CN113903994B - 一种高安全电解液及其制备方法 - Google Patents

一种高安全电解液及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113903994B
CN113903994B CN202111381002.6A CN202111381002A CN113903994B CN 113903994 B CN113903994 B CN 113903994B CN 202111381002 A CN202111381002 A CN 202111381002A CN 113903994 B CN113903994 B CN 113903994B
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrolyte
additive
organic solvent
carbonate
composite additive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111381002.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113903994A (zh
Inventor
刘艳侠
秦盼盼
王恩阳
刘景博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhengzhou Institute of Emerging Industrial Technology
Original Assignee
Zhengzhou Institute of Emerging Industrial Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhengzhou Institute of Emerging Industrial Technology filed Critical Zhengzhou Institute of Emerging Industrial Technology
Priority to CN202111381002.6A priority Critical patent/CN113903994B/zh
Publication of CN113903994A publication Critical patent/CN113903994A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113903994B publication Critical patent/CN113903994B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0567—Liquid materials characterised by the additives
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0025—Organic electrolyte
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高安全电解液及其制备方法，属于锂离子电池技术领域。按质量百分比计，该电解液包括以下组分：电解液有机溶剂70~90%wt、锂盐5~20%wt、成膜添加剂0.1~10%wt、复合添加剂0.1~10%wt。该电解液的制备方法如下：将电解液有机溶剂和添加剂除水；（2）将除水后的电解液有机溶剂置于无水无氧的手套箱中，配制成空白溶剂；（3）向空白溶剂中加入锂盐、成膜添加剂、复合添加剂，并在手套箱中搅拌3~5h，制得高安全电解液。采用该电解液组装的电池不仅阻燃效果好，还有更好的抗机械冲击性能，安全性能较高，而且该电解液性能稳定，制备方法简单，适合大规模产业化生产，具有很好的应用前景。

Description

一种高安全电解液及其制备方法
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种高安全电解液及其制备方法。
背景技术
锂离子电池作为新一代的绿色二次电池，具有能量密度高、循环性能好、充放电效率高等优点，广泛应用于便携式电子设备、电动汽车以及储能等领域。但是随着科技的飞速发展，各个领域对锂离子电池安全性能和能量密度提出了更高的要求。在高能量电池体系中，电池的安全性是阻碍其产业化应用的主要问题之一。更容易发生燃烧、爆炸等安全隐患传统的以碳酸二甲酯和碳酸乙烯酯等非质子体系的液态有机电解液通常具有低闪点和易挥发的性质，容易发生泄漏造成燃烧、爆炸等安全问题。
