CN113675457A - 一种锂电池电解液及其制备方法及锂电池 - Google Patents

一种锂电池电解液及其制备方法及锂电池 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锂电池电解液，涉及锂电池技术领域，包括以下原料：六氟磷酸锂、硼硅酸盐玻璃粉、有机溶剂、成膜添加剂、改性二氧化硅纳米颗粒、多层石墨烯、改性聚乙二醇、相变蓄能材料，本发明还公开了所述锂电池电解液的制备方法，通过改性二氧化硅纳米颗粒，具有颗粒尺寸容易调控、粒径分布窄、生物物理化学稳定性好、热稳定性好等特点，可稳定均匀地分散在电解液中，改善电解液高低温性能及安全性，通过改性聚乙二醇，使锂电池电解液体系中各物质形成网络结构均匀分布于体系中，使产品的稳定性提高，改性二氧化硅纳米颗粒与改性聚乙二醇二者协同增效，进一步提高了热稳定性；通过硼硅酸盐玻璃粉能够有效吸附氟离子，延长产品的使用寿命。

Description

一种锂电池电解液及其制备方法及锂电池
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，具体是一种锂电池电解液及其制备方法及锂电池。
背景技术
锂电池电解液是电池中离子传输的载体。一般由锂盐和有机溶剂组成。电解液在锂电池正、负极之间起到传导离子的作用，是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料，在一定条件下、按一定比例配制而成的。
现有的锂电池电解液稳定性差，对温度敏感，尤其是处于高温环境，锂电池电解液的稳定性会急剧降低，存在极大的安全隐患。
发明内容
本发明的实施例目的在于提供一种锂电池电解液及其制备方法及锂电池，以解决上述问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种锂电池电解液，包括以下按照重量份的原料：六氟磷酸锂60-80份、硼硅酸盐玻璃粉6-10份、有机溶剂120-140份、成膜添加剂10-16份、改性二氧化硅纳米颗粒15-25份、多层石墨烯4-8份、改性聚乙二醇8-16份、相变蓄能材料13-17份。
在上述技术方案的基础上，本发明还提供以下可选技术方案：
在一种可选方案中：包括以下按照重量份的原料：六氟磷酸锂65-75份、硼硅酸盐玻璃粉7-9份、有机溶剂125-135份、成膜添加剂12-14份、改性二氧化硅纳米颗粒18-22份、多层石墨烯5-7份、改性聚乙二醇10-14份、相变蓄能材料14-16份。
在一种可选方案中：包括以下按照重量份的原料：六氟磷酸锂70份、硼硅酸盐玻璃粉8份、有机溶剂130份、成膜添加剂13份、改性二氧化硅纳米颗粒20份、多层石墨烯6份、改性聚乙二醇10份、相变蓄能材料15份。
在一种可选方案中：所述有机溶剂为碳酸酯类有机溶剂和/或羧酸酯类有机溶剂。
在一种可选方案中：所述成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、改性凹凸棒土按照质量比为1:（1-2）:（0.2-0.5）混合组成。
在一种可选方案中：所述改性凹凸棒土的制备方法如下：将凹凸棒土粉碎至颗粒大小至粒径≤1mm，浸没到清水中，搅拌20-30min，转速设定为300-400r/min，然后过滤将溶质浸没到无机稀酸溶液中水浴热处理1-2h，温度设定为60-70℃，再向酸化后的悬浮液中加入分散剂焦磷酸钠充分搅拌，协同超声水热法处理2-3h后，最后对其进行离心处理，离心之后，取上层悬浮液经过过滤、干燥后输送到回转式烘干炉内焙烧1-2h即可，焙烧温度为250-300℃。
在一种可选方案中：所述改性二氧化硅纳米颗粒的制备方法如下：称取活化后的纳米二氧化硅，加入适量液体石蜡，使纳米二氧化硅完全分散，然后加入碳酸乙烯亚乙酯，加热至50-60℃，充分搅拌30-40min，过滤后干燥，改性纳米二氧化硅颗粒，其中纳米二氧化硅与碳酸乙烯亚乙酯的质量比为1:（3-5）。
