CN114006039A - 一种长循环寿命石墨烯稀金属兼容电池及其电解液 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及锂离子电池技术领域，公开一种长循环寿命石墨烯稀金属兼容电池及其电解液。该电解液包括溶剂、电解质和添加剂，所述溶剂包括质量比为1:1:1的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯；所述电解质包括质量比为1:0.3的六氟磷酸锂和二氟草酸硼酸锂，所述电解质的摩尔浓度为1mol/L；所述添加剂包括质量比为1:0.5的碳酸亚乙烯酯和三(三甲基硅烷)磷酸酯，所述添加剂的质量浓度为0.1％。本发明的电解液通过混合电解质及添加剂、有机溶剂协同作用，使电池的电极表面生成更稳定的SEI膜，提高电荷传输能力，从而显著改善电池的循环性能。

Description

一种长循环寿命石墨烯稀金属兼容电池及其电解液
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体地说是一种长循环寿命石墨烯稀金属兼容电池及其电解液。
背景技术
锂离子电池，以其能量密度高、循环性能好、电池电压高、工作温度范围宽、储存寿命长、无记忆效应、自放电率小、可快速充放电、绿色环保等优点，广泛应用于手机、笔记本电脑、数码相机等电子产品中，还作为动力型电池逐渐在电动自行车、航模、电动汽车上得到广泛使用。
但是传统锂离子电池存在循环寿命短的问题。循环次数在1小时率情况下循环500次就已经衰减到额定容量的80％以下，严重影响锂离子电池的应用。
基于上述情况，亟需开发一种长循环寿命石墨烯稀金属兼容电池及其电解液。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种长循环寿命石墨烯稀金属兼容电池及其电解液。本发明的电解液通过混合电解质及添加剂、有机溶剂协同作用，使电池的电极表面生成更稳定的SEI膜，提高电荷传输能力，从而显著改善电池的循环性能。
本发明为实现上述目的，采取以下技术方案予以实现：
一种长循环寿命电解液，包括溶剂、电解质和添加剂，所述溶剂包括质量比为1:1:1的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯；所述电解质包括质量比为1:0.3的六氟磷酸锂和二氟草酸硼酸锂，所述电解质的摩尔浓度为1mol/L；所述添加剂包括质量比为1:0.5的碳酸亚乙烯酯和三(三甲基硅烷)磷酸酯，所述添加剂的质量浓度为0.1％。
优选地，所述电解液通过以下方法制备而成：将溶剂、电解质和添加剂在混合器中经冷却、搅拌充分溶解混合、反应，混合均匀后制得电解液。这里溶剂的水分及纯度要符合电解质的使用标准，否则应当预先进行提纯处理。
本发明的另一目的在于公开一种长循环寿命石墨烯稀金属兼容电池，包括正极片、负极片、隔膜和电解液，该电解液为上述长循环寿命电解液。
优选地，所述正极片是通过将正极浆料涂布在铝箔上制成。
优选地，所述正极浆料由质量百分比的以下组分混合均匀制成：94-96％主活性材料，2-3％导电剂，2-3％聚偏氟乙烯。
优选地，所述主活性材料为磷酸铁锂、钴酸锂、多元锂正极材料中的一种或组合；所述导电剂为SUPER-P。
优选地，所述负极片是通过将负极浆料涂布在铜箔上制成。
优选地，所述负极浆料由质量百分比的以下组分混合均匀制成：95％中间相碳微球，1％导电剂，4％粘结剂。
优选地，所述导电剂为SUPER-P，所述粘结剂为LA133。
优选地，所述隔膜采用双面涂覆纳米三氧化二铝陶瓷涂层的聚丙烯隔膜，与正极对应面陶瓷涂层的厚度为3-5μm，与负极对应面涂层陶瓷厚度为2-4μm。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明的电解液通过混合电解质及添加剂、有机溶剂协同作用，使电池的电极表面生成更稳定的SEI膜，提高电荷传输能力，从而显著改善电池的循环性能。
本发明一种长循环寿命石墨烯稀金属兼容电池，隔膜采用双面涂覆纳米三氧化二铝陶瓷涂层的聚丙烯隔膜，与正极对应面陶瓷涂层的厚度为3-5μm，与负极对应面涂层陶瓷厚度为2-4μm。采用复合锂盐加添加剂的长循环电解液。循环寿命在1小时率情况下循环2000次，容量保持率在80％以上。
具体实施方式
以下结合具体实施例来对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种长循环寿命电解液，包括溶剂、电解质和添加剂。溶剂包括质量比为1:1:1的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯。电解质包括质量比为1:0.3的六氟磷酸锂和二氟草酸硼酸锂，电解质的摩尔浓度为1mol/L。添加剂包括质量比为1:0.5的碳酸亚乙烯酯和三(三甲基硅烷)磷酸酯，添加剂的质量浓度为0.1％。
上述电解液通过以下方法制备而成：将溶剂、电解质和添加剂在混合器中经冷却、搅拌充分溶解混合、反应，混合均匀后制得电解液。这里溶剂的水分及纯度要符合电解质的使用标准，否则应当预先进行提纯处理。
实施例2
一种长循环寿命石墨烯稀金属兼容电池，包括正极片、负极片、隔膜和电解液，该电解液如实施例1所述。
正极片制作：
正极浆料包括质量百分比的以下组分：96％主活性材料，2％导电剂，2％聚偏氟乙烯。主活性材料为钴酸锂，粒径5微米。导电剂为SUPER-P。
将上述材料混合均匀得到正极浆料，将正极浆料涂布在厚度为10微米的铝箔上，烘干，轧制，制成正极片。
负极片制作：
负极浆料包括质量百分比的以下组分：95％中间相碳微球，1％导电剂，4％粘结剂。导电剂为SUPER-P，粘结剂为LA133。
将上述材料混合均匀得到负极浆料，将负极浆料涂布在厚度为6微米的铜箔上，烘干，轧制，制成负极片。
隔膜：
隔膜采用双面涂覆纳米三氧化二铝陶瓷涂层的聚丙烯隔膜，与正极对应面陶瓷涂层的厚度为4μm，与负极对应面涂层陶瓷厚度为3μm。
制得的长循环寿命石墨烯稀金属兼容电池1小时率充放电，2000次循环后容量保持率在82％以上。
实施例3
一种长循环寿命石墨烯稀金属兼容电池，包括正极片、负极片、隔膜和电解液，该电解液如实施例1所述。
正极片制作：
正极浆料包括质量百分比的以下组分：94％主活性材料，3％导电剂，3％聚偏氟乙烯。主活性材料为磷酸铁锂，粒径0.5微米。导电剂为SUPER-P。
将上述材料混合均匀得到正极浆料，将正极浆料涂布在厚度为15微米的铝箔上，烘干，轧制，制成正极片。
负极片制作：
负极浆料包括质量百分比的以下组分：95％中间相碳微球，1％导电剂，4％粘结剂。导电剂为SUPER-P，粘结剂为LA133。
将上述材料混合均匀得到负极浆料，将负极浆料涂布在厚度为8微米的铜箔上，烘干，轧制，制成负极片。
隔膜：
隔膜采用双面涂覆纳米三氧化二铝陶瓷涂层的聚丙烯隔膜，与正极对应面陶瓷涂层的厚度为3μm，与负极对应面涂层陶瓷厚度为2μm。
制得的长循环寿命石墨烯稀金属兼容电池1小时率充放电，2000次循环后容量保持率在87％以上。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种长循环寿命电解液，包括溶剂、电解质和添加剂，其特征在于，所述溶剂包括质量比为1:1:1的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯；所述电解质包括质量比为1:0.3的六氟磷酸锂和二氟草酸硼酸锂，所述电解质的摩尔浓度为1mol/L；所述添加剂包括质量比为1:0.5的碳酸亚乙烯酯和三(三甲基硅烷)磷酸酯，所述添加剂的质量浓度为0.1％。
2.根据权利要求1所述的一种长循环寿命电解液，其特征在于，所述电解液通过以下方法制备而成：将溶剂、电解质和添加剂在混合器中经冷却、搅拌充分溶解混合、反应，混合均匀后制得电解液。
3.一种长循环寿命石墨烯稀金属兼容电池，包括正极片、负极片、隔膜和电解液，其特征在于，所述电解液为权利要求1或2所述的一种长循环寿命电解液。
4.根据权利要求3所述的一种长循环寿命石墨烯稀金属兼容电池，其特征在于，所述正极片是通过将正极浆料涂布在铝箔上制成。
5.根据权利要求4所述的一种长循环寿命石墨烯稀金属兼容电池，其特征在于，所述正极浆料由质量百分比的以下组分混合均匀制成：94-96％主活性材料，2-3％导电剂，2-3％聚偏氟乙烯。
6.根据权利要求5所述的一种长循环寿命石墨烯稀金属兼容电池，其特征在于，所述主活性材料为磷酸铁锂、钴酸锂、多元锂正极材料中的一种或组合；所述导电剂为SUPER-P。
7.根据权利要求3所述的一种长循环寿命石墨烯稀金属兼容电池，其特征在于，所述负极片是通过将负极浆料涂布在铜箔上制成。
8.根据权利要求7所述的一种长循环寿命石墨烯稀金属兼容电池，其特征在于，所述负极浆料由质量百分比的以下组分混合均匀制成：95％中间相碳微球，1％导电剂，4％粘结剂。
9.根据权利要求8所述的一种长循环寿命石墨烯稀金属兼容电池，其特征在于，所述导电剂为SUPER-P，所述粘结剂为LA133。
10.根据权利要求8所述的一种长循环寿命石墨烯稀金属兼容电池，其特征在于，所述隔膜采用双面涂覆纳米三氧化二铝陶瓷涂层的聚丙烯隔膜，与正极对应面陶瓷涂层的厚度为3-5μm，与负极对应面涂层陶瓷厚度为2-4μm。
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