因此，为解决上述提及的高能量密度和高安全性的问题，阻燃添加剂受到国内外学者的广泛关注。其中，研究较多的是有机磷系阻燃添加剂、有机卤系阻燃添加剂、有机硅系阻燃添加剂、复合阻燃添加剂等。但是有机系阻燃添加剂通常需要加入20％wt以上才能达到阻燃效果，较高的添加剂含量不仅会影响电池的电化学性能，更会使电池制造成本过高，阻碍其大规模生产。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明公开了一种高安全电解液及其制备方法，该电解液减少了有机系阻燃添加剂的使用，环境友好、价格便宜、制备方法简单、易于存储，适合大规模产业化生产，具有很好的应用前景。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高安全电解液，其特征在于：按质量百分比计，所述电解液包括以下组份：电解液有机溶剂70～90％wt、锂盐5～20％wt、成膜添加剂0.1～10％wt、复合添加剂0.1～10％wt。
优选的，所述复合添加剂包括阻燃添加剂、硅烷偶联剂、无机纳米氧化物。
优选的，所述电解液有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一种或其组合；所述电解液有机溶剂含量为75～85％wt。
优选的，所述锂盐为六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂中的一种或其组合。
优选的，所述的成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、硫酸乙烯酯中的一种或其组合。
优选的，所述复合添加剂制备方法如下：将阻燃添加剂、硅烷偶联剂、无机纳米氧化物加入有机溶剂中，在30～100℃，反应2～10h，经离心、烘干，制得复合添加剂；所述有机溶剂为无水乙醇、N,N-二甲基乙酰胺、甲苯、聚乙二醇中的一种。
优选的，所述无机纳米氧化物为三氧化二铝、氧化锌、二氧化钛、二氧化硅中的一种或其组合；所述无机纳米氧化物含量为复合添加剂含量的10～80％wt；所述无机纳米氧化物的粒径<50nm；所述无机添加剂的比表面积>90㎡/g。
优选的，所述阻燃添加剂为磷酸-三-(2,2,2,-三氟乙基)酯、乙烯基-三(甲氧基二乙氧烷)硅烷、乙氧基五氟环三磷腈中的一种或其组合；所述阻燃添加剂含量为复合添加剂含量的5～50％wt。
优选的，所述硅烷偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷或3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷；所述硅烷偶联剂含量为复合添加剂含量的5～50％wt。
本发明还提供了一种高安全电解液的制备方法，包括以下步骤：
(1)将电解液有机溶剂和添加剂分别进行除水，控制其含水量低于20ppm；
(2)将步骤(1)中除水的电解液有机溶剂置于无水无氧的手套箱中，配制成空白溶剂；
(3)向步骤(2)的空白溶剂中加入锂盐、成膜添加剂、复合添加剂，配制成混合溶剂，并在手套箱中搅拌3～5h，制得高安全电解液。
本发明的有益效果：
(1)本发明公开了一种高安全电解液，该电解液中的复合添加剂可使电解液以介于液体和固体之间的混合物状态稳定存在，电解液中的复合添加剂可均匀分散在电解液里和电极材料表面，当电池受到强压力时，可以有效地分散电池表面的压力，使其不仅具有阻燃效果，还具有更好的抗机械冲击性能，安全性能提升。该复合添加剂还可减少了有机系阻燃添加剂在电解液中的使用，有利于提升电池性能。
(2)硅烷偶联剂具备同时与无机材料和有机材料结合的基团，与无机纳米氧化物和阻燃剂反应，可将阻燃剂上的有机基团接枝到无机纳米氧化物上，合成无机有机复合添加剂；复合添加剂不仅能改善无机纳米氧化物与周围有机环境的相容性，改善它的分散性，且接枝阻燃剂后能大大提升电解液的安全性能，减少电池的自熄时间。
(3)复合添加剂使电解液具有无机溶胶的触变性，无机溶剂可均匀分散在电解液和电极材料表面，当锂电池贯穿针刺受到压力时，可以将压力均匀分散，能够有效阻止电解液、隔膜、极片燃烧，实现锂电池贯穿针刺阻燃，使电池具有更好的安全性能。
(4)成膜添加剂可以在正负材料表面形成稳定界面SEI膜和CEI膜，降低SEI膜内阻，稳定SEI膜结构，避免大电流充放电产热导致的SEI膜、CEI膜结构破坏，提升电池的电化学性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例3～5和对比例1组装NCM/SiC软包电池循环曲线。
图2为实施例3和对比例1组装的NCM/SiC软包电池循环100周后钢钉针刺实验结果。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种高安全电解液，其特征在于：按质量百分比计，所述电解液包括以下组份：电解液有机溶剂70～90％wt、锂盐5～20％wt、成膜添加剂0.1～10％wt、复合添加剂0.1～10％wt。
其中，复合添加剂包括阻燃添加剂、硅烷偶联剂、无机纳米氧化物；电解液有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一种或其组合，电解液有机溶剂含量为75～85％wt；锂盐为六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂中的一种或其组合；成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、硫酸乙烯酯中的一种或其组合。
其中，无机纳米氧化物包括三氧化二铝、氧化锌、二氧化钛、二氧化硅中的一种或其组合；阻燃添加剂包括磷酸-三-(2,2,2,-三氟乙基)酯、乙烯基-三(甲氧基二乙氧烷)硅烷、乙氧基五氟环三磷腈中的一种或其组合；硅烷偶联剂包括3-氨基丙基三乙氧基硅烷或3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷。
实施例2
一种高安全电解液的制备方法，包括以下步骤：
(1)将阻燃添加剂、硅烷偶联剂、无机纳米氧化物加入有机溶剂中，在30～100℃，反应2～10h，经离心、烘干，制得复合添加剂。
(2)将电解液有机溶剂和添加剂分别进行除水，控制其含水量低于20ppm。
(3)将步骤(2)中除水的电解液有机溶剂(碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一种或其组合)置于无水无氧的手套箱中，配制成空白溶剂。
(4)按质量百分比计，向步骤(3)的空白溶剂中加入5～20％的锂盐(六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂中的一种或其组合)、0.1～10％的成膜添加剂(碳酸亚乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、硫酸乙烯酯中的一种或其组合)、0.1～10％的复合添加剂，并在手套箱中搅拌3～5h，制得高安全电解液。
将制备好的电解液注入设计容量为8.6Ah的NCM/SiC软包电池中，注液后进行封装、搁置、化成、老化、二次封装、分容等工序，得到所需的锂离子电池。其中，电池包括正极极片、负极极片、隔膜，正极选用LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2，负极选用SiC，比容量为400～600mA·g-1，粘结剂为CMC、SBR混合物(质量比为1:1)，导电剂为Super P，隔膜为商业PP隔膜。
实施例3
一种高安全电解液的制备方法，包括以下步骤：
(1)将磷酸-三-(2,2,2,-三氟乙基)酯、3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷和二氧化硅按质量比2:1:7在20ml无水乙醇中超声30min混合均匀，在90℃烘箱中反应8h后，经过高速离心、烘干，制得复合添加剂。
(2)将电解液有机溶剂：20g碳酸乙烯酯、10g氟代碳酸乙烯酯、20g碳酸二乙酯、50g碳酸甲乙酯和添加剂分别进行除水，控制其含水量低于20ppm。
(3)将步骤(2)中除水的电解液有机溶剂置于无水无氧的手套箱中，配制成空白溶剂。
(4)向步骤(3)的空白溶剂中加入锂盐：12.5g六氟磷酸锂、1.25g二氟草酸硼酸锂、1.25g双氟磺酰亚胺锂，成膜添加剂：1.25g亚硫酸乙烯酯、1.25g硫酸乙烯酯，5g复合添加剂，并在手套箱中搅拌3～5h，制得高安全电解液。
将本实施例中制备的电解液注入设计容量为8.6Ah的NCM/SiC软包电池中，注液后进行封装、搁置、化成、老化、二次封装、分容等工序，得到所需的锂离子电池。
实施例4
一种高安全电解液的制备方法，包括以下步骤：
(1)将磷酸-三-(2,2,2,-三氟乙基)酯、3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷和二氧化硅按质量比3:2:5在20ml无水乙醇中超声30min混合均匀，在90℃烘箱中反应8h后，经过高速离心、烘干，制得复合添加剂。
(2)将电解液有机溶剂：20g碳酸乙烯酯、10g氟代碳酸乙烯酯、20g碳酸二乙酯、50g碳酸甲乙酯和添加剂分别进行除水，控制其含水量低于20ppm。
(3)将步骤(2)中除水的电解液有机溶剂置于无水无氧的手套箱中，配制成空白溶剂。
(4)向步骤(3)的空白溶剂中加入锂盐：12.5g六氟磷酸锂、1.25g二氟草酸硼酸锂、1.25g双氟磺酰亚胺锂，成膜添加剂：1.25g亚硫酸乙烯酯、1.25g硫酸乙烯酯，5g复合添加剂，并在手套箱中搅拌3～5h，制得高安全电解液。