在一种可选方案中：所述多层石墨烯由多层片状石墨烯和金刚石组成，所述金刚石位于多层片状石墨烯的相邻的两层之间，金刚石与所述的多层片状石墨烯的碳原子一一对应。
在一种可选方案中：所述改性聚乙二醇的制备方法如下：搅拌状态下，按重量份将8-16份聚乙二醇滴加至30-40份溴化亚砜中，滴加过程中维持体系温度为3-5℃，升温至50-60℃，然后滴加至130-150份无水乙醚中，过滤，洗涤，干燥，产物溶于100-120份N,N-二甲基甲酰胺中，加入3-5份3-氨基-1,2-丙二醇、5-9份二乙胺，升温至70-80℃搅拌2-3h，用二氯甲烷萃取，用无水乙醚沉淀，真空干燥得到改性聚乙二醇。
在一种可选方案中：所述相变蓄能材料由羧甲基纤维素钠、淀粉系吸水树脂以及相变石蜡按照重量比例为1:(2-4):(0.01-0.03)混合得到；
在一种可选方案中：所述淀粉系吸水树脂的制备方法如下：在丙烯酸内滴加氢氧化钠与氢氧化钾混合溶液至pH为4-6，得备用溶液；在所述备用溶液中加入糊化淀粉以及引发剂，所述备用溶液、糊化淀粉以及引发剂的质量比例为（20-30）:（35-45）:1，在氮气氛围下搅拌加热以进行接枝共聚反应，烘干即得。
上述锂电池电解液的制备方法，步骤如下：
1）按配比称取各原料；
2）将六氟磷酸锂、硼硅酸盐玻璃粉、有机溶剂充分搅拌混合，得到混合物A；
3）将改性二氧化硅纳米颗粒、多层石墨烯、改性聚乙二醇、相变蓄能材料充分搅拌混合，通过紫外线照射3-5min后得到混合物B，通过紫外线照射，使得材料之间连接紧密，分布更加均匀，进一步提高稳定性；
4）将混合物B加入混合物A中，然后加入成膜添加剂，通过超声以及机械搅拌充分混合，得到所需锂电池电解液。
一种锂电池，包括正极、负极和电解液，所述电解液是通过上述的锂电池电解液的制备方法所制备的电解液。
相较于现有技术，本发明实施例的有益效果如下：
通过改性二氧化硅纳米颗粒，具有颗粒尺寸容易调控、粒径分布窄、生物物理化学稳定性好、热稳定性好等特点，可稳定均匀地分散在电解液中，改善电解液高低温性能及安全性，通过改性聚乙二醇，使锂电池电解液体系中各物质形成网络结构均匀分布于体系中，使产品的稳定性提高，改性二氧化硅纳米颗粒与改性聚乙二醇二者协同增效，进一步提高了热稳定性；
通过硼硅酸盐玻璃粉能够有效吸附氟离子，起到钝化作用，防止其与水分子反应产生过量的氢氟酸，减少氢氟酸对正负极的腐蚀效果，延长产品的使用寿命，通过多层石墨烯，在温度较低的环境中，打通电池电解液低温固化而堵塞的电子和离子通道，增加离子活性的目的，从而使电池在低温的时候可以更好的工作；
通过相变蓄能材料，在电解液温度升高时，可吸收一定的热量，维持电解液的温度，进一步能够提高电解液的热稳定性。
具体实施方式
以下实施例会对本发明进行详述，本发明所列举的各实施例仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。对本发明所作的任何显而易知的修饰或变更都不脱离本发明的精神与范围。
实施例1
按配比称取以下按照重量份的原料：六氟磷酸锂60份、硼硅酸盐玻璃粉6份、有机溶剂120份、成膜添加剂10份、改性二氧化硅纳米颗粒15份、多层石墨烯4份、改性聚乙二醇8份、相变蓄能材料13份，先将六氟磷酸锂、硼硅酸盐玻璃粉、有机溶剂充分搅拌混合，得到混合物A，通过硼硅酸盐玻璃粉能够有效吸附氟离子，起到钝化作用，防止其与水分子反应产生过量的氢氟酸，减少氢氟酸对正负极的腐蚀效果，延长产品的使用寿命，然后将改性二氧化硅纳米颗粒、多层石墨烯、改性聚乙二醇、相变蓄能材料充分搅拌混合，通过紫外线照射3min后得到混合物B，将混合物B加入混合物A中，然后加入成膜添加剂，通过超声以及机械搅拌充分混合，得到所需锂电池电解液。
其中，所述有机溶剂为碳酸酯类有机溶剂和/或羧酸酯类有机溶剂，本实施例中，有机溶剂优选为环状碳酸酯类化合物。
