一种全氟聚醚锂离子电池电解液的制备方法

1.本发明属于锂离子电池电解液技术领域，具体涉及一种全氟聚醚锂离子电池电解液。


背景技术：

2.电解液是锂离子电池重要组成部分之一，电解液的选用对电池的总体性能有很大的影响，常见的电解液溶剂大多为碳酸酯类电解液，在日常使用中可能会出现不良的安全隐患，导致锂离子电池自燃现象，严重时会出现爆炸。鉴于安全性考虑，需要寻求一种闪点高、不易燃的电解液应用于锂离子电池中。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于制备一种全氟聚醚锂离子电池电解液，以解决锂离子电池安全性问题。
4.为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
5.制备一种全氟聚醚锂离子电解液，包括锂盐和全氟聚醚溶剂。
6.本发明的实例中，所述锂盐可为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、二氟磷酸锂中的一种或几种。
7.本发明的实例中，所述的锂盐占锂离子电池电解液的质量分数的10～25％。
8.本发明的实例中，所述的锂离子电池电解液溶剂为全氟聚醚，该全氟聚醚的结构通式为：
[0009][0010]
其中，r1选择羟基和乙酸酯基中的一种，r2选择c
1-c8上含有缩聚物、苯环、酯基的一种或几种。选择ch2cf2o(cf2cf2o)m(cf2o)ncf2ch2和(ch2ch2o)qch2cf2o-(cf2cf2o)m(cf2o)ncf2ch2(och2ch2)q中的一种。
[0011]
所述的结构简式为下列结构简式中的一个：
[0012]
hoch2cf2o(cf2cf2o)m(cf2o)ncf2ch2oocch2cooch2cf2o(cf2cf2o)m(cf2o)ncf2c-h2oh
[0013]
ch3cooch2cf2o(cf2cf2o)m(cf2o)ncf2ch2och2och2cf2o(cf2cf2o)m(cf2o)ncf
2-ch2oocch3[0014]
hoch2cf2o(cf2cf2o)m(cf2o)ncf2ch2oocc6h4cooch2cf2o(cf2cf2o)m(cf2o)ncf
2-ch2oh，(-c6h
4-，苯环)
[0015]
ho(ch2ch2o)rch2cf2o(cf2cf2o)m(cf2o)ncf2ch2oocch2cooch2cf2o(cf2cf2o)
m-(cf2o)ncf2ch2(och2ch2)roh
[0016]
ch3coo(ch2ch2o)rch2cf2o(cf2cf2o)m(cf2o)ncf2ch2och2och2cf2o(cf