将本实施例中制备的电解液注入设计容量为8.6Ah的NCM/SiC软包电池中，注液后进行封装、搁置、化成、老化、二次封装、分容等工序，得到所需的锂离子电池。
实施例5
一种高安全电解液的制备方法，包括以下步骤：
(1)一种高安全电解液制备方法及应用，将乙氧基五氟环三磷腈、3-氨基丙基三乙氧基硅烷和二氧化硅按质量比3:2:5在20ml无水乙醇中超声30min混合均匀，在90℃烘箱中反应6h后，经过高速离心、烘干，制得复合添加剂。
(2)将电解液有机溶剂：20g碳酸乙烯酯、10g氟代碳酸乙烯酯、20g碳酸二乙酯、50g碳酸甲乙酯和添加剂分别进行除水，控制其含水量低于20ppm。
(3)将步骤(2)中除水的电解液有机溶剂置于无水无氧的手套箱中，配制成空白溶剂。
(4)向步骤(3)的空白溶剂中加入锂盐：12.5g六氟磷酸锂、1.25g二氟草酸硼酸锂、1.25g双氟磺酰亚胺锂，成膜添加剂：1.25g亚硫酸乙烯酯、1.25g硫酸乙烯酯，5g复合添加剂，并在手套箱中搅拌3～5h，制得高安全电解液。
将本实施例中制备的电解液注入设计容量为8.6Ah的NCM/SiC软包电池中，注液后进行封装、搁置、化成、老化、二次封装、分容等工序，得到所需的锂离子电池。
对比例1
一种电解液的制备方法，在手套箱将20g碳酸乙烯酯、10g氟代碳酸乙烯酯、20g碳酸二乙酯、50g碳酸甲乙酯、12.5g六氟磷酸锂混合均匀后再加入碳酸亚乙烯酯、1.25g亚硫酸乙烯酯、1.25g硫酸乙烯酯、1.25g双氟磺酰亚胺锂，5g二氧化硅，配制成最终的电解液。
将制备好的电解液注入设计容量为8.6Ah的NCM/SiC软包电池中，注液后进行封装、搁置、化成、老化、二次封装、分容等工序，得到所需的锂离子电池。
图1为实施例3、实施例4、实施例5组装的NCM/SiC软包电池在循环400圈后的曲线图，从图中可以看出，在循环400圈后，本发明制备的电解液组装的NCM/SiC软包电池的容量保持率依然在80％以上，而对比例1组装的NCM/SiC软包电池在循环200圈后容量保持率就低于80％(由图1可见)，由此可见，本发明组装的软包电池具备更好的电化学性能，循环寿命更高。
图2为实施例3和对比例1组装的NCM/SiC软包电池的安全测试，在电池循环100圈后分别进行钢钉针刺实验。从图2(a)图可以看出，实施例3针刺后不燃不爆，具备更高的安全性能；从图2(b)图可以看出对比例1电池针刺后发生剧烈燃烧，安全性能较差。
对比例2
一种电解液的制备方法，在手套箱将20g碳酸乙烯酯、10g氟代碳酸乙烯酯、20g碳酸二乙酯、50g碳酸甲乙酯、12.5g六氟磷酸锂混合均匀后再加入1.25g碳酸亚乙烯酯、1.25g亚硫酸乙烯酯、1.25g硫酸乙烯酯、1.25g双氟磺酰亚胺锂，5g乙氧基五氟环三磷腈，配制成最终的电解液。
将制备好的电解液注入设计容量为8.6Ah的NCM/SiC软包电池中，注液后进行封装、搁置、化成、老化、二次封装、分容等工序，得到所需的锂离子电池。
对比例3
一种电解液的制备方法，在手套箱将20g碳酸乙烯酯、10g氟代碳酸乙烯酯、20g碳酸二乙酯、50g碳酸甲乙酯、12.5g六氟磷酸锂混合均匀后再加入1.25g碳酸亚乙烯酯、1.25g亚硫酸乙烯酯、1.25g硫酸乙烯酯、1.25g双氟磺酰亚胺锂，5g的3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷，配制成最终的电解液。
将制备好的电解液注入设计容量为8.6Ah的NCM/SiC软包电池中，注液后进行封装、搁置、化成、老化、二次封装、分容等工序，得到所需的锂离子电池。
实施例6
一种高安全电解液的制备方法，包括以下步骤：
(1)将乙氧基五氟环三磷腈、3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷和二氧化钛按质量比3:2:5在20ml无水乙醇中超声30min混合均匀，在90℃烘箱中反应6h后，经过高速离心、烘干，制得复合添加剂。
(2)将电解液有机溶剂：20g碳酸乙烯酯、10g氟代碳酸乙烯酯、20g碳酸二乙酯、50g碳酸甲乙酯和添加剂分别进行除水，控制其含水量低于20ppm。
(3)将步骤(2)中除水的电解液有机溶剂置于无水无氧的手套箱中，配制成空白溶剂。
(4)向步骤(3)的空白溶剂中加入锂盐：12.5g六氟磷酸锂、1.25g二氟草酸硼酸锂、1.25g双氟磺酰亚胺锂，成膜添加剂：1.25g亚硫酸乙烯酯、1.25g硫酸乙烯酯，5g复合添加剂，并在手套箱中搅拌3～5h，制得高安全电解液。
将本实施例中制备的电解液注入设计容量为8.6Ah的NCM/SiC软包电池中，注液后进行封装、搁置、化成、老化、二次封装、分容等工序，得到所需的锂离子电池。
实施例7
一种高安全电解液的制备方法，包括以下步骤：
(1)一种高安全电解液制备方法及应用，将乙烯基-三(甲氧基二乙氧烷)硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷和二氧化硅按质量比2:1:7在20ml无水乙醇中超声30min混合均匀，在80℃烘箱中反应8h后，经过高速离心、烘干，制得复合添加剂。
(2)将电解液有机溶剂：20g碳酸乙烯酯、10g氟代碳酸乙烯酯、20g碳酸二乙酯、50g碳酸甲乙酯和添加剂分别进行除水，控制其含水量低于20ppm。
(3)将步骤(2)中除水的电解液有机溶剂置于无水无氧的手套箱中，配制成空白溶剂。
(4)向步骤(3)的空白溶剂中加入锂盐：12.5g六氟磷酸锂、1.25g二氟草酸硼酸锂、1.25g双氟磺酰亚胺锂，成膜添加剂：1.25g亚硫酸乙烯酯、1.25g硫酸乙烯酯，5g复合添加剂，并在手套箱中搅拌3～5h，制得高安全电解液。
将本实施例中制备的电解液注入设计容量为8.6Ah的NCM/SiC软包电池中，注液后进行封装、搁置、化成、老化、二次封装、分容等工序，得到所需的锂离子电池。
实施例8
一种高安全电解液的制备方法，包括以下步骤：
(1)将磷酸-三-(2,2,2,-三氟乙基)酯、3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷和二氧化硅按质量比2:1:7在20ml无水乙醇中超声30min混合均匀，在80℃烘箱中反应8h后，经过高速离心、烘干，制得复合添加剂。
(2)将电解液有机溶剂：20g碳酸乙烯酯、10g氟代碳酸乙烯酯、20g碳酸二乙酯、50g碳酸甲乙酯和添加剂分别进行除水，控制其含水量低于20ppm。
(3)将步骤(2)中除水的电解液有机溶剂置于无水无氧的手套箱中，配制成空白溶剂。
(4)向步骤(3)的空白溶剂中加入锂盐：12.5g六氟磷酸锂、1.25g二氟草酸硼酸锂、1.25g双氟磺酰亚胺锂，成膜添加剂：1.25g亚硫酸乙烯酯、1.25g硫酸乙烯酯，5g复合添加剂，并在手套箱中搅拌3～5h，制得高安全电解液。
将本实施例中制备的电解液注入设计容量为8.6Ah的NCM/SiC软包电池中，注液后进行封装、搁置、化成、老化、二次封装、分容等工序，得到所需的锂离子电池。
实施例9
一种高安全电解液的制备方法，包括以下步骤：
(1)一种高安全电解液制备方法及应用，将磷酸-三-(2,2,2,-三氟乙基)酯、3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷和三氧化二铝按质量比3:2:5在20ml无水乙醇中超声30min混合均匀，在80℃烘箱中反应6h后，经过高速离心、烘干，制得复合添加剂。
(2)将电解液有机溶剂：20g碳酸乙烯酯、10g氟代碳酸乙烯酯、20g碳酸二乙酯、50g碳酸甲乙酯和添加剂分别进行除水，控制其含水量低于20ppm。
(3)将步骤(2)中除水的电解液有机溶剂置于无水无氧的手套箱中，配制成空白溶剂。
(4)向步骤(3)的空白溶剂中加入锂盐：12.5g六氟磷酸锂，1.25g双氟磺酰亚胺锂，成膜添加剂：1.25g亚硫酸乙烯酯、1.25g硫酸乙烯酯，5g复合添加剂，并在手套箱中搅拌3～5h，制得高安全电解液。
将本实施例中制备的电解液注入设计容量为8.6Ah的NCM/SiC软包电池中，注液后进行封装、搁置、化成、老化、二次封装、分容等工序，得到所需的锂离子电池。
实施例10
一种高安全电解液的制备方法，包括以下步骤：
(1)将乙氧基五氟环三磷腈、3-氨基丙基三乙氧基硅烷和三氧化二铝按质量比4:3:3在20ml无水乙醇中超声30min混合均匀，在80℃烘箱中反应6h后，经过高速离心、烘干，制得复合添加剂。
(2)将电解液有机溶剂：20g碳酸乙烯酯、10g氟代碳酸乙烯酯、20g碳酸二乙酯、50g碳酸甲乙酯和添加剂分别进行除水，控制其含水量低于20ppm。
(3)将步骤(2)中除水的电解液有机溶剂置于无水无氧的手套箱中，配制成空白溶剂。
(4)向步骤(3)的空白溶剂中加入锂盐：12.5g六氟磷酸锂，1.25g双氟磺酰亚胺锂，成膜添加剂：1.25g亚硫酸乙烯酯、1.25g硫酸乙烯酯，5g复合添加剂，并在手套箱中搅拌3～5h，制得高安全电解液。
将本实施例中制备的电解液注入设计容量为8.6Ah的NCM/SiC软包电池中，注液后进行封装、搁置、化成、老化、二次封装、分容等工序，得到所需的锂离子电池。
实施例3～10及对比例1～3组装NCM/SiC软包电池400次循环后容量保持率如下表所示，由表可知，含复合添加剂的电解液组装的电池不仅有更高的容量发挥，其循环后容量保持率也远优于对比例。
样品 首次放电容量/Ah 400圈容量保持率/％
实施例3 8.61 86.2
实施例4 8.57 81.7
实施例5 8.54 82.6
实施例6 8.47 85.3
实施例7 8.58 84.5
实施例8 8.49 82.7
实施例9 8.55 81.9
实施例10 8.53 83.7
对比例1 8.26 60.3
对比例2 8.27 58.5
对比例3 8.33 57.9
以上对本发明所提供的一种高安全电解液及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体的个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种高安全电解液，其特征在于：按质量百分比计，所述电解液包括以下组份：电解液有机溶剂70~90%wt、锂盐5~20%wt、成膜添加剂0.1~10%wt、复合添加剂0.1~10%wt；
所述复合添加剂包括阻燃添加剂、硅烷偶联剂、无机纳米氧化物；所述复合添加剂制备方法如下：将阻燃添加剂、硅烷偶联剂、无机纳米氧化物加入有机溶剂中，在30~100℃，反应2~10h，经离心、烘干，制得复合添加剂；所述有机溶剂为无水乙醇、N,N-二甲基乙酰胺、甲苯、聚乙二醇中的一种；
阻燃添加剂为磷酸-三-（2,2,2,-三氟乙基）酯、乙烯基-三(甲氧基二乙氧烷)硅烷、乙氧基五氟环三磷腈中的一种或其组合；所述阻燃添加剂含量为复合添加剂含量的5~50%wt；
该电解液中的复合添加剂使电解液以介于液体和固体之间的混合物状态稳定存在，电解液中的复合添加剂均匀分散在电解液里和电极材料表面。
2.根据权利要求1所述的高安全电解液，其特征在于：所述电解液有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一种或其组合；所述电解液有机溶剂含量为75~85%wt。
3.根据权利要求1所述的高安全电解液，其特征在于：所述锂盐为六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂中的一种或其组合。
4.根据权利要求1所述的高安全电解液，其特征在于：所述的成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、三（三甲基硅烷）磷酸酯、硫酸乙烯酯中的一种或其组合。
5.根据权利要求1所述的高安全电解液，其特征在于：所述无机纳米氧化物为三氧化二铝、氧化锌、二氧化钛、二氧化硅中的一种或其组合；所述无机纳米氧化物含量为复合添加剂含量的10~80%wt；所述无机纳米氧化物的粒径<50nm；所述无机纳米氧化物的比表面积>90㎡/g。
6.根据权利要求1所述的高安全电解液，其特征在于：所述硅烷偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷或3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷；所述硅烷偶联剂含量为复合添加剂含量的5~50%wt。
7.如权利要求1-6任一项所述的高安全电解液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将电解液有机溶剂和添加剂分别进行除水，控制其含水量低于20ppm；
（2）将步骤（1）中除水的电解液有机溶剂置于无水无氧的手套箱中，配制成空白溶剂；
（3）向步骤（2）的空白溶剂中加入锂盐、成膜添加剂、复合添加剂，配制成混合溶剂，并在手套箱中搅拌3~5h，制得高安全电解液。
CN202111381002.6A 2021-11-20 2021-11-20 一种高安全电解液及其制备方法 Active CN113903994B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111381002.6A CN113903994B (zh) 2021-11-20 2021-11-20 一种高安全电解液及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111381002.6A CN113903994B (zh) 2021-11-20 2021-11-20 一种高安全电解液及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113903994A CN113903994A (zh) 2022-01-07
CN113903994B true CN113903994B (zh) 2023-06-30

Family

ID=79194818

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111381002.6A Active CN113903994B (zh) 2021-11-20 2021-11-20 一种高安全电解液及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113903994B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114512720A (zh) * 2022-02-15 2022-05-17 湖北亿纬动力有限公司 一种锂离子电池电解液及含有其的锂离子电池