所述成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、改性凹凸棒土按照质量比为1:1:0.2混合组成，进一步的，优选所述改性凹凸棒土的制备方法如下：将凹凸棒土粉碎至颗粒大小至粒径≤1mm，浸没到清水中，搅拌20min，转速设定为300r/min，然后过滤将溶质浸没到无机稀酸溶液中水浴热处理1h，温度设定为60℃，再向酸化后的悬浮液中加入分散剂焦磷酸钠充分搅拌，协同超声水热法处理2h后，最后对其进行离心处理，离心之后，取上层悬浮液经过过滤、干燥后输送到回转式烘干炉内焙烧1h即可，焙烧温度为250℃，通过加入成膜添加剂，使得负极材料表面形成一层稳定的界面膜，能大大减少锂电池产气量，从而抑制锂电池的膨胀，有利于电池的循环寿命和储存寿命的提高，进一步的，凹凸棒土呈毛发状或纤维状结构，通过对其进行改性，极大的提高了凹凸棒石吸附性能和形成网络结构，能够形成更加致密的界面膜，进一步提高了对负极材料的保护效果。
较佳的，所述改性二氧化硅纳米颗粒的制备方法如下：称取活化后的纳米二氧化硅，加入适量液体石蜡，使纳米二氧化硅完全分散，然后加入碳酸乙烯亚乙酯，加热至50℃，充分搅拌30min，过滤后干燥，改性纳米二氧化硅颗粒，其中纳米二氧化硅与碳酸乙烯亚乙酯的质量比为1:3，改性纳米二氧化硅颗粒具有颗粒尺寸容易调控、粒径分布窄、生物物理化学稳定性好、热稳定性好等特点，可稳定均匀地分散在电解液中，改善电解液高低温性能及安全性。
具体的，所述多层石墨烯由多层片状石墨烯和金刚石组成，所述金刚石位于多层片状石墨烯的相邻的两层之间，金刚石与所述的多层片状石墨烯的碳原子一一对应，通过加入多层石墨烯，在温度较低的环境中，打通电池电解液低温固化而堵塞的电子和离子通道，增加离子活性的目的，从而使电池在低温的时候可以更好的工作。
优选的，所述改性聚乙二醇的制备方法如下：搅拌状态下，按重量份将8份聚乙二醇滴加至30份溴化亚砜中，滴加过程中维持体系温度为3℃，升温至50℃，然后滴加至130份无水乙醚中，过滤，洗涤，干燥，产物溶于100份N,N-二甲基甲酰胺中，加入3份3-氨基-1,2-丙二醇、5份二乙胺，升温至70℃搅拌2h，用二氯甲烷萃取，用无水乙醚沉淀，真空干燥得到改性聚乙二醇，通过在聚乙二醇端部接枝氨基改性，增强了聚乙二醇的反应活性，使锂电池电解液体系中各物质形成网络结构均匀分布于体系中，使产品的稳定性提高。
其中，所述相变蓄能材料由羧甲基纤维素钠、淀粉系吸水树脂以及相变石蜡按照重量比例为1:2:0.01混合得到；本实施例中，优选所述淀粉系吸水树脂的制备方法如下：在丙烯酸内滴加氢氧化钠与氢氧化钾混合溶液至pH为4，得备用溶液；在所述备用溶液中加入糊化淀粉以及引发剂，所述备用溶液、糊化淀粉以及引发剂的质量比例为20:35:1，在氮气氛围下搅拌加热以进行接枝共聚反应，烘干即得，淀粉系吸水树脂、石蜡为相变材料，在电解液温度升高时，可吸收一定的热量，维持电解液的温度，进一步能够提高电解液的热稳定性。
实施例2
按配比称取以下按照重量份的原料：六氟磷酸锂65份、硼硅酸盐玻璃粉7份、有机溶剂125份、成膜添加剂12份、改性二氧化硅纳米颗粒18份、多层石墨烯5份、改性聚乙二醇10份、相变蓄能材料14份，先将六氟磷酸锂、硼硅酸盐玻璃粉、有机溶剂充分搅拌混合，得到混合物A，通过硼硅酸盐玻璃粉能够有效吸附氟离子，起到钝化作用，防止其与水分子反应产生过量的氢氟酸，减少氢氟酸对正负极的腐蚀效果，延长产品的使用寿命，然后将改性二氧化硅纳米颗粒、多层石墨烯、改性聚乙二醇、相变蓄能材料充分搅拌混合，通过紫外线照射3min后得到混合物B，将混合物B加入混合物A中，然后加入成膜添加剂，通过超声以及机械搅拌充分混合，得到所需锂电池电解液。
其中，所述有机溶剂为碳酸酯类有机溶剂和/或羧酸酯类有机溶剂，本实施例中，有机溶剂优选为链状碳酸酯类化合物。
所述成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、改性凹凸棒土按照质量比为1:1:0.2混合组成，进一步的，优选所述改性凹凸棒土的制备方法如下：将凹凸棒土粉碎至颗粒大小至粒径≤1mm，浸没到清水中，搅拌20min，转速设定为300r/min，然后过滤将溶质浸没到无机稀酸溶液中水浴热处理1h，温度设定为60℃，再向酸化后的悬浮液中加入分散剂焦磷酸钠充分搅拌，协同超声水热法处理2h后，最后对其进行离心处理，离心之后，取上层悬浮液经过过滤、干燥后输送到回转式烘干炉内焙烧1h即可，焙烧温度为250℃，通过加入成膜添加剂，使得负极材料表面形成一层稳定的界面膜，能大大减少锂电池产气量，从而抑制锂电池的膨胀，有利于电池的循环寿命和储存寿命的提高，进一步的，凹凸棒土呈毛发状或纤维状结构，通过对其进行改性，极大的提高了凹凸棒石吸附性能和形成网络结构，能够形成更加致密的界面膜，进一步提高了对负极材料的保护效果。
较佳的，所述改性二氧化硅纳米颗粒的制备方法如下：称取活化后的纳米二氧化硅，加入适量液体石蜡，使纳米二氧化硅完全分散，然后加入碳酸乙烯亚乙酯，加热至50℃，充分搅拌30min，过滤后干燥，改性纳米二氧化硅颗粒，其中纳米二氧化硅与碳酸乙烯亚乙酯的质量比为1:3，改性纳米二氧化硅颗粒具有颗粒尺寸容易调控、粒径分布窄、生物物理化学稳定性好、热稳定性好等特点，可稳定均匀地分散在电解液中，改善电解液高低温性能及安全性。
具体的，所述多层石墨烯由多层片状石墨烯和金刚石组成，所述金刚石位于多层片状石墨烯的相邻的两层之间，金刚石与所述的多层片状石墨烯的碳原子一一对应，通过加入多层石墨烯，在温度较低的环境中，打通电池电解液低温固化而堵塞的电子和离子通道，增加离子活性的目的，从而使电池在低温的时候可以更好的工作。
优选的，所述改性聚乙二醇的制备方法如下：搅拌状态下，按重量份将8份聚乙二醇滴加至30份溴化亚砜中，滴加过程中维持体系温度为3℃，升温至50℃，然后滴加至130份无水乙醚中，过滤，洗涤，干燥，产物溶于100份N,N-二甲基甲酰胺中，加入3份3-氨基-1,2-丙二醇、5份二乙胺，升温至70℃搅拌2h，用二氯甲烷萃取，用无水乙醚沉淀，真空干燥得到改性聚乙二醇，通过在聚乙二醇端部接枝氨基改性，增强了聚乙二醇的反应活性，使锂电池电解液体系中各物质形成网络结构均匀分布于体系中，使产品的稳定性提高。
其中，所述相变蓄能材料由羧甲基纤维素钠、淀粉系吸水树脂以及相变石蜡按照重量比例为1:2:0.01混合得到；本实施例中，优选所述淀粉系吸水树脂的制备方法如下：在丙烯酸内滴加氢氧化钠与氢氧化钾混合溶液至pH为4，得备用溶液；在所述备用溶液中加入糊化淀粉以及引发剂，所述备用溶液、糊化淀粉以及引发剂的质量比例为20:35:1，在氮气氛围下搅拌加热以进行接枝共聚反应，烘干即得，淀粉系吸水树脂、石蜡为相变材料，在电解液温度升高时，可吸收一定的热量，维持电解液的温度，进一步能够提高电解液的热稳定性。
实施例3
按配比称取以下按照重量份的原料：六氟磷酸锂70份、硼硅酸盐玻璃粉8份、有机溶剂130份、成膜添加剂13份、改性二氧化硅纳米颗粒20份、多层石墨烯6份、改性聚乙二醇10份、相变蓄能材料15份，先将六氟磷酸锂、硼硅酸盐玻璃粉、有机溶剂充分搅拌混合，得到混合物A，通过硼硅酸盐玻璃粉能够有效吸附氟离子，起到钝化作用，防止其与水分子反应产生过量的氢氟酸，减少氢氟酸对正负极的腐蚀效果，延长产品的使用寿命，然后将改性二氧化硅纳米颗粒、多层石墨烯、改性聚乙二醇、相变蓄能材料充分搅拌混合，通过紫外线照射3-5min后得到混合物B，将混合物B加入混合物A中，然后加入成膜添加剂，通过超声以及机械搅拌充分混合，得到所需锂电池电解液。
其中，所述有机溶剂为碳酸酯类有机溶剂和/或羧酸酯类有机溶剂，本实施例中，有机溶剂优选为环状碳酸酯类化合物。
所述成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、改性凹凸棒土按照质量比为1:1.5:0.35混合组成，进一步的，优选所述改性凹凸棒土的制备方法如下：将凹凸棒土粉碎至颗粒大小至粒径≤1mm，浸没到清水中，搅拌25min，转速设定为350r/min，然后过滤将溶质浸没到无机稀酸溶液中水浴热处理1.5h，温度设定为65℃，再向酸化后的悬浮液中加入分散剂焦磷酸钠充分搅拌，协同超声水热法处理2.5h后，最后对其进行离心处理，离心之后，取上层悬浮液经过过滤、干燥后输送到回转式烘干炉内焙烧1.5h即可，焙烧温度为275℃，通过加入成膜添加剂，使得负极材料表面形成一层稳定的界面膜，能大大减少锂电池产气量，从而抑制锂电池的膨胀，有利于电池的循环寿命和储存寿命的提高，进一步的，凹凸棒土呈毛发状或纤维状结构，通过对其进行改性，极大的提高了凹凸棒石吸附性能和形成网络结构，能够形成更加致密的界面膜，进一步提高了对负极材料的保护效果。
较佳的，所述改性二氧化硅纳米颗粒的制备方法如下：称取活化后的纳米二氧化硅，加入适量液体石蜡，使纳米二氧化硅完全分散，然后加入碳酸乙烯亚乙酯，加热至55℃，充分搅拌35min，过滤后干燥，改性纳米二氧化硅颗粒，其中纳米二氧化硅与碳酸乙烯亚乙酯的质量比为1:4，改性纳米二氧化硅颗粒具有颗粒尺寸容易调控、粒径分布窄、生物物理化学稳定性好、热稳定性好等特点，可稳定均匀地分散在电解液中，改善电解液高低温性能及安全性。
具体的，所述多层石墨烯由多层片状石墨烯和金刚石组成，所述金刚石位于多层片状石墨烯的相邻的两层之间，金刚石与所述的多层片状石墨烯的碳原子一一对应，通过加入多层石墨烯，在温度较低的环境中，打通电池电解液低温固化而堵塞的电子和离子通道，增加离子活性的目的，从而使电池在低温的时候可以更好的工作。
优选的，所述改性聚乙二醇的制备方法如下：搅拌状态下，按重量份将12份聚乙二醇滴加至35份溴化亚砜中，滴加过程中维持体系温度为4℃，升温至55℃，然后滴加至140份无水乙醚中，过滤，洗涤，干燥，产物溶于110份N,N-二甲基甲酰胺中，加入4份3-氨基-1,2-丙二醇、7份二乙胺，升温至75℃搅拌2.5h，用二氯甲烷萃取，用无水乙醚沉淀，真空干燥得到改性聚乙二醇，通过在聚乙二醇端部接枝氨基改性，增强了聚乙二醇的反应活性，使锂电池电解液体系中各物质形成网络结构均匀分布于体系中，使产品的稳定性提高。
其中，所述相变蓄能材料由羧甲基纤维素钠、淀粉系吸水树脂以及相变石蜡按照重量比例为1:3:0.02混合得到；本实施例中，优选所述淀粉系吸水树脂的制备方法如下：在丙烯酸内滴加氢氧化钠与氢氧化钾混合溶液至pH为5，得备用溶液；在所述备用溶液中加入糊化淀粉以及引发剂，所述备用溶液、糊化淀粉以及引发剂的质量比例为25:40:1，在氮气氛围下搅拌加热以进行接枝共聚反应，烘干即得，淀粉系吸水树脂、石蜡为相变材料，在电解液温度升高时，可吸收一定的热量，维持电解液的温度，进一步能够提高电解液的热稳定性。
实施例4
按配比称取以下按照重量份的原料：六氟磷酸锂75份、硼硅酸盐玻璃粉9份、有机溶剂135份、成膜添加剂14份、改性二氧化硅纳米颗粒22份、多层石墨烯7份、改性聚乙二醇14份、相变蓄能材料16份，先将六氟磷酸锂、硼硅酸盐玻璃粉、有机溶剂充分搅拌混合，得到混合物A，通过硼硅酸盐玻璃粉能够有效吸附氟离子，起到钝化作用，防止其与水分子反应产生过量的氢氟酸，减少氢氟酸对正负极的腐蚀效果，延长产品的使用寿命，然后将改性二氧化硅纳米颗粒、多层石墨烯、改性聚乙二醇、相变蓄能材料充分搅拌混合，通过紫外线照射5min后得到混合物B，将混合物B加入混合物A中，然后加入成膜添加剂，通过超声以及机械搅拌充分混合，得到所需锂电池电解液。
其中，所述有机溶剂为碳酸酯类有机溶剂和/或羧酸酯类有机溶剂，本实施例中，有机溶剂优选为环状碳酸酯类化合物。
所述成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、改性凹凸棒土按照质量比为1:2:0.5混合组成，进一步的，优选所述改性凹凸棒土的制备方法如下：将凹凸棒土粉碎至颗粒大小至粒径≤1mm，浸没到清水中，搅拌30min，转速设定为400r/min，然后过滤将溶质浸没到无机稀酸溶液中水浴热处理2h，温度设定为70℃，再向酸化后的悬浮液中加入分散剂焦磷酸钠充分搅拌，协同超声水热法处理3h后，最后对其进行离心处理，离心之后，取上层悬浮液经过过滤、干燥后输送到回转式烘干炉内焙烧2h即可，焙烧温度为300℃，通过加入成膜添加剂，使得负极材料表面形成一层稳定的界面膜，能大大减少锂电池产气量，从而抑制锂电池的膨胀，有利于电池的循环寿命和储存寿命的提高，进一步的，凹凸棒土呈毛发状或纤维状结构，通过对其进行改性，极大的提高了凹凸棒石吸附性能和形成网络结构，能够形成更加致密的界面膜，进一步提高了对负极材料的保护效果。
较佳的，所述改性二氧化硅纳米颗粒的制备方法如下：称取活化后的纳米二氧化硅，加入适量液体石蜡，使纳米二氧化硅完全分散，然后加入碳酸乙烯亚乙酯，加热至60℃，充分搅拌40min，过滤后干燥，改性纳米二氧化硅颗粒，其中纳米二氧化硅与碳酸乙烯亚乙酯的质量比为1:5，改性纳米二氧化硅颗粒具有颗粒尺寸容易调控、粒径分布窄、生物物理化学稳定性好、热稳定性好等特点，可稳定均匀地分散在电解液中，改善电解液高低温性能及安全性。
具体的，所述多层石墨烯由多层片状石墨烯和金刚石组成，所述金刚石位于多层片状石墨烯的相邻的两层之间，金刚石与所述的多层片状石墨烯的碳原子一一对应，通过加入多层石墨烯，在温度较低的环境中，打通电池电解液低温固化而堵塞的电子和离子通道，增加离子活性的目的，从而使电池在低温的时候可以更好的工作。
优选的，所述改性聚乙二醇的制备方法如下：搅拌状态下，按重量份将16份聚乙二醇滴加至40份溴化亚砜中，滴加过程中维持体系温度为5℃，升温至60℃，然后滴加至150份无水乙醚中，过滤，洗涤，干燥，产物溶于120份N,N-二甲基甲酰胺中，加入5份3-氨基-1,2-丙二醇、9份二乙胺，升温至80℃搅拌3h，用二氯甲烷萃取，用无水乙醚沉淀，真空干燥得到改性聚乙二醇，通过在聚乙二醇端部接枝氨基改性，增强了聚乙二醇的反应活性，使锂电池电解液体系中各物质形成网络结构均匀分布于体系中，使产品的稳定性提高。
其中，所述相变蓄能材料由羧甲基纤维素钠、淀粉系吸水树脂以及相变石蜡按照重量比例为1:4:0.03混合得到；本实施例中，优选所述淀粉系吸水树脂的制备方法如下：在丙烯酸内滴加氢氧化钠与氢氧化钾混合溶液至pH为6，得备用溶液；在所述备用溶液中加入糊化淀粉以及引发剂，所述备用溶液、糊化淀粉以及引发剂的质量比例为30:45:1，在氮气氛围下搅拌加热以进行接枝共聚反应，烘干即得，淀粉系吸水树脂、石蜡为相变材料，在电解液温度升高时，可吸收一定的热量，维持电解液的温度，进一步能够提高电解液的热稳定性。
实施例5
按配比称取以下按照重量份的原料：六氟磷酸锂80份、硼硅酸盐玻璃粉10份、有机溶剂140份、成膜添加剂16份、改性二氧化硅纳米颗粒25份、多层石墨烯8份、改性聚乙二醇16份、相变蓄能材料17份，先将六氟磷酸锂、硼硅酸盐玻璃粉、有机溶剂充分搅拌混合，得到混合物A，通过硼硅酸盐玻璃粉能够有效吸附氟离子，起到钝化作用，防止其与水分子反应产生过量的氢氟酸，减少氢氟酸对正负极的腐蚀效果，延长产品的使用寿命，然后将改性二氧化硅纳米颗粒、多层石墨烯、改性聚乙二醇、相变蓄能材料充分搅拌混合，通过紫外线照射5min后得到混合物B，将混合物B加入混合物A中，然后加入成膜添加剂，通过超声以及机械搅拌充分混合，得到所需锂电池电解液。
其中，所述有机溶剂为碳酸酯类有机溶剂和/或羧酸酯类有机溶剂，本实施例中，有机溶剂优选为链状碳酸酯类化合物。
所述成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、改性凹凸棒土按照质量比为1:2:0.5混合组成，进一步的，优选所述改性凹凸棒土的制备方法如下：将凹凸棒土粉碎至颗粒大小至粒径≤1mm，浸没到清水中，搅拌30min，转速设定为400r/min，然后过滤将溶质浸没到无机稀酸溶液中水浴热处理2h，温度设定为70℃，再向酸化后的悬浮液中加入分散剂焦磷酸钠充分搅拌，协同超声水热法处理3h后，最后对其进行离心处理，离心之后，取上层悬浮液经过过滤、干燥后输送到回转式烘干炉内焙烧2h即可，焙烧温度为300℃，通过加入成膜添加剂，使得负极材料表面形成一层稳定的界面膜，能大大减少锂电池产气量，从而抑制锂电池的膨胀，有利于电池的循环寿命和储存寿命的提高，进一步的，凹凸棒土呈毛发状或纤维状结构，通过对其进行改性，极大的提高了凹凸棒石吸附性能和形成网络结构，能够形成更加致密的界面膜，进一步提高了对负极材料的保护效果。
较佳的，所述改性二氧化硅纳米颗粒的制备方法如下：称取活化后的纳米二氧化硅，加入适量液体石蜡，使纳米二氧化硅完全分散，然后加入碳酸乙烯亚乙酯，加热至60℃，充分搅拌40min，过滤后干燥，改性纳米二氧化硅颗粒，其中纳米二氧化硅与碳酸乙烯亚乙酯的质量比为1:5，改性纳米二氧化硅颗粒具有颗粒尺寸容易调控、粒径分布窄、生物物理化学稳定性好、热稳定性好等特点，可稳定均匀地分散在电解液中，改善电解液高低温性能及安全性。
具体的，所述多层石墨烯由多层片状石墨烯和金刚石组成，所述金刚石位于多层片状石墨烯的相邻的两层之间，金刚石与所述的多层片状石墨烯的碳原子一一对应，通过加入多层石墨烯，在温度较低的环境中，打通电池电解液低温固化而堵塞的电子和离子通道，增加离子活性的目的，从而使电池在低温的时候可以更好的工作。
优选的，所述改性聚乙二醇的制备方法如下：搅拌状态下，按重量份将16份聚乙二醇滴加至40份溴化亚砜中，滴加过程中维持体系温度为5℃，升温至60℃，然后滴加至150份无水乙醚中，过滤，洗涤，干燥，产物溶于120份N,N-二甲基甲酰胺中，加入5份3-氨基-1,2-丙二醇、9份二乙胺，升温至80℃搅拌3h，用二氯甲烷萃取，用无水乙醚沉淀，真空干燥得到改性聚乙二醇，通过在聚乙二醇端部接枝氨基改性，增强了聚乙二醇的反应活性，使锂电池电解液体系中各物质形成网络结构均匀分布于体系中，使产品的稳定性提高。
其中，所述相变蓄能材料由羧甲基纤维素钠、淀粉系吸水树脂以及相变石蜡按照重量比例为1:4:0.03混合得到；本实施例中，优选所述淀粉系吸水树脂的制备方法如下：在丙烯酸内滴加氢氧化钠与氢氧化钾混合溶液至pH为6，得备用溶液；在所述备用溶液中加入糊化淀粉以及引发剂，所述备用溶液、糊化淀粉以及引发剂的质量比例为30:45:1，在氮气氛围下搅拌加热以进行接枝共聚反应，烘干即得，淀粉系吸水树脂、石蜡为相变材料，在电解液温度升高时，可吸收一定的热量，维持电解液的温度，进一步能够提高电解液的热稳定性。
对比例1
在实施例3的基础上，不含改性二氧化硅纳米颗粒。
对比例2
在实施例3的基础上，采用普通二氧化硅纳米颗粒替换改性二氧化硅纳米颗粒。
对比例3
在实施例3的基础上，不含改性聚乙二醇。
对比例4
在实施例3的基础上，采用普通聚乙二醇替换改性聚乙二醇。
对比例5在实施例3的基础上，不含改性二氧化硅纳米颗粒和改性聚乙二醇。
对比例6
在实施例3的基础上，不含相变蓄能材料。
对比例7
一种市售电解液。
将实例1-5所得电解液和对比例1-7产品进行性能检测，具体检测方法如下：锂电池电解液热失控反应研究使用ARSST反应测试系统，升温速率都为2℃/min，实验样品的体积为8mL。
具体检测结果如下表所示：
压力突然上升时间/min 发生热失控温度/℃
实施例1 105 201
实施例2 109 204
实施例3 115 210
实施例4 111 206
实施例5 108 202
对比例1 75 170
对比例2 80 172
对比例3 70 176
对比例4 78 180
对比例5 52 155
对比例6 105 196
对比例7 45 147
从以上结果明显可以看出，改性二氧化硅纳米颗粒和改性聚乙二醇分别能够提高电解液的热稳定性，二者具有协同增效作用，对电解液热稳定性具有进一步的提高，通过加入相变蓄能材料，也能够提高电解液的热稳定性。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种锂电池电解液，其特征在于，包括以下按照重量份的原料：六氟磷酸锂60-80份、硼硅酸盐玻璃粉6-10份、有机溶剂120-140份、成膜添加剂10-16份、改性二氧化硅纳米颗粒15-25份、多层石墨烯4-8份、改性聚乙二醇8-16份、相变蓄能材料13-17份。
2.根据权利要求1所述的锂电池电解液，其特征在于，包括以下按照重量份的原料：六氟磷酸锂70份、硼硅酸盐玻璃粉8份、有机溶剂130份、成膜添加剂13份、改性二氧化硅纳米颗粒20份、多层石墨烯6份、改性聚乙二醇10份、相变蓄能材料15份。
3.根据权利要求1所述的锂电池电解液，其特征在于，所述有机溶剂为碳酸酯类有机溶剂和/或羧酸酯类有机溶剂。
4.根据权利要求1所述的锂电池电解液，其特征在于，所述成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、改性凹凸棒土按照质量比为1:（1-2）:（0.2-0.5）混合组成。
5.根据权利要求1所述的锂电池电解液，其特征在于，所述改性凹凸棒土的制备方法如下：将凹凸棒土粉碎至颗粒大小至粒径≤1mm，浸没到清水中，搅拌20-30min，转速设定为300-400r/min，然后过滤将溶质浸没到无机稀酸溶液中水浴热处理1-2h，温度设定为60-70℃，再向酸化后的悬浮液中加入分散剂焦磷酸钠充分搅拌，协同超声水热法处理2-3h后，最后对其进行离心处理，离心之后，取上层悬浮液经过过滤、干燥后输送到回转式烘干炉内焙烧1-2h即可，焙烧温度为250-300℃。
6.根据权利要求1所述的锂电池电解液，其特征在于，所述改性二氧化硅纳米颗粒的制备方法如下：称取活化后的纳米二氧化硅，加入适量液体石蜡，使纳米二氧化硅完全分散，然后加入碳酸乙烯亚乙酯，加热至50-60℃，充分搅拌30-40min，过滤后干燥，改性纳米二氧化硅颗粒，其中纳米二氧化硅与碳酸乙烯亚乙酯的质量比为1:（3-5）。
7.根据权利要求1所述的锂电池电解液，其特征在于，所述改性聚乙二醇的制备方法如下：搅拌状态下，按重量份将8-16份聚乙二醇滴加至30-40份溴化亚砜中，滴加过程中维持体系温度为3-5℃，升温至50-60℃，然后滴加至130-150份无水乙醚中，过滤，洗涤，干燥，产物溶于100-120份N,N-二甲基甲酰胺中，加入3-5份3-氨基-1,2-丙二醇、5-9份二乙胺，升温至70-80℃搅拌2-3h，用二氯甲烷萃取，用无水乙醚沉淀，真空干燥得到改性聚乙二醇。
8.根据权利要求1所述的锂电池电解液，其特征在于，所述相变蓄能材料由羧甲基纤维素钠、淀粉系吸水树脂以及相变石蜡按照重量比例为1:(2-4):(0.01-0.03)混合得到。
9.如权利要求1-8任一所述的锂电池电解液的制备方法，其特征在于，步骤如下：
1）按配比称取各原料；
2）将六氟磷酸锂、硼硅酸盐玻璃粉、有机溶剂充分搅拌混合，得到混合物A；
3）将改性二氧化硅纳米颗粒、多层石墨烯、改性聚乙二醇、相变蓄能材料充分搅拌混合，通过紫外线照射3-5min后得到混合物B；
4）将混合物B加入混合物A中，然后加入成膜添加剂，通过超声以及机械搅拌充分混合，得到所需锂电池电解液。
10.一种锂电池，包括正极、负极和电解液，其特征在于，所述电解液是通过权利要求9所述的锂电池电解液的制备方法所制备的电解液。
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