CN114335688B - 一种提高锂电池低温工作性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高锂电池低温工作性能的方法，采用锂离子和溶剂分子低结合能的化合物；将电极材料细化，减小扩散路径。制备的电池在‑60℃具有60%的容量。本发明适用于低结合能有机/无机的合成，该方法操作简单易行，在工业中可大量推广使用。该发明制备的锂电池可用于低温领域。
Description
技术领域
本发明属于有机无极复合材料领域，具体说是一种提高低温锂电池工作性能的方法。
背景技术
锂离子电池因其独具的优势如能量密度高、寿命长、额定电压高、高低温适应性强、无记忆效应等，成为主要技术载体，被广泛应用于国防、交通、电力电子、通讯、储能等领域。硅基材料因其较高的理论比容量、低的脱锂电位、环境友好、成本较低等优势而被认为是极具潜力的新一代高能量密度锂离子电池负极材料。
锂离子在一些特殊环境应用中还有很多问题亟待解决，例如锂电池的低温下容量发挥不出来，现有商用锂电池在-40oC仅有10%的容量，限制在高海拔和宇航方面的应用。目前主要的解决方法一是增加辅助装置，加热或绝缘保温材料，另一种是电解质组分定制，防冻以保证Li迁移，如加入液化气，乙酸乙酯提高低温性能增加电解质迁移。
发明内容
为了克服锂离子在低温下扩散系数下降的不利因素，本发明目的在于提供一种提高锂电池低温工作性能的方法。
本发明目的提供以下方案实现：一种提高锂电池低温工作性能的方法，包括电解液中溶质分子和超细晶电极材料制备，其特征在于包括以下步骤：
（1）低温电解质制备：将双氟甲磺酰亚胺溶解在环氧基戊烷中，形成溶液A；碳酸乙烯酯：碳酸甲乙酯：碳酸二甲酯=2：5：3，形成溶液B；将溶液A和B相混合后，加入六氟磷酸锂，倒入模具中真空干燥成膜；
（2）超细晶电极材料：称取适量正丁酯和氢氧化锂混合在乙醇和去离子水溶液中搅拌30min，然后转移到水热釜在150-200℃加热24小时得到纳米级白色沉淀，经离心洗涤后烘干待用；
（3）为了提高固态电解质与超细晶电极材料的结合力，将正极材料局部用氢氟酸进行氟化，然后用热压将两者贴合。
步骤（1）中所述的溶液A和B的混合步骤为将溶液A缓慢滴入溶液B中。
步骤（2）中所述的纳米粉体粒径为60-100nm。
优选的，步骤（1）中，将0.1mol双氟甲磺酰亚胺溶解在0.5mol环氧基戊烷中，形成溶液A；按质量比为碳酸乙烯酯：碳酸甲乙酯：碳酸二甲酯=2：5：3混合，形成0.2mol溶液B；将溶液A缓慢滴入和溶液B中，加入0.01mol六氟磷酸锂，倒入模具中真空干燥成膜，得到固态电解质。
优选的，步骤（2）中，称取0.03mol正丁酯和0.03mol氢氧化锂混合在10ml乙醇和50ml去离子水溶液中搅拌30min，然后，转移到水热釜在150-200℃加热24小时得到60-100nm白色沉淀，经离心洗涤后烘干，得到超细晶电极材料待用；
通过两个方法来提高：采用锂离子和溶剂分子低结合能的化合物；将电极材料细化，减小扩散路径。制备的电池在-60oC具有60%的容量。本发明适用于低结合能有机/无机的合成，该方法操作简单易行，在工业中可大量推广使用。该发明制备的锂电池可用于低温领域。
附图说明
图1 为本发明的实施例1所得电池阻抗图。
具体实施方式
实施例1
一种提高了低温工作性能的固态锂电池，涉及低温电解质和超细晶电极材料制备，按以下步骤制备：
（1）低温电解质制备：将0.1mol双氟甲磺酰亚胺溶解在0.5mol环氧基戊烷中，形成溶液A；按质量比为碳酸乙烯酯：碳酸甲乙酯：碳酸二甲酯=2：5：3混合，形成0.2mol溶液B；将溶液A缓慢滴入和溶液B中，加入0.01mol六氟磷酸锂，倒入模具中真空干燥成膜，得到固态电解质；
（2）超细晶电极材料：称取0.03mol正丁酯和0.03mol氢氧化锂混合在10ml乙醇和50ml去离子水溶液中搅拌30min，然后，转移到水热釜在150℃加热24小时得到60nm白色沉淀，经离心洗涤后烘干，得到超细晶电极材料待用；
(3) 为了提高固态电解质与超细晶电极材料的结合力，将正极材料局部用氢氟酸进行氟化，然后用热压将两者贴合，得到固态锂电池。
所得电池阻抗见图1，其中，图1a为25℃电池阻抗图，图1b为-60℃电池阻抗图，在-60℃具有60%容量。
实施例2
一种提高了低温工作性能的固态锂电池，涉及低温电解质和超细晶电极材料制备，按以下步骤制备：
（1）低温电解质制备：将0.1mol双氟甲磺酰亚胺溶解在0.5mol环氧基戊烷中，形成溶液A；按质量比为碳酸乙烯酯：碳酸甲乙酯：碳酸二甲酯=2：5：3制备浓度为0.2mol溶液B；将溶液A缓慢滴入和溶液B中，加入0.01mol六氟磷酸锂，倒入模具中真空干燥成膜，得到固态电解质；
（2）超细晶电极材料：称取0.03mol正丁酯和0.03mol氢氧化锂混合在10ml乙醇和50ml去离子水溶液中搅拌30min，然后，转移到水热釜在175℃加热24小时得到75nm白色沉淀，经离心洗涤后烘干，得到超细晶电极材料待用；
(3) 为了提高固态电解质与超细晶电极材料的结合力，将正极材料局部用氢氟酸进行氟化，然后用热压将两者贴合，得到 -60℃具有56%的容量的固态锂电池。
实施例3
一种提高了低温工作性能的固态锂电池，涉及低温电解质和超细晶电极材料制备，按以下步骤制备：
（1）低温电解质制备：将0.1mol双氟甲磺酰亚胺溶解在0.5mol环氧基戊烷中，形成溶液A；按质量比为碳酸乙烯酯：碳酸甲乙酯：碳酸二甲酯=2：5：3混合，形成0.2mol溶液B；将溶液A缓慢滴入和溶液B中，加入0.01mol六氟磷酸锂，倒入模具中真空干燥成膜，得到固态电解质；
（2）超细晶电极材料：称取0.03mol正丁酯和0.03mol氢氧化锂混合在10ml乙醇和50ml去离子水溶液中搅拌30min，然后，转移到水热釜在200℃加热24小时得到100nm白色沉淀，经离心洗涤后烘干，得到超细晶电极材料待用；
(3) 为了提高固态电解质与超细晶电极材料的结合力，将正极材料局部用氢氟酸进行氟化，然后用热压将两者贴合，得到 -60℃具有58%的容量的固态锂电池。
Claims (4)
1.一种提高锂电池低温工作性能的方法，其特征在于，涉及低温电解质和超细晶电极材料制备，包括以下步骤：
（1）低温电解质制备：将双氟甲磺酰亚胺溶解在环氧基戊烷中，形成溶液A；碳酸乙烯酯：碳酸甲乙酯：碳酸二甲酯=2：5：3，形成溶液B；将溶液A和B相混合后，加入六氟磷酸锂，倒入模具中真空干燥成膜，得到低温电解质；
（2）超细晶电极材料：称取适量正丁酯和氢氧化锂混合在乙醇和去离子水溶液中搅拌30min，然后，转移到水热釜在150-200℃加热24小时得到纳米级白色沉淀，经离心洗涤后烘干，得到超细晶电极材料待用；
(3) 为了提高低温电解质与超细晶电极材料的结合力，将正极材料局部用氢氟酸进行氟化，然后用热压将两者贴合；
步骤（2）中纳米级白色沉淀的粒径为60-100nm。
2.按权利要求1所述一种提高锂电池低温工作性能的方法，其特征在于：步骤（1）中所述的溶液A和B的混合步骤为将溶液A缓慢滴入溶液B中。
3.按权利要求1或2所述一种提高锂电池低温工作性能的方法，其特征在于：步骤（1）中，将0.1mol双氟甲磺酰亚胺溶解在0.5mol环氧基戊烷中，形成溶液A；按质量比为碳酸乙烯酯：碳酸甲乙酯：碳酸二甲酯=2：5：3混合，形成0.2mol溶液B；将溶液A缓慢滴入溶液B中，加入0.01mol六氟磷酸锂，倒入模具中真空干燥成膜，得到低温电解质。
4.按权利要求1所述一种提高锂电池低温工作性能的方法，其特征在于：步骤（2）中，称取0.03mol正丁酯和0.03mol氢氧化锂混合在10ml乙醇和50ml去离子水溶液中搅拌30min，然后，转移到水热釜在150-200℃加热24小时得到60-100nm白色沉淀，经离心洗涤后烘干，得到超细晶电极材料。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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