CN117096439B (zh) * 2023-08-15 2024-09-17 湖南法恩莱特新能源科技有限公司 一种高安全锂电池电解液及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017152372A (ja) * 2016-02-24 2017-08-31 日東電工株式会社 絶縁テープ

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102399376B (zh) * 2010-09-09 2014-03-12 中国科学院化学研究所 表面接枝有机功能分子的二氧化硅及其制备方法和用途
CN103066323B (zh) * 2012-12-17 2015-03-04 华中科技大学 一种无机纳米粒子改性的聚合物电解质及其制备方法
EP3211687A1 (en) * 2016-02-24 2017-08-30 Nitto Denko Corporation Insulating tape
CN106519742B (zh) * 2016-11-01 2018-11-16 旭成（福建）科技股份有限公司 一种阻燃陶瓷改性浆料及涂覆该浆料的锂离子电池隔膜
CN106785126B (zh) * 2017-02-15 2019-10-11 青岛大学 一种阻燃添加剂及其制备方法、锂电池
CN111564665B (zh) * 2020-05-08 2021-05-11 广东金光高科股份有限公司 一种超高温安全锂离子电池电解液及使用该电解液的锂离子电池

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017152372A (ja) * 2016-02-24 2017-08-31 日東電工株式会社 絶縁テープ

Also Published As

Publication number Publication date
CN113903994A (zh) 2022-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106505249B (zh) 一种锂离子电池电解液及含该电解液的锂离子电池
CN110707361B (zh) 一种适用于高倍率充放电的高电压软包锂离子电池用电解液
CN108598488B (zh) 一种高能量密度锂离子电池及其电解液
CN113903994B (zh) 一种高安全电解液及其制备方法
CN113078354A (zh) 一种三元锂离子电池非水电解液及其锂离子电池
KR102612376B1 (ko) 전해액, 전기화학장치 및 전자장치
CN105655640A (zh) 一种非水电解液以及含有该电解液的锂离子电池
CN111640987B (zh) 一种高功率电解液及含有该电解液的锂离子电池
CN113517470A (zh) 一种高镍高电压三元锂离子电池非水电解液及锂离子电池
CN108987802B (zh) 一种高电压锂离子电池非水电解液
CN112216862A (zh) 一种高镍三元锂离子电池电解液及三元锂离子电池
CN115020806A (zh) 一种电解液和含有其的锂离子电池
CN113429504A (zh) 一种锂电池用半固态聚离子液体电解质的制备方法
CN111834665A (zh) 一种高镍三元锂离子电池电解液及锂离子电池
CN115347235A (zh) 一种钠离子电池电解液及高倍率和循环稳定的钠离子电池
CN114156526A (zh) 一种用于锂电池的高电压电解液
CN109802176B (zh) 电解液和含有电解液的锂离子电池
CN114883648A (zh) 一种锂离子电池非水电解液和锂离子电池
CN110739490B (zh) 一种电池非水电解液及含有该电解液的二次电池
CN112366363A (zh) 一种耐高温锂离子电池的制备方法
CN111668545A (zh) 一种1,2-环亚硫酸甘油酯类添加剂及含有该添加剂的锂离子电池电解液
CN112713308A (zh) 一种非水电解液及基于其的锂离子电池
CN111934016A (zh) 一种锂离子电池非水电解液及含该非水电解液的锂离子电池
CN114335720B (zh) 一种电解液添加剂、电解液及包括该电解液的钠离子电池
CN114024031B (zh) 一种锂离子电池电解液及其锂离子电池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant