一种高能量密度电池用电解液及其制备方法与流程

1.本发明属于电解液技术领域，具体涉及一种高能量密度电池用电解液及其制备方法。


背景技术：

2.在商业化二次电池中，锂离子电池的比能量最高、循环性能最好，而且因其电极材料选择的多样性，作为储能电池具有广阔的发展前景。但随着科技的进步及市场的不断发展，对电池能量密度的需求日益迫切，因此提升锂电池的能量密度成为又一项困扰科研工作者的新的课题。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的第一个技术问题是：
4.提供一种高能量密度电池用电解液。
5.本发明所要解决的第二个技术问题是：
6.提供一种上述高能量密度电池用电解液的制备方法。
7.本发明所要解决的第三个技术问题是：
8.本发明还提出一种锂离子电池，上述的锂离子电池包括正极、负极、隔膜和高能量密度电池用电解液。
9.为了解决上述第一个技术问题，本发明采用的技术方案为：
10.一种高能量密度电池用电解液，包括锂盐、钾盐、第一添加剂和第二添加剂；
11.上述钾盐中含有氟基；
12.上述锂盐、钾盐、第一添加剂和第二添加剂的重量份比为2
‑
6:1
‑
3:2
‑
7:1
‑
3。
13.根据本发明的一种实施方式，上述锂盐包括四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟甲基磺酸锂、双氟草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂和二草酸硼酸锂中的至少一种。
14.根据本发明的一种实施方式，上述钾盐包括双氟磺酰亚胺钾与三氟甲磺酸钾。
15.上述双氟磺酰亚胺钾与三氟甲磺酸钾能与电解液中的水分子反应，降低水分子的电化学活性，抑制水分子在电极表面分解，降低锂离子的水合作用，抑制锂离子在溶解与沉积中形成枝晶。
16.根据本发明的一种实施方式，上述第一添加剂为三(六氟异丙基)磷酸酯与1,3
‑
丙烯基
‑
磺酸内酯。
17.三(六氟异丙基)磷酸酯在相对较低的电位下氧化分解，并能够在正极表面形成稳定且均一性好的界面膜，减少了电极与正极材料之间副反应的发生，从而有效地改善了高能量密度正极材料的电化学性能。
18.1,3
‑
丙烯基
‑
磺酸内酯有助于形成阻抗低、稳定性高的负极sei膜，同时减少电解液与负极的反应。
19.根据本发明的一种实施方式，上述第二添加剂包括尿素、磺酰胺、氯化钠、醋酸钠、
十二烷基硫酸钠、硫脲、环丁砜和2
‑
甲基呋喃。
20.通过加入氯化钠与醋酸钠，使得阳离子与锂离子之间产生静电作用，从而进一步缓解锂枝晶的生长。
21.上述尿素、磺酰胺和硫脲可以提供孤对电子与电解液中锂离子空轨道相互作用，从而在一定程度上束缚锂离子，从而进一步解决锂枝晶问题。
22.十二烷基硫酸钠为表面活性剂。
23.根据本发明的一种实施方式，上述锂盐的摩尔浓度为0.2
‑
4mol/l。
24.为了解决上述第二个技术问题，本发明采用的技术方案为：
25.一种制备上述高能量密度电池用电解液的方法，包括以下步骤：
26.s1将上述钾盐和上述第二添加剂混合，加入水/非水溶剂，得到混合溶液；
27.s2将锂盐加入步骤s1所得到的混合溶剂中，再添加第一添加剂，得到上述一种高能量密度电池用电解液。
28.本发明还提出一种锂离子电池，上述的锂离子电池包括正极、负极、隔膜和高能量密度电池用电解液。
29.上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：
30.(1)用本发明的上述电解液制备的电池，能量密度达到了170
‑
203(wh/k)；
31.(2)本发明提供的高能量密度电池用电解液，具有较好的耐氧化、耐高温及安全特性；
32.(3)本发明的高能量密度电池用电解液制备工艺不复杂，所用原料经济合理，适用于工业生产。
具体实施方式
33.为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。
34.下述第二添加剂为尿素、磺酰胺、十二烷基硫酸钠、硫脲、氯化钠、醋酸钠、环丁砜和2
‑
甲基呋喃混合物，其中尿素、磺酰胺、十二烷基硫酸钠、硫脲、氯化钠、醋酸钠、环丁砜和2
‑
甲基呋喃的重量份比为1:4:3:1:2:2:1:1。
35.实施例1
36.s1将0.5重量份的上述双氟磺酰亚胺钾与0.5重量份的三氟甲磺酸钾和1重量份的上述第二添加剂混合，加入水，得到混合溶液；
37.s2将2重量份的四氟硼酸锂加入步骤s1所得到的混合溶剂中，再添加1重量份的三(六氟异丙基)磷酸酯与1重量份的1,3
‑
丙烯基
‑
磺酸内酯，得到上述一种高能量密度电池用电解液。
38.实施例2
39.s1将1重量份的上述双氟磺酰亚胺钾与2重量份的三氟甲磺酸钾和3重量份的上述第二添加剂混合，加入水，得到混合溶液；
40.s2将6重量份的四氟硼酸锂加入步骤s1所得到的混合溶剂中，再添加4重量份的三(六氟异丙基)磷酸酯与3重量份的1,3
‑
丙烯基
‑
磺酸内酯，得到上述一种高能量密度电池用电解液。
41.对比例
42.s1将3重量份的上述氯化钾和3重量份的上述第二添加剂混合，加入水，得到混合溶液；
43.s2将6重量份的四氟硼酸锂加入步骤s1所得到的混合溶剂中，得到一种电解液。
44.性能测试：
45.将上述实施例1
‑
2与对比例的电解液分别用于制备电池，然后对电池的性能进行测试。
[0046] 内阻/mω容量/mah能量密度/wh/k实施例13.37900192实施例24.28200170对比例86120126
[0047]
以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。


技术特征：
1.一种高能量密度电池用电解液，其特征在于：包括锂盐、钾盐、第一添加剂和第二添加剂；所述钾盐中含有氟基；所述锂盐、钾盐、第一添加剂和第二添加剂的重量份比为2
‑
6:1
‑
3:2
‑
7:1
‑
3。2.根据权利要求1所述的一种高能量密度电池用电解液，其特征在于：所述锂盐包括四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟甲基磺酸锂、双氟草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂和二草酸硼酸锂中的至少一种。3.根据权利要求1所述的一种高能量密度电池用电解液，其特征在于：所述钾盐包括双氟磺酰亚胺钾与三氟甲磺酸钾。4.根据权利要求1所述的一种高能量密度电池用电解液，其特征在于：所述第一添加剂为三(六氟异丙基)磷酸酯与1,3
‑
丙烯基
‑
磺酸内酯。5.根据权利要求1所述的一种高能量密度电池用电解液，其特征在于：所述第二添加剂包括尿素、磺酰胺、十二烷基硫酸钠、硫脲、氯化钠、醋酸钠、环丁砜和2
‑
甲基呋喃。6.根据权利要求1所述的一种高能量密度电池用电解液，其特征在于：所述锂盐的摩尔浓度为0.2
‑
4mol/l。7.一种制备如权利要求1至6任一项所述的一种高能量密度电池用电解液的方法，其特征在于：包括以下步骤：s1将所述钾盐和所述第二添加剂混合，加入水/非水溶剂，得到混合溶液；s2将所述锂盐加入步骤s1所得到的所述混合溶剂中，再添加所述第一添加剂，得到所述一种高能量密度电池用电解液。8.一种含有权利要求1
‑
6任一权利要求所述的高能量密度电池用电解液的锂离子电池，其特征在于：所述的锂离子电池包括正极、负极、隔膜和高能量密度电池用电解液。

技术总结
本发明公开了一种高能量密度电池用电解液及其制备方法，包括锂盐、钾盐、第一添加剂和第二添加剂；上述钾盐中含有氟基；上述锂盐、钾盐、第一添加剂和第二添加剂的重量份比为2


技术研发人员：邵俊华 李海杰 张利娟 孔东波 王郝为 郭飞 闫国锋 宋东亮 王亚洲 侯红歧 谢佳庆 韩飞 乔文忠
受保护的技术使用者：湖南法恩莱特新能源科技有限公司
技术研发日：2021.08.20
技术公布日：2021/12/6