、4:1或5:1等，进一步优选为1:1-2:1。加入的气相二氧化硅比表面积加大，在该体积比范围内能够较好的润湿和包覆气相二氧化硅，进一步提高电解液的稳定性。
作为本发明所述电解液的优选技术方案，所述乙烯基修饰的气相二氧化硅通过如下制备得到：将气相二氧化硅与乙烯基硅烷偶联剂的溶液混合，微波处理，得到乙烯基改性的气相二氧化硅。
优选地，所述气相二氧化硅的纯度≥99.5％，例如99.5％、99.6％、99.7％、99.8％或99.9％等。
优选地，所述气相二氧化硅为无定型气相纳米二氧化硅，所述气相二氧化硅的粒径优选为10-20nm，例如10nm、12nm、13nm、15nm、17nm、18nm或20nm等。
为保证电解液的稳定性，优选采用上述纯度的无定型气相纳米二氧化硅。
优选地，所述乙烯基硅烷偶联剂包括乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂、乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂或乙烯基三氯硅烷偶联剂中的任意一种或至少两种的组合，优选为乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂(KH-171)，该偶联剂为无色透明液体，具有酯的气味。
优选地，所述乙烯基硅烷偶联剂的溶液中，溶剂包括乙醇、甲醇或异丙醇中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述乙烯基硅烷偶联剂的添加量为气相二氧化硅的质量的1-2％，例如1％、1.2％、1.3％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％或2％等，优选为1.5-1.7％。
优选地，所述微波处理的温度为100-130℃，例如100℃、105℃、110℃、115℃、120℃或130℃等，优选为110-120℃。
优选地，所述微波处理的时间为1.5-3.5h，例如1.5h、1.7、1.8h、2h、2.2h、2.5h、3h或3.5h等，优选为2-3h。
作为本发明所述电解液的优选技术方案，所述电解液还包括消泡剂，所述消泡剂选自非硅型消泡剂，优选包括醇类消泡剂、脂肪酸消泡剂、脂肪酸酯类消泡剂、磷酸酯类消泡剂、矿物油类消泡剂、酰胺类消泡剂中的至少一种，优选为脂肪酸消泡剂。
优选地，所述消泡剂占锂盐的质量百分比为0.5％-2％，例如0.5％、0.6％、0.8％、1％、1.2％、1.3％、1.5％、1.7％或2％等。
第二方面，本发明提供如第一方面所述的电解液的制备方法，所述方法包括以下步骤：
将锂盐、乙烯基改性的气相二氧化硅、可选的消泡剂和有机溶剂混合，得到电解液。
优选地，所述电解液的制备过程中使用消泡剂，且消泡剂的总质量占锂盐质量的0.5％-2％，例如0.5％、1％、1.5％、1.6％、1.8％或2％等，由于气相二氧化硅是极细颗粒，比表面积较大添加量过少无法有效改善体系均一性，若是添加量过多会造成消泡剂浪费，而且多余的消泡剂附着在SEI膜上影响锂离子自由进出电极，更优选为1-2％。
作为本发明所述方法的优选技术方案，所述方法包括以下步骤：
(1)制备包含乙烯基改性的气相二氧化硅的物料M1；
(2)将一部分消泡剂和锂盐溶液混合，得到物料M2；
(3)将物料M1和物料M2混合，得到物料M3；
(4)将剩余的消泡剂和物料M3和有机溶剂混合，得到电解液。
此优选技术方案，步骤(2)引入消泡剂有利于提高溶液的润湿性和降低表面张力；步骤(4)中消泡剂的加入起到提高溶液对粒子的润湿性以及降低液体表面张力的作用，保证了M1在物料M2中的连续性。消泡剂分两步法添加到体系中，进一步改善气相二氧化硅、锂盐溶液、有机溶液体系的极性。因此，制得的锂电池电解液具有高稳定性，有效阻止电解液的分解，改善了SEI膜的形成，提高SEI膜质量。
优选地，步骤(1)包括：将气相二氧化硅与乙烯基硅烷偶联剂的溶液混合，微波处理，得到乙烯基改性的气相二氧化硅，也即得到物料M1。此优选技术方案选用乙烯基硅烷偶联剂作为改性剂，利用乙烯基偶联端对气相二氧化硅进行处理，处理后的气相二氧化硅具有乙烯基官能团，最终添加到电解液中，与溶剂中的EC与DMC等发生作用，利用相似相溶性的特点，有效降低了无机粒子与有机高分子界面的极性，提高了电解液体系的一致性及均匀性。
优选地，步骤(2)所述消泡剂的添加量为锂盐质量的0.5-2％，例如0.5％、0.7％、0.8％、1％、1.2％、1.5％、1.8％或2％等，优选为0.5-1％。
优选地，步骤(2)所述锂盐溶液的浓度为0.5-2mol/L，例如0.5mol/L、0.8mol/L、1mol/L、1.2mol/L、1.3mol/L或1.5mol/L等，优选为1-1.5mol/L。
优选地，步骤(2)所述混合过程中伴有搅拌，所述搅拌的时间优选为20-60min，例如20min、25min、30min、35min、40min、45min或60min等，进一步优选为30-45min。
优选地，步骤(4)所述消泡剂的添加量为锂盐质量的0.3-1.5％，例如0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.8％、1％、1.2％或1.5％等，优选为0.5-0.8％。
在上述的锂盐溶液浓度、消泡剂添加量和搅拌条件下，可以获得更好的分散效果。
作为本发明所述方法的进一步优选技术方案，所述方法包括以下步骤：
(1)将乙烯基硅烷偶联剂和醇混合配制成溶液，将所得溶液加入(优选为缓慢加入)到气相纳米二氧化硅中，充分混合后，110-120℃微波处理2-3h，得到具有乙烯基官能团的纳米粒子，得到物料M1；
(2)将一部分消泡剂和浓度为1-1.5mol/L的锂盐溶液混合，搅拌30-45min，消泡剂的添加量为锂盐质量的0.5-1％，得到物料M2；
(3)将物料M1、物料M2混合，得到物料M3；
(4)将剩余的消泡剂和物料M3和有机溶剂混合，剩余的消泡剂为锂盐质量的0.5-0.8％，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯，碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的体积比为1:1-2:1，得到电解液。
此优选技术方案中，表面处理后气相二氧化硅表面具有乙烯基官能团，使其表面具有活性，利用相似相溶性性质，改性后的二氧化硅会与EC与DMC的混合溶剂较好的结合，形成连续一致的电解液体系。同时消泡剂分两步法添加到体系中，进一步改善二氧化硅、锂盐(例如LiPF6)溶液、碳酸乙烯酯EC、碳酸二甲酯DMC复杂体系的极性。因此，制得的锂电池电解液具有高稳定性，有效阻止电解液的分解，改善了SEI膜的形成，提高SEI膜质量。
第三方面，本发明提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括第一方面所述的电解液。
与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供了一种高稳定性的锂离子电池电解液，其中由于添加了乙烯基改性的气相二氧化硅可获得优异的稳定性，乙烯基改性的气相二氧化硅的添加有利于SEI膜的形成，提高SEI膜质量，阻止电解液的分解，有效改善电解液的稳定性，对于锂离子电池的性能和循环寿命等也具有积极作用。因此，该高稳定性锂电池电解液应用前景广阔。
本发明的制备方法优选采用乙烯基偶联剂表面处理后的气相二氧化硅，其表面具有乙烯基官能团，使其表面具有活性，利用相似相溶性性质，改性后的二氧化硅会与EC与DMC的混合溶剂较好的结合，形成连续一致的电解液体系。同时消泡剂分两步法添加到体系中，进一步改善二氧化硅、锂盐溶液、碳酸乙烯酯EC、碳酸二甲酯DMC复杂体系的极性。因此，制得的锂电池电解液具有高稳定性，有效阻止电解液的分解，改善了SEI膜的形成，提高SEI膜质量。
附图说明
图1本发明高稳定性锂电池电解液制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图并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
本实施例提供一种高稳定性锂电池电解液及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)首先对气相纳米二氧化硅进行预处理，对气相纳米二氧化硅进行表面非极性活化处理：
将乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂KH-171与无水乙醇配置成KH-171溶液，将KH-171溶液加入到气相纳米二氧化硅中，KH-171的添加量为气相纳米二氧化硅的1.5％，充分混合后，进行微波干燥120℃，3h后形成物料M1。
(2)配置六氟磷酸锂LiPF6溶液，浓度为1mol/L，在溶液中预先加入脂肪酸消泡剂，添加量为六氟磷酸锂质量的0.5％，搅拌时间为30min，制成物料M2。
(3)再将物料M1缓慢加入到物料M2中，混合均匀后制得物料M3。
(4)将碳酸乙烯酯EC:碳酸二甲酯DMC充分混合，其中EC:DMC体积比＝1:1，得到混合溶剂，将剩余的消泡剂和物料M3添加到EC与DMC的混合溶剂中，剩余的消泡剂的添加量为六氟磷酸锂质量的0.5％，物料M3与混合溶剂的质量比为1:7，其中消泡剂起到提高溶液对粒子的润湿性以及可降低液体表面张力的作用，保证了M1在物料M2中的连续性，最终制得高稳定性锂电池电解液。
实施例2
本实施例提供一种高稳定性锂电池电解液及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
将乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂KH-171与无水乙醇配置成KH-171溶液，将KH-171溶液加入到气相纳米二氧化硅中，KH-171的添加量为气相纳米二氧化硅的1.0％，充分混合后，进行微波干燥115℃，2.5h后形成物料M1。
(2)配置六氟磷酸锂LiPF6溶液，浓度为1mol/L，在溶液中预先加入脂肪酸消泡剂，添加量为六氟磷酸锂质量的0.4％，搅拌时间为25min，制成物料M2。
(3)再将物料M1缓慢加入到物料M2中，混合均匀后制得物料M3。
(4)将碳酸乙烯酯EC:碳酸二甲酯DMC充分混合，其中EC:DMC体积比＝1:1，得到混合溶剂，将剩余的消泡剂和物料M3添加到EC与DMC的混合溶剂中，剩余的消泡剂的添加量为六氟磷酸锂质量的0.4％，物料M3与混合溶剂的质量比为1:8，其中消泡剂起到提高溶液对粒子的润湿性以及可降低液体表面张力的作用，保证了M1在物料M2中的连续性，最终制得高稳定性锂电池电解液。
实施例3
本实施例提供一种高稳定性锂电池电解液及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)首先对气相纳米二氧化硅进行预处理，对气相纳米二氧化硅进行表面非极性活化处理：
将乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂KH-171与无水乙醇配置成KH-171溶液，将KH-171溶液加入到气相纳米二氧化硅中，KH-171的添加量为气相纳米二氧化硅的0.8％，充分混合后，进行微波干燥110℃，2h后形成物料M1。
(2)配置六氟磷酸锂LiPF6溶液，浓度为1mol/L，在溶液中预先加入脂肪酸消泡剂，添加量为六氟磷酸锂质量的0.3％，搅拌时间为20min，制成物料M2。
(3)再将物料M1缓慢加入到物料M2中，混合均匀后制得物料M3。
(4)将碳酸乙烯酯EC:碳酸二甲酯DMC充分混合，其中EC:DMC体积比＝1:1，得到混合溶剂，将剩余的消泡剂和物料M3添加到EC与DMC的混合溶剂中，剩余的消泡剂的添加量为六氟磷酸锂质量的0.3％，物料M3与混合溶剂的质量比为1:6，其中消泡剂起到提高溶液对粒子的润湿性以及可降低液体表面张力的作用，保证了M1在物料M2中的连续性，最终制得高稳定性锂电池电解液。
实施例4
(1)首先对气相纳米二氧化硅进行预处理，对气相纳米二氧化硅进行表面非极性活化处理。
将乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂KH-171与无水乙醇配置成KH-171溶液，将KH-171溶液加入到气相纳米二氧化硅中，KH-171的添加量为气相纳米二氧化硅的1.5％，充分混合后，进行微波干燥120℃，3h后形成物料M1。
(2)脂肪酸消泡剂采用一步法加入六氟磷酸锂LiPF6溶液中，浓度为1mol/L，脂肪酸消泡剂添加量为六氟磷酸锂质量的0.5％，搅拌时间为30min，制成物料M2。
(3)再将物料M1缓慢加入到物料M2中，混合均匀后制得物料M3。
(4)将碳酸乙烯酯EC:碳酸二甲酯DMC充分混合，其中EC:DMC体积比＝1:1，得到混合溶剂。将物料M3添加到EC与DMC的混合溶剂中，物料M3与混合溶剂的质量比为1:7，最终制得高稳定性锂电池电解液。
本实施例中，消泡剂一步加入，相较于实施例1，由于消泡剂是一种表面活性剂，随着在体系搅拌以及反应的持续，其表面活性能力会随之衰减，分步法进行可充分发挥活化能力，更好的有助于物料颗粒混合均匀。
实施例5
(1)首先对气相纳米二氧化硅进行预处理，对气相纳米二氧化硅进行表面非极性活化处理：
将乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂KH-171与无水乙醇配置成KH-171溶液，将KH-171溶液加入到气相纳米二氧化硅中，KH-171的添加量为气相纳米二氧化硅的1.5％，充分混合后，进行微波干燥120℃，3h后形成物料M1。
(2)配制六氟磷酸锂LiPF6溶液，浓度为1mol/L，搅拌时间为30min，制成物料M2。
(3)再将物料M1缓慢加入到物料M2中，混合均匀后制得物料M3。
(4)将碳酸乙烯酯EC:碳酸二甲酯DMC充分混合，其中EC:DMC体积比＝1:1，得到混合溶剂。将物料M3添加到EC与DMC的混合溶剂中，物料M3与混合溶剂的质量比为1:7，最终制得高稳定性锂电池电解液。
本实施例中，未加入消泡剂，相较于实施例1，所用的气相二氧化硅属于非金属氧化物与体系中脂类有机分子混合是，两者的有极性差，由于表面张力作用，会带来大量极细气泡产生空穴，导致无法较好地混合，最终影响锂离子电池性能。
实施例6
本实施例中有机溶剂由碳酸乙烯酯EC:碳酸二甲酯DMC，替换成聚碳酸酯PC:碳酸二乙酯DEC，PC:DEC体积比＝1:1，其余与实施例1工艺一样。
实施例7
本实施例与实施例1的区别在于：步骤(2)脂肪酸消泡剂的添加量为六氟磷酸锂质量的1.5％，步骤(4)消泡剂的添加量为六氟磷酸锂质量的1.5％。
此实施例相较于实施例1消泡剂的使用量过多，多余的消泡剂附着在SEI膜上影响锂离子自由浸出电极。
实施例8
本实施例与实施例1的区别在于：EC:DMC体积比＝1:5。
实施例9
本实施例与实施例1的区别在于：EC:DMC体积比＝5:1。
对比例1
首先配置六氟磷酸锂LiPF6溶液浓度为1mol/L。将碳酸乙烯酯EC:碳酸二甲酯DMC充分混合，其中EC:DMC＝1:1。再将六氟磷酸锂LiPF6溶液缓慢添加到EC与DMC的混合溶剂中。充分混合后制得高锂电池电解液。
对比例2
此对比例采用未经预处理的气相纳米二氧化硅直接用于制备电解液，制备方法和条件与实施例1相同。
对比例3
此对比例未进行步骤(1)，也即未采用气相二氧化硅用于制备电解液。
组装成电池并检测：
将各实施例和对比例所得产品组装成扣式电池，按照负极壳→弹簧片→垫片(0.5μm)→锂片→电解液→隔膜→电解液→正极→垫片(1.0um)→正极壳的顺序安装后，利用封装机进行电池封装，用纸巾擦去表面残余电解液。
(1)循环性能测试：在常温条件，将制得的电池在扣式电池测试系统上进行测试，充放电电压区间为3.0～4.2V，在0.5C电流密度下循环40周，测试容量保持率，40周容量保持率＝第40周循环放电比容量/首次放电比容量。
(2)倍率性能测试：在常温条件，将制得的电池在扣式电池测试系统上进行测试，充放电电压区间为3.0～4.2V，在0.5C、1.0C、2.0C、5C电流密度下测试电池的放电比容量。
(3)能量密度：在常温条件，将制得的电池在扣式电池测试系统上进行测试，充放电电压区间为3.0～4.2V，测试电池在0.5C电流密度下的能量密度。
表1
采用本发明的电解液组装成扣式电池进行了测试，重点考察了循环性能、倍率性能以及能量密度，结果表明在电解液中添加预处理的气相二氧化硅，并复配消泡剂处理后，消泡剂采用分步法添加，制得电池性能要优于一步添加法和不添加消泡剂的，同时性能也明显优于对比列。这是因为气相二氧化硅为非金属材料，具有稳定的热稳定以及化学惰性，并且进行了预处理，可更好的与有机溶剂相似相容。消泡剂的使用尤其是分步添加使用能够更好地发挥降低体系的表面张力的作用，使其分散均匀，可有效阻止电解液的分解，改善了SEI膜的形成，提高SEI膜质量。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括锂盐、有机溶剂和乙烯基改性的气相二氧化硅。
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂或高氯酸锂中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯，所述碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的体积比优选为1:5-5:1，进一步优选为1:1-2:1。
3.根据权利要求1或2所述的电解液，其特征在于，所述乙烯基修饰的气相二氧化硅通过如下制备得到：将气相二氧化硅与乙烯基硅烷偶联剂的溶液混合，微波处理，得到乙烯基改性的气相二氧化硅；
优选地，所述气相二氧化硅的纯度≥99.5％；
优选地，所述气相二氧化硅为无定型气相纳米二氧化硅，所述气相二氧化硅的粒径优选为10-20nm；
优选地，所述乙烯基硅烷偶联剂包括乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂、乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂或乙烯基三氯硅烷偶联剂中的任意一种或至少两种的组合，优选为乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂；
优选地，所述乙烯基硅烷偶联剂的溶液中，溶剂包括乙醇、甲醇或异丙醇中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述乙烯基硅烷偶联剂的添加量为气相二氧化硅的质量的1-2％，优选为1.5-1.7％；
优选地，所述微波处理的温度为100-130℃，优选为110-120℃；
优选地，所述微波处理的时间为1.5-3.5h，优选为2-3h。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电解液，其特征在于，所述电解液还包括消泡剂，所述消泡剂选自非硅型消泡剂，优选包括醇类消泡剂、脂肪酸消泡剂、脂肪酸酯类消泡剂、磷酸酯类消泡剂、矿物油类消泡剂、酰胺类消泡剂中的至少一种，优选为脂肪酸消泡剂；
优选地，所述消泡剂占锂盐的质量百分比为0.5％-2％。
5.如权利要求1-4任一项所述的电解液的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将锂盐、乙烯基改性的气相二氧化硅、可选的消泡剂和有机溶剂混合，得到电解液。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述电解液的制备过程中使用消泡剂，且消泡剂的总质量占锂盐质量的0.5％-2％，优选为1％-2％。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)制备包含乙烯基改性的气相二氧化硅的物料M1；
(2)将一部分消泡剂和锂盐溶液混合，得到物料M2；
(3)将物料M1和物料M2混合，得到物料M3；
(4)将剩余的消泡剂和物料M3和有机溶剂混合，得到电解液。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(1)包括：将气相二氧化硅与乙烯基硅烷偶联剂的溶液混合，微波处理，得到乙烯基改性的气相二氧化硅，也即得到物料M1；
优选地，步骤(2)所述消泡剂的添加量为锂盐质量的0.5-2％，优选为0.5-1％；
优选地，步骤(2)所述锂盐溶液的浓度为0.5-2mol/L，优选为1-1.5mol/L；
优选地，步骤(2)所述混合过程中伴有搅拌，所述搅拌的时间优选为20-60min，进一步优选为30-45min；
优选地，步骤(4)所述消泡剂的添加量为锂盐质量的0.3-1.5％，优选为0.5-0.8％。
9.根据权利要求5-8任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将乙烯基硅烷偶联剂和醇混合配制成溶液，将所得溶液加入到气相纳米二氧化硅中，充分混合后，110-120℃微波处理2-3h，得到具有乙烯基官能团的纳米粒子，得到物料M1；
(2)将一部分消泡剂和浓度为1-1.5mol/L的锂盐溶液混合，搅拌30-45min，消泡剂的添加量为锂盐质量的0.5-1％，得到物料M2；
(3)将物料M1和物料M2混合，得到物料M3；
(4)将剩余的消泡剂和物料M3和有机溶剂混合，剩余的消泡剂为锂盐质量的0.5-0.8％，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯，碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的体积比为1:1-2:1，得到电解液。
10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括权利要求1-4任一项所述的电解液。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |