CN115360429A - 一种新型低温电池电解液及其制备方法和应用 - Google Patents
一种新型低温电池电解液及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115360429A CN115360429A CN202211214116.6A CN202211214116A CN115360429A CN 115360429 A CN115360429 A CN 115360429A CN 202211214116 A CN202211214116 A CN 202211214116A CN 115360429 A CN115360429 A CN 115360429A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lithium
- electrolyte
- low
- ether
- temperature
- 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.)
- Granted
Links
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 9
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 18
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 claims abstract description 15
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 claims abstract description 14
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 9
- -1 bromo cyclic ether Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 31
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 9
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 9
- 150000004292 cyclic ethers Chemical class 0.000 claims description 7
- 125000004438 haloalkoxy group Chemical group 0.000 claims description 6
- 125000001188 haloalkyl group Chemical group 0.000 claims description 6
- VDVLPSWVDYJFRW-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(fluorosulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FS(=O)(=O)[N-]S(F)(=O)=O VDVLPSWVDYJFRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims description 4
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims description 3
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 3
- YWJVFBOUPMWANA-UHFFFAOYSA-H [Li+].[V+5].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O Chemical compound [Li+].[V+5].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O YWJVFBOUPMWANA-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 2
- DCYOBGZUOMKFPA-UHFFFAOYSA-N iron(2+);iron(3+);octadecacyanide Chemical compound [Fe+2].[Fe+2].[Fe+2].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-] DCYOBGZUOMKFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910001496 lithium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical group [Li+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- LGRLWUINFJPLSH-UHFFFAOYSA-N methanide Chemical compound [CH3-] LGRLWUINFJPLSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 229960003351 prussian blue Drugs 0.000 claims description 2
- 239000013225 prussian blue Substances 0.000 claims description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 abstract description 14
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 5
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 abstract description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 2
- 230000008014 freezing Effects 0.000 abstract description 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 abstract description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 abstract description 2
- NCZYUKGXRHBAHE-UHFFFAOYSA-K [Li+].P(=O)([O-])([O-])[O-].[Fe+2].[Li+] Chemical compound [Li+].P(=O)([O-])([O-])[O-].[Fe+2].[Li+] NCZYUKGXRHBAHE-UHFFFAOYSA-K 0.000 abstract 1
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 abstract 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 abstract 1
- 150000002641 lithium Chemical class 0.000 abstract 1
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 4
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000004807 desolvation Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 239000002001 electrolyte material Substances 0.000 description 2
- 125000005010 perfluoroalkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 238000007614 solvation Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 238000000840 electrochemical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005562 fading Methods 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 230000026030 halogenation Effects 0.000 description 1
- 238000005658 halogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910003473 lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 125000000472 sulfonyl group Chemical group *S(*)(=O)=O 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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
- H01M10/0569—Liquid materials characterised by the solvents
-
- 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
-
- 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
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/054—Accumulators with insertion or intercalation of metals other than lithium, e.g. with magnesium or aluminium
-
- 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
- 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)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Primary Cells (AREA)
Abstract
本发明提供了一种新型低温电池电解液及其制备方法和应用。该电解液包括改性醚溶剂、锂盐、低阻抗成膜添加剂；本发明涉及的改性卤代醚包括氟代、氯代、溴代环状醚及链状醚。上述改性醚具有低凝固点和粘度能够溶解锂/钠盐促进低温下离子传输，同时卤代提升溶剂整体的电化学稳定性。通过引入含硫的不饱和添加剂可以在电极表面形成良好导锂/钠离子的界面膜，有助于促进低温下离子在界面中的传导。本发明还提供了上述电解液的制备方法。含有本发明的上述电解液的磷酸铁锂||锂电池的低温容量保留率和循环性能均有较大提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种低温锂/钠电池电解液，尤其涉及一种基于改性卤代醚和低阻抗成膜添加剂协同作用的耐低温锂/钠电池的电解液及其制备方法，属于锂/钠离子电池电解液材料技术领域。
背景技术
自锂离子电池商业化以来，它彻底改变了人们的日常生活，使智能手机和电动汽车等便携式电子产品得以广泛推广。此外，锂电池通过提供电网级能源储存，显示出促进全球从化石燃料向可再生能源过渡的潜力。然而，商用锂电池一直在努力满足不断增长的能源密度需求。随着其应用范围不断扩展，人们对其宽温度范围的应用需求也越来越多，尤其是低温。传统锂离子电池在零下温度下容量损失严重，甚至难以运行，这限制了锂离子电池组在寒冷山区、深海和航空航天等极端条件下的应用。同样的问题也存在于目前的钠离子电池中。
为了改善锂/钠离子电池的低温容量衰减问题，常用的思路有两种，一种是从电池外部加热至适宜温度，另一种是从电池内部的组分入手，提升电池本身的耐低温性。目前汽车制造商常用的方法是设计集成电池热控系统，从外部对电池进行加热和绝缘。但这种方式会降低电池的能量和功率密度。后面也发展了利用内部热以及电流电路来提高加热效率，但这些提升了设计难度。从电池内部调节可以从根本上解决电池的低温失效问题，目前主要从电解液以及电极材料入手。这其中发展电解液是非常有效经济的方式，因为电解液不仅影响离子在低温下的传输速率，也影响着电极界面膜的形成及其阻抗，还影响着界面去溶剂化的难易程度。通常使用基于碳酸乙烯酯电解液的商用锂离子电池只能在-20℃至室温的温度范围内运行。
因此开发新型溶剂使得锂/钠离子能够在低温下快速传输，并且通过调节离子与溶剂之间的偶极作用强弱来进一步影响其溶剂化结构对于提升电池的低温界面动力学和电化学稳定性是非常重要的。同时搭配合适的添加剂可以改善电极界面，不仅可以减小低温下电池阻抗，还可以提升低温下的循环稳定性。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种具有优异低温性能的锂/钠电池的电解液及其制备方法。
为了实现上述技术目的，一种低温锂/钠电池的电解液，该电解液包括改性醚、锂/钠盐和添加剂；其中，所述改性醚包括卤代环状醚、或卤代链状醚。
在本发明的一具体实施方式中，所述卤代环状醚其特征在于式1，所述卤代环状醚其特征在于式2，
式1中：R1、R2、R3各自独立地任选为氢，直链或支链的卤代烷基，直链或支链的卤代烷氧基。
式2中：R4、R5、R6、R7各自独立地任选为氢，直链或支链的卤代烷基，直链或支链的卤代烷氧基。
式1和式2的典型示例如下：
在本发明的一具体实施方式中，所述改性醚为式1和式2中的一种或几种混合作为溶剂。
在本发明的一具体实施方式中，所述低阻抗成膜添加剂特征在于式3，
式3中：R8独立地任选为含双键或三键烷链，R9和R10各自独立地任选为直链或支链的卤代烷基，直链或支链的卤代烷氧基。
在本发明的一具体实施方式中，其中，所述锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双(氟磺酰基)酰亚胺锂、高氯酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、全氟烷基磺酸锂或全氟烷基磺酸酰甲基锂及包含相应阴离子的钠盐；所述锂/钠盐在电解液中的浓度为0.1mol/L-3mol/L。
在本发明的一具体实施方式中，所适用电极材料包括磷酸铁锂、磷酸钒锂、钴酸锂、三元氧化物、富锂正极、及普鲁士蓝。
在本发明的一具体实施方式中，低温锂/钠电池的电解液的制备方法便捷，即于氩气保护的手套箱中，将改性醚与锂盐混合均匀，形成一定浓度的低温电解液，然后加入一定质量比的低阻抗成膜添加剂。
本发明的有益效果为：
本发明的低温锂/钠电池的电解液通过引入卤化的低介电常数的醚溶剂，通过结构调节可以保留其溶解锂/钠盐的能力，区别传统氟化醚无法溶解锂盐/钠盐的问题，同时获得低温下低粘度有利于离子传输。此外卤化可以有效提升醚类溶剂的电化学稳定性，降低可燃性。
本发明的低温锂/钠电池的电解液，可以提高电池低温容量。首先由于醚类具有的低粘度和低冰点可以有效保证电解液在低温下的高离子电导；其次由于醚与锂之间弱的离子-偶极相互作用，可以获得含有阴离子的溶剂化结构，有利于低温下锂/钠离子在电极-电解质界面的转移。同时协同新型低阻抗成膜添加剂的使用，其中含有不饱和官能团(双键、三键)可以降低分子的最低未成键轨道能量，使得添加剂易于在负极成膜，同时构建富含氟、硫的低阻抗界面膜，提高电池稳定性。采用本发明制备的低温电解液性能优异，且制备方法简单，可有效提高锂/钠电池的低温容量保留率和循环性能，具有良好的商业化前景。
附图说明
图1为实施例1-3中低温电解液与对比例1中电解液的不同温度下离子电导率对比图。
图2为实施例3中低温电解液制备的锂电池室温及低温下的电化学性能测试对比图。
图3为对比例1中低温电解液制备的锂电池室温及低温下的电化学性能测试对比图。
图4为实施例3与对比例1中低温电解液制备的锂电池低温下的循环性能测试对比图。
具体实施方式
下面将结合附图实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1
本实施例提供一种基于新型低温锂电池电解液以及其制备方法，具体为：
在氩气保护下，在手套箱中量取5.0mL的改性环形醚式4，随后称量0.935g的双(氟磺酰基)酰亚胺锂，搅拌均匀，该低温电解液中锂盐的物质的量浓度为1.0M；
随后在上述电解液中加入低阻抗成膜添加剂式5，其质量分数为3％，搅拌均匀。
实施例2
本实施例提供一种新型低温锂电池电解液以及其制备方法，具体为：
在氩气保护下，在手套箱中量取5.0mL的改性线形醚式6，随后称量0.935g的双(氟磺酰基)酰亚胺锂，搅拌均匀，该低温电解液中锂盐的物质的量浓度为1.0M；
随后在上述电解液中加入低阻抗成膜添加剂式5，其质量分数为2％，搅拌均匀。
实施例3
本实施例提供一种新型低温锂电池电解液以及其制备方法，具体为：
在氩气保护下，在手套箱中量取各2.5mL的改性环型醚式4和线型醚式5进行混合，随后称量0.935g的双(氟磺酰基)酰亚胺锂，搅拌均匀，该低温电解液中锂盐的物质的量浓度为1.0M；
随后在上述电解液中加入低阻抗成膜添加剂式5，其质量分数为3％，搅拌均匀。
对比例1
本对比例使用一种传统锂离子电池电解液，具体为：
在氩气保护下，在手套箱中量取2.5mL的碳酸乙烯酯和2.5mL的碳酸二乙酯混合均匀，随后加入0.935g的双(氟磺酰基)酰亚胺锂搅拌均匀，该电解液中锂盐的物质的量浓度为1.0M。
使用实施例1-实施例3中制备的低温电解液、对比例1制备的锂离子电池电解液分别组装对应的锂电池，具体实施步骤如下：
(1)正极制备：将磷酸铁锂、乙炔黑和聚偏二氟乙烯按照质量比8:1:1称取加入到N-甲基-2-吡咯烷酮中混合，利用匀浆机混合3小时，得到正极浆料，涂布于表面干净的铝箔一侧，经过烘干剪裁备用；
(2)电池装配：在水和氧含量低于1ppm的充氩气手套箱中以锂片为负极，(b)中极片为正极，隔膜为PP隔膜，加入50μl(a)中配制的电解液组装成2025型纽扣电池进行低温电化学性能测试。低温测试前将电池放置于设定好温度的低温箱中3小时随后进行电化学测试。
将上述制得的实施例1-3及对比例1的电池在蓝电电池测试仪上进行室温下的恒电流充放电测试，截止电压为2.5-4.0V，测试电流为0.1C(1C＝170mA/g)，测试温度由低温保温箱提供。由图1可知，采用本发明所述方法制备的低温电解液在宽温度范围都具有较大的离子电导率，实验例3电解液在-40℃下具有1.2mS cm-1的离子电导率。而传统碳酸酯电解液对比例1随着温度下降离子电导率快速下降，这由于其粘度增大导致的。图2和图3为基于实验例3中电解液和对比例1中电解液组装的电池在不同温度下的充放电曲线，对比发现在-40℃下基于对比例1电解液的电池容量急剧下降，这不仅是电导率下降的原因，还由于锂离子跟溶剂之间作用力很强导致低温下电极界面去溶剂化困难。图4表明基于改性醚的电解液可以极大的提高锂电池低温下的容量保留率，表明本发明所述电解液在提升锂电池低温容量性能方面的性能非常突出，具体数据见表1。
表1 基于实验例及对比例电解液的锂电池低温测试数据
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种低温锂/钠电池的电解液，该电解液包括改性卤代醚、锂盐/钠盐及低阻抗成膜添加剂；其中，所述改性卤代醚包括卤代环状醚或卤代链状醚。
2.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述卤代环状醚其特征在于式1，所述卤代链状醚其特征在于式2，
式中：R1、R2、R3各自独立地任选为氢，直链或支链的卤代烷基，直链或支链的卤代烷氧基。R4、R5、R6、R7各自独立地任选为氢，直链或支链的卤代烷基，直链或支链的卤代烷氧基。
3.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述卤代醚为权利要求2中的一种或几种混合作为溶剂。
4.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述低阻抗成膜添加剂特征在于式3，
式中：R8独立地任选为含双键或三键烷链，R9和R10各自独立地任选为直链或支链的卤代烷基，直链或支链的卤代烷氧基。
5.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双(氟磺酰基)酰亚胺锂、高氯酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、全氟烷基磺酸锂或全氟烷基磺酸酰甲基锂及含上述阴离子的钠盐；所述锂盐/钠盐在电解液中的浓度为0.1mol/L-3mol/L。
6.根据权利要求1所述的电解液，其中，该电解液的适用电极材料包括磷酸铁锂、磷酸钒锂、钴酸锂、三元氧化物、富锂正极及普鲁士蓝。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211214116.6A CN115360429B (zh) | 2022-09-30 | 2022-09-30 | 一种低温电池电解液及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211214116.6A CN115360429B (zh) | 2022-09-30 | 2022-09-30 | 一种低温电池电解液及其制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115360429A true CN115360429A (zh) | 2022-11-18 |
| CN115360429B CN115360429B (zh) | 2024-09-03 |
Family
ID=84008623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211214116.6A Active CN115360429B (zh) | 2022-09-30 | 2022-09-30 | 一种低温电池电解液及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115360429B (zh) |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102569885A (zh) * | 2011-12-29 | 2012-07-11 | 深圳新宙邦科技股份有限公司 | 锂离子电池用非水电解液及锂离子二次电池 |
| WO2016048104A1 (ko) * | 2014-09-26 | 2016-03-31 | 주식회사 엘지화학 | 비수성 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
| CN105576283A (zh) * | 2016-02-03 | 2016-05-11 | 东莞市凯欣电池材料有限公司 | 一种兼顾高低温性能的高电压电解液及使用该电解液的锂离子电池 |
| JP2017117684A (ja) * | 2015-12-25 | 2017-06-29 | セントラル硝子株式会社 | 非水電解液電池用電解液及びそれを用いた非水電解液電池 |
| WO2017152624A1 (zh) * | 2016-03-09 | 2017-09-14 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种电解液以及锂离子电池 |
| CN108808089A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-11-13 | 东莞市杉杉电池材料有限公司 | 一种磷酸锰铁锂电池及其电解液 |
| CN109860709A (zh) * | 2019-01-11 | 2019-06-07 | 杉杉新材料（衢州）有限公司 | 一种改善锂离子电池低温性能的电解液及包含该电解液的锂离子电池 |
| CN110048163A (zh) * | 2019-04-10 | 2019-07-23 | 中国科学院化学研究所 | 一种金属锂电池用阻燃电解液及其制备方法和应用 |
| JP2020047588A (ja) * | 2018-09-19 | 2020-03-26 | ペキン インスティテュート オブ コーポラティブ イノベーションＢＥＩＪＩＮＧ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ｏｆ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＶＥ ＩＮＮＯＶＡＴＩＯＮ | 二重機能のリチウムイオン電池の電解液の添加剤 |
| CN111261944A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-06-09 | 深圳市安一福科技有限公司 | 一种超低温安全的锂离子电池电解液 |
| CN111342134A (zh) * | 2020-03-13 | 2020-06-26 | 河南电池研究院有限公司 | 一种宽温域锂离子电池非水电解液及其制备方法 |
| CN112062715A (zh) * | 2020-08-27 | 2020-12-11 | 广州理文科技有限公司 | 一种新型三氟甲磺酰胺类锂盐及其制备方法与应用 |
| CN112531207A (zh) * | 2019-09-17 | 2021-03-19 | 杉杉新材料（衢州）有限公司 | 高电压锂离子电池用电解液及含该电解液的锂离子电池 |
| CN114094192A (zh) * | 2021-12-03 | 2022-02-25 | 宁德新能源科技有限公司 | 一种电解液、包含该电解液的电化学装置及电子装置 |
-
2022
- 2022-09-30 CN CN202211214116.6A patent/CN115360429B/zh active Active
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102569885A (zh) * | 2011-12-29 | 2012-07-11 | 深圳新宙邦科技股份有限公司 | 锂离子电池用非水电解液及锂离子二次电池 |
| WO2016048104A1 (ko) * | 2014-09-26 | 2016-03-31 | 주식회사 엘지화학 | 비수성 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
| JP2017117684A (ja) * | 2015-12-25 | 2017-06-29 | セントラル硝子株式会社 | 非水電解液電池用電解液及びそれを用いた非水電解液電池 |
| CN105576283A (zh) * | 2016-02-03 | 2016-05-11 | 东莞市凯欣电池材料有限公司 | 一种兼顾高低温性能的高电压电解液及使用该电解液的锂离子电池 |
| WO2017152624A1 (zh) * | 2016-03-09 | 2017-09-14 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种电解液以及锂离子电池 |
| CN108808089A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-11-13 | 东莞市杉杉电池材料有限公司 | 一种磷酸锰铁锂电池及其电解液 |
| JP2020047588A (ja) * | 2018-09-19 | 2020-03-26 | ペキン インスティテュート オブ コーポラティブ イノベーションＢＥＩＪＩＮＧ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ｏｆ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＶＥ ＩＮＮＯＶＡＴＩＯＮ | 二重機能のリチウムイオン電池の電解液の添加剤 |
| CN109860709A (zh) * | 2019-01-11 | 2019-06-07 | 杉杉新材料（衢州）有限公司 | 一种改善锂离子电池低温性能的电解液及包含该电解液的锂离子电池 |
| CN110048163A (zh) * | 2019-04-10 | 2019-07-23 | 中国科学院化学研究所 | 一种金属锂电池用阻燃电解液及其制备方法和应用 |
| CN112531207A (zh) * | 2019-09-17 | 2021-03-19 | 杉杉新材料（衢州）有限公司 | 高电压锂离子电池用电解液及含该电解液的锂离子电池 |
| CN111342134A (zh) * | 2020-03-13 | 2020-06-26 | 河南电池研究院有限公司 | 一种宽温域锂离子电池非水电解液及其制备方法 |
| CN111261944A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-06-09 | 深圳市安一福科技有限公司 | 一种超低温安全的锂离子电池电解液 |
| CN112062715A (zh) * | 2020-08-27 | 2020-12-11 | 广州理文科技有限公司 | 一种新型三氟甲磺酰胺类锂盐及其制备方法与应用 |
| CN114094192A (zh) * | 2021-12-03 | 2022-02-25 | 宁德新能源科技有限公司 | 一种电解液、包含该电解液的电化学装置及电子装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| RONGRONG MIAO ET AL.: "A new ether-based electrolyte for dendrite-free lithium-metal based rechargeable batteries", 《SCIENTIFIC REPORTS》, vol. 6, 16 February 2016 (2016-02-16), pages 1 - 9 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115360429B (zh) | 2024-09-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109818064A (zh) | 一种高温高电压非水电解液及含该非水电解液的锂离子电池 | |
| CN104022310B (zh) | 锂离子二次电池及含有该电解液的锂离子电池 | |
| CN111697264A (zh) | 一种高电压锂离子电池电解液 | |
| CN102082292A (zh) | 一种高温型锂离子电池电解液及锂离子电池 | |
| CN109065950A (zh) | 一种基于表面活性剂的低温锂离子电池电解液及锂离子电池 | |
| CN113506913B (zh) | 一种钠离子电池电解液及其在钠离子电池中的应用 | |
| CN111584936A (zh) | 电解液及其制备方法 | |
| CN115275356A (zh) | 一种耐高低温电解液及其制备方法 | |
| CN112086685B (zh) | 三锂盐-四元溶剂体系性能互补型5v锂离子电池电解液 | |
| CN112615056B (zh) | 一种用于制备电解液的添加剂组合物、及包含添加剂组合物的电解液、锂离子二次电池 | |
| CN101017918A (zh) | 能超低温放电的锂离子电池的电解液及其锂离子电池 | |
| CN116231089A (zh) | 一种局部高浓的离子液体改性电解液及其制备方法和应用 | |
| CN115663281A (zh) | 一种含氯代烃类稀释剂的不可燃局部高浓度离子液体电解液及应用 | |
| CN114614096B (zh) | 一种快充型电解液及其在锂离子电池中的应用 | |
| CN113659211B (zh) | 一种锂电池用腈类稀释高浓的快充型电解液及其应用 | |
| CN113471525B (zh) | 一种用于磷酸铁锂电池的宽温型电解液 | |
| CN115360429B (zh) | 一种低温电池电解液及其制备方法和应用 | |
| CN115312867A (zh) | 一种高性能低温电解液及其在锂/钠离子电池中的应用 | |
| CN114665157A (zh) | 一种电解液及锂离子电池 | |
| CN113140801A (zh) | 一种低温快充型锂离子电池电解液及其制备方法 | |
| CN111092264A (zh) | 一种高电压电解液及含有该电解液的锂离子电池 | |
| CN113506912B (zh) | 一种钠离子电池电解液及其在钠离子电池中的应用 | |
| CN114335729B (zh) | 一种锂电池用高电压添加剂及电解液 | |
| CN116404236B (zh) | 一种铌基低温锂离子电池 | |
| CN114583276B (zh) | 一种高浸润性电解液及其制备方法 |
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 | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 215300 Floor 2, Building 1, No. 399, Jingtang South Road, Qiandeng Town, Kunshan City, Suzhou, Jiangsu Province Applicant after: Suzhou Dega Energy Technology Co.,Ltd. Address before: 215300 Floor 2, Building 1, No. 399, Jingtang South Road, Qiandeng Town, Kunshan City, Xuzhou City, Jiangsu Province Applicant before: Suzhou Dega Energy Technology Co.,Ltd. |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |