一種含有電聚合抗過充添加劑的電解液及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于鋰電池材料的技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種含有電聚合抗過充添加劑的電解液及其制備方法。電解液按照重量分?jǐn)?shù)包括以下物質(zhì):電解質(zhì)鋰鹽5?50份,碳酸酯類和醚類有機溶劑30?100份,功能添加劑0.5?5份,電聚合抗過充添加劑1?10份;所述電聚合抗過充添加劑為氟代苯甲醚。一定量的該電聚合抗過充添加劑對電池的電化學(xué)性能影響較小,通過在電解質(zhì)溶液中添加該種電聚合抗過充添加劑,電芯過充至4.5V時,該種電聚合抗過充添加劑在電池正極上發(fā)生電氧化聚合形成具有一定導(dǎo)電性的聚合物膜,使得內(nèi)部微短路,將電池的過充電流直接消耗掉,從而提高鋰離子電池的安全性。
【專利說明】
-種含有電聚合抗過充添加劑的電解液及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于裡電池材料的技術(shù)領(lǐng)域,設(shè)及一種電解液及其制備方法,尤其設(shè)及一 種含有電聚合抗過充添加劑的電解液及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于裡離子電池高比能量和長壽命等優(yōu)勢,使得其在便攜式電子設(shè)備及動力、儲 能設(shè)備應(yīng)用日益普及,然而目前多數(shù)裡電池使用的電解質(zhì)為易燃的碳酸醋(酸)的混合溶劑 體系,在裡離子電池被濫用時,易發(fā)生破裂、燃燒或者爆炸引起安全問題,制約裡電池向大 型化、高能化方向發(fā)展的瓶頸。
[0003] 為了提升裡電池的使用安全性能,通過在電解液中添加安全性添加劑,在電池過 充到一定電壓時,該種高安全添加劑在電池正極上發(fā)生電氧化聚合,形成具有一定導(dǎo)電性 的聚合物膜,使得內(nèi)部微短路,將電池的過充電流直接消耗掉,從而提高裡離子電池的安全 性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)不足,提供一種含有電聚合抗過充添加劑的電解液及其制備 方法。為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0005] 一釉含有由聚合坑討布添加劑的由値漏.按照重音A擲.包括W下物質(zhì);
[0006]
[0007]所述電聚合抗過充添加劑為氣代苯甲酸,所述電聚合抗過充添加劑的結(jié)構(gòu)通式 為:
[000引
[0009] 在鄰位、間位或者對位,較優(yōu)選的是氣元素在鄰位的鄰氣苯甲 酸(簡乘
[0010]
[0011]作為優(yōu)選,所述電解質(zhì)裡鹽為六氣憐酸裡化iPF6),四氣棚酸裡化iBF4),S氣甲橫 酸裡化iS03CF3),二草酸棚酸裡化iBOB),雙氣草酸棚酸裡化iODFB)中的至少一種。
[0012] 作為優(yōu)選,所述碳酸醋類有機溶劑為環(huán)狀碳酸醋或鏈狀碳酸醋,所述環(huán)狀碳酸醋 為碳酸乙締醋、碳酸丙締醋或丫-下內(nèi)醋中的至少一種,所述鏈狀碳酸醋為碳酸二甲醋、碳 酸二乙醋、碳酸甲基乙基醋W及碳數(shù)為3-8的直鏈或支鏈脂肪單醇與碳酸合成的碳酸醋衍 生物中的至少一種,所述酸類有機溶劑為四氨巧喃、乙二醇二甲酸或1,3-二氧環(huán)戊燒中的 至少一種。
[0013] 作為優(yōu)選,所述功能添加劑為碳酸亞乙締醋、碳酸乙締亞乙醋、氣代碳酸乙締醋、 1,3-(1-丙締)橫內(nèi)醋中的至少一種。
[0014] -種制備上述含有電聚合抗過充添加劑的電解液的方法,包括W下步驟:
[0015] (1)將電聚合抗過充添加劑使用4A或5A分子篩除水20-30小時,至電聚合抗過充添 加劑含水量降至IOppm,得到電聚合抗過充添加劑a;
[0016] (2)將物質(zhì)a過濾,取上清液,得到電聚合抗過充添加劑b;
[0017] (3)將電聚合抗過充添加劑b、碳酸醋類和酸類有機溶劑、功能添加劑混合并攬拌 至均勻,然后在無水無氧手套箱中將裡鹽緩慢加入,配成含有電聚合抗過充添加劑的電解 液。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果在于,經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),一定量的該電聚合 抗過充添加劑對電池的電化學(xué)性能影響較小,通過在電解質(zhì)溶液中添加該種電聚合抗過充 添加劑,電忍過充至4.5V時,該種電聚合抗過充添加劑在電池正極上發(fā)生電氧化聚合形成 具有一定導(dǎo)電性的聚合物膜,使得內(nèi)部微短路,將電池的過充電流直接消耗掉,從而提高裡 離子電池的安全性。
【附圖說明】
[0019] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案,下面將對實施例描述中所需要使用 的附圖作一簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例,對于本領(lǐng) 域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下,還可W根據(jù)運些附圖獲得其他的 附圖。
[0020] 圖一為使用實施例13制得的電解液的石墨/鉆酸裡電池(2Ah)與未加電聚合抗過 充添加劑電解液電池(2Ah)的IC倍率下的循環(huán)性能檢測結(jié)果。圖二是使用實施例13制得的 電解液的石墨/鉆酸裡電池(2Ah)與未加電聚合抗過充添加劑電解液電池(2Ah)的1C倍率下 過充(截止電壓為10V)曲線圖。
【具體實施方式】
[0021] 為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點,下面結(jié)合具體實施例對 本發(fā)明做進(jìn)一步說明。需要說明的是,在不沖突的情況下,本申請的實施例及實施例中的特 征可W相互組合。
[0022] 在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)W便于充分理解本發(fā)明,但是,本發(fā)明還可 W采用不同于在此描述的其他方式來實施,因此,本發(fā)明并不限于下面公開說明書的具體 實施例的限制。
[0023] 實施例1,本實施例提供一種含有電聚合抗過充添加劑的電解液及其制備方法。
[0024] 將碳酸乙締醋化C)、碳酸二甲醋(DMC)、碳酸甲乙醋(EMC)按照質(zhì)量比1:1:1混合冷 卻,緩慢加入六氣憐酸裡,配制六氣憐酸裡濃度為Imol/L的電解液,待完全溶解后,按照電 解液總質(zhì)量計算添加1%碳酸亞乙締醋、2%1,3-丙橫酸內(nèi)醋和1%的上述電聚合抗過充添 加劑,而后充分?jǐn)埌瑁苽涞玫窖e電池電解液,最后進(jìn)行相容性實驗和電導(dǎo)率測試,結(jié)果參 見表1。
[0025] 實施例2,本實施例提供一種含有電聚合抗過充添加劑的電解液及其制備方法。
[0026] 將碳酸乙締醋化C)、碳酸二甲醋(DMC)、碳酸甲乙醋(EMC)按照質(zhì)量比1:1:1混合冷 卻,緩慢加入六氣憐酸裡,配制六氣憐酸裡濃度為Imol/L的電解液,待完全溶解后,按照電 解液總質(zhì)量計算添加1%碳酸亞乙締醋、2%1,3-丙橫酸內(nèi)醋和5%的上述電聚合抗過充添 加劑,而后充分?jǐn)埌瑁苽涞玫窖e電池電解液,最后進(jìn)行相容性實驗和電導(dǎo)率測試,結(jié)果參 見表1。
[0027] 實施例3,本實施例提供一種含有電聚合抗過充添加劑的電解液及其制備方法。 [002引將碳酸乙締醋化C)、碳酸二甲醋(DMC)、碳酸甲乙醋(EMC)按照質(zhì)量比1:1:1混合冷 卻,緩慢加入六氣憐酸裡,配制六氣憐酸裡濃度為Imol/L的電解液,待完全溶解后,按照電 解液總質(zhì)量計算添加1%碳酸亞乙締醋、2%1,3-丙橫酸內(nèi)醋和10%的上述電聚合抗過充添 加劑,而后充分?jǐn)埌?,制備得到裡電池電解液,最后進(jìn)行相容性實驗和電導(dǎo)率測試,結(jié)果參 見表1。
[0029] 實施例4,本實施例提供一種含有電聚合抗過充添加劑的電解液及其制備方法。
[0030] 將碳酸乙締醋化C)、碳酸二甲醋(DMC)、碳酸甲乙醋(EMC)按照質(zhì)量比1:1:1混合冷 卻,緩慢加入六氣憐酸裡,配制六氣憐酸裡濃度為Imol/L的電解液,待完全溶解后,按照電 解液總質(zhì)量計算添加1%碳酸亞乙締醋、2%1,3-丙橫酸內(nèi)醋和20%的上述電聚合抗過充添 加劑,而后充分?jǐn)埌?,制備得到裡電池電解液,最后進(jìn)行相容性實驗和電導(dǎo)率測試,結(jié)果參 見表1。
[0031] 實施例5,本實施例提供一種含有電聚合抗過充添加劑的電解液及其制備方法。
[0032] 將碳酸乙締醋化C)、碳酸二甲醋(DMC)、碳酸甲乙醋(EMC)按照質(zhì)量比1:1:1混合冷 卻,緩慢加入六氣憐酸裡,配制六氣憐酸裡濃度為1.5mol/L的電解液,待完全溶解后,按照 電解液總質(zhì)量計算添加1%碳酸亞乙締醋、2%1,3-丙橫酸內(nèi)醋和1%的上述電聚合抗過充 添加劑,而后充分?jǐn)埌瑁苽涞玫窖e電池電解液,最后進(jìn)行相容性實驗和電導(dǎo)率測試,結(jié)果 參見表1。
[0033] 實施例6,本實施例提供一種含有電聚合抗過充添加劑的電解液及其制備方法。
[0034] 將碳酸乙締醋化C)、碳酸二甲醋(DMC)、碳酸甲乙醋(EMC)按照質(zhì)量比1:1:1混合冷 卻,緩慢加入六氣憐酸裡,配制六氣憐酸裡濃度為1.5mol/L的電解液,待完全溶解后,按照 電解液總質(zhì)量計算添加1%碳酸亞乙締醋、2%1,3-丙橫酸內(nèi)醋和5%的上述電聚合抗過充 添加劑,而后充分?jǐn)埌瑁苽涞玫窖e電池電解液,最后進(jìn)行相容性實驗和電導(dǎo)率測試,結(jié)果 參見表1。
[0035] 實施例7,本實施例提供一種含有電聚合抗過充添加劑的電解液及其制備方法。
[0036] 將碳酸乙締醋化C)、碳酸二甲醋(DMC)、碳酸甲乙醋(EMC)按照質(zhì)量比1:1:1混合冷 卻,緩慢加入六氣憐酸裡,配制六氣憐酸裡濃度為1.5mol/L的電解液,待完全溶解后,按照 電解液總質(zhì)量計算添加1%碳酸亞乙締醋、2%1,3-丙橫酸內(nèi)醋和10%的上述電聚合抗過充 添加劑,而后充分?jǐn)埌瑁苽涞玫窖e電池電解液,最后進(jìn)行相容性實驗和電導(dǎo)率測試,結(jié)果 參見表1。
[0037]實施例8,本實施例提供一種含有電聚合抗過充添加劑的電解液及其制備方法。 [003引將碳酸乙締醋化C)、碳酸二甲醋(DMC)、碳酸甲乙醋(EMC)按照質(zhì)量比1:1:1混合冷 卻,緩慢加入六氣憐酸裡,配制六氣憐酸裡濃度為1.5mol/L的電解液,待完全溶解后,按照 電解液總質(zhì)量計算添加1%碳酸亞乙締醋、2%1,3-丙橫酸內(nèi)醋和20%的上述電聚合抗過充 添加劑,而后充分?jǐn)埌?,制備得到裡電池電解液,最后進(jìn)行相容性實驗和電導(dǎo)率測試,結(jié)果 參見表1。
[0039] 實施例9,本實施例提供一種含有電聚合抗過充添加劑的電解液及其制備方法。
[0040] 將碳酸乙締醋化C)、碳酸二甲醋(DMC)、碳酸甲乙醋(EMC)按照質(zhì)量比1:1:1混合冷 卻,緩慢加入六氣憐酸裡,配制六氣憐酸裡濃度為2mol/L的電解液,待完全溶解后,按照電 解液總質(zhì)量計算添加1%碳酸亞乙締醋、2%1,3-丙橫酸內(nèi)醋和1%的上述電聚合抗過充添 加劑,而后充分?jǐn)埌?,制備得到裡電池電解液,最后進(jìn)行相容性實驗和電導(dǎo)率測試,結(jié)果參 見表1。
[0041 ]實施例10,本實施例提供一種含有電聚合抗過充添加劑的電解液及其制備方法。
[0042] 將碳酸乙締醋化C)、碳酸二甲醋(DMC)、碳酸甲乙醋(EMC)按照質(zhì)量比1:1:1混合冷 卻,緩慢加入六氣憐酸裡,配制六氣憐酸裡濃度為2mol/L的電解液,待完全溶解后,按照電 解液總質(zhì)量計算添加1%碳酸亞乙締醋、2%1,3-丙橫酸內(nèi)醋和5%的上述電聚合抗過充添 加劑,而后充分?jǐn)埌?,制備得到裡電池電解液,最后進(jìn)行相容性實驗和電導(dǎo)率測試,結(jié)果參 見表1。
[0043] 實施例11,本實施例提供一種含有電聚合抗過充添加劑的電解液及其制備方法。
[0044] 將碳酸乙締醋化C)、碳酸二甲醋(DMC)、碳酸甲乙醋(EMC)按照質(zhì)量比1:1:1混合冷 卻,緩慢加入六氣憐酸裡,配制六氣憐酸裡濃度為2mol/L的電解液,待完全溶解后,按照電 解液總質(zhì)量計算添加1%碳酸亞乙締醋、2%1,3-丙橫酸內(nèi)醋和10%的上述電聚合抗過充添 加劑,而后充分?jǐn)埌?,制備得到裡電池電解液,最后進(jìn)行相容性實驗和電導(dǎo)率測試,結(jié)果參 見表1。
[0045] 實施例12,本實施例提供一種含有電聚合抗過充添加劑的電解液及其制備方法。
[0046] 將碳酸乙締醋化C)、碳酸二甲醋(DMC)、碳酸甲乙醋(EMC)按照質(zhì)量比1:1:1混合冷 卻,緩慢加入六氣憐酸裡,配制六氣憐酸裡濃度為2mol/L的電解液,待完全溶解后,按照電 解液總質(zhì)量計算添加1%碳酸亞乙締醋、2%1,3-丙橫酸內(nèi)醋和20%的上述電聚合抗過充添 加劑,而后充分?jǐn)埌?,制備得到裡電池電解液,最后進(jìn)行相容性實驗和電導(dǎo)率測試,結(jié)果參 見表1。
[0047] 比較例1,本比較例采用傳統(tǒng)方法制備電解液。將碳酸乙締醋化C)、碳酸二甲醋 (DMC)、碳酸甲乙醋化MC)按照質(zhì)量比1:1:1混合冷卻,緩慢加入六氣憐酸裡,配制六氣憐酸 裡濃度為Imol/L的電解液,待完全溶解后,按照電解液總質(zhì)量計算添加1%碳酸亞乙締醋、 2%1、3-丙橫酸內(nèi)醋,而后充分?jǐn)埌?,制備得到裡電池電解液,最后進(jìn)行相容性實驗和電導(dǎo) 率測試,結(jié)果參見表1。
[0048] 比較例2,本比較例采用傳統(tǒng)方法制備電解液。將碳酸乙締醋化C)、碳酸二甲醋 (DMC)、碳酸甲乙醋化MC)按照質(zhì)量比1:1:1混合冷卻,緩慢加入六氣憐酸裡,配制六氣憐酸 裡濃度為I. 5mol/L的電解液,待完全溶解后,按照電解液總質(zhì)量計算添加1%碳酸亞乙締 醋、2%1、3-丙橫酸內(nèi)醋,而后充分?jǐn)埌?,制備得到裡電池電解液,最后進(jìn)行相容性實驗和電 導(dǎo)率測試,結(jié)果參見表1。
[0049] 比較例3,本比較例采用傳統(tǒng)方法制備電解液。將碳酸乙締醋化C)、碳酸二甲醋 (DMC)、碳酸甲乙醋化MC)按照質(zhì)量比1:1:1混合冷卻,緩慢加入六氣憐酸裡,配制六氣憐酸 裡濃度為2mol/L的電解液,待完全溶解后,按照電解液總質(zhì)量計算添加1%碳酸亞乙締醋、 2%1、3-丙橫酸內(nèi)醋,而后充分?jǐn)埌?,制備得到裡電池電解液,最后進(jìn)行相容性實驗和電導(dǎo) 率測試,結(jié)果參見表1。
[0050] 相容性實驗:將該種電聚合抗過充添加劑與電解液裡鹽、溶劑和其他功能添加劑 調(diào)制成有機系電解液,攬拌化,于25°C下靜置5小時,觀察電解液狀態(tài),結(jié)果如表1所示,該種 電聚合抗過充添加劑加入到裡電池電解液中可均勻存在。
[0051 ] 電導(dǎo)率測試:采用雷磁DDSJ-308A電導(dǎo)率儀測試在25°C下,對實施例1-12與比較例 1-3所配制的裡電池電解液進(jìn)行電導(dǎo)率測試。
[0052]表1實施例1-12所制得的含有電聚合抗過充添加劑的電解液與比較例1-3所制得 的電解液性能檢測結(jié)果比較
[0化31
[C
[0055]由表1可知,本發(fā)明電聚合抗過充添加劑與電解液有機溶劑和裡鹽相容性良好,同 時,添加該種添加劑與未加該種添加劑電解液電導(dǎo)率相比較可W看出,在裡鹽含量較低時, 由于該種添加劑的加入會稍微降低體系的電導(dǎo)率,當(dāng)裡鹽含量較高時,該種添加劑的引入 會提升體系的電導(dǎo)率,總而言之,小于5%的電聚合抗過充添加劑的添加,對其電導(dǎo)率影響 較小。
[0056] 實施例13,本實施例電忍使用的電解液制備方法為:在含有IMLiPFs的質(zhì)量比1:1: 1的碳酸乙締醋、碳酸二甲醋和碳酸甲乙醋的電解液中加入總質(zhì)量5%的D0,空白電忍使用 的為不含添加劑的電解液。圖一是使用該電解液的石墨/鉆酸裡電池(2Ah)與未加該電聚合 抗過充添加劑電解液電池(2Ah)的IC倍率下的循環(huán)性能。圖二是使用該電解液的石墨/鉆酸 裡電池(2Ah)與未加該電聚合抗過充添加劑電解液電池(2Ah)的IC倍率下過充(截止電壓為 10V)曲線圖。
[0057] 由圖1可知,經(jīng)過100周IC倍率循環(huán)W后,使用含5%C1抗過充添加劑電解液的2#電 池容量保持率約98.7%,不使用該添加劑電解液的1#電池容量保持率約為99.1 %,從而可 W看出,添加抗過充添加劑的電解液對電池的電化學(xué)性能影響較小。
[0化引由圖2可知,空白電池過充至4310. SmAh(即129.3min),達(dá)到截止電壓,測試時電忍 爆炸起火;而使用含5%抗過充添加劑電池過充至5.17V后電壓逐漸降低,電忍氣脹75%,未 發(fā)生爆炸現(xiàn)象。由此可看出添加該種添加劑的電解液達(dá)到防止電池過充時安全事故的發(fā) 生,從而達(dá)到提高電池安全性能的效果。
[0059] W上所述,僅是本發(fā)明的較佳實施例而已,并非是對本發(fā)明作其它形式的限制,任 何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述掲示的技術(shù)內(nèi)容加 W變更或改型為等同變化的等 效實施例應(yīng)用于其它領(lǐng)域,但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容,依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì) 對W上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型,仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種含有電聚合抗過充添加劑的電解液,其特征在于,按照重量分?jǐn)?shù)包括W下物質(zhì): 電解質(zhì)裡鹽 5-50份, 碳酸醋類和醜類有機溶劑 3:0-100紛, 功能添加劑 0 5-5份, 電聚合抗過充添加劑 1-10徐; 所述電聚合抗過充添加劑為氣代苯甲酸,所述電聚合抗過充添加劑的結(jié)構(gòu)通式為:2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含有電聚合抗過充添加劑的電解液,其特征在于,所述電 解質(zhì)裡鹽為六氣憐酸裡,四氣棚酸裡,Ξ氣甲橫酸裡,二草酸棚酸裡,雙氣草酸棚酸裡中的 至少一種。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含有電聚合抗過充添加劑的電解液,其特征在于,所述碳 酸醋類有機溶劑為環(huán)狀碳酸醋或鏈狀碳酸醋,所述環(huán)狀碳酸醋為碳酸乙締醋、碳酸丙締醋 或丫-下內(nèi)醋中的至少一種,所述鏈狀碳酸醋為碳酸二甲醋、碳酸二乙醋、碳酸甲基乙基醋 W及碳數(shù)為3-8的直鏈或支鏈脂肪單醇與碳酸合成的碳酸醋衍生物中的至少一種,所述酸 類有機溶劑為四氨巧喃、乙二醇二甲酸或1,3-二氧環(huán)戊燒中的至少一種。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種含有電聚合抗過充添加劑的電解液,其特征在于,所述功 能添加劑為碳酸亞乙締醋、碳酸乙締亞乙醋、氣代碳酸乙締醋、1,3-(1-丙締)橫內(nèi)醋中的至 少一種。5. -種制備權(quán)利要求1-4任意一項所述含有電聚合抗過充添加劑的電解液的方法,其 特征在于,包括W下步驟: (1) 將電聚合抗過充添加劑使用4A或5A分子篩除水20-30小時,至電聚合抗過充添加劑 含水量降至lOppm,得到電聚合抗過充添加劑a; (2) 將物質(zhì)a過濾,取上清液,得到電聚合抗過充添加劑b; (3) 將電聚合抗過充添加劑b、碳酸醋類和酸類有機溶劑、功能添加劑混合并攬拌至均 勻,然后在無水無氧手套箱中將裡鹽緩慢加入,配成含有電聚合抗過充添加劑的電解液。
【文檔編號】H01M10/0567GK105845970SQ201610327334
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】趙志華, 王吉峰, 任海, 任加興, 劉永, 劉子磊
【申請人】山東海容電源材料有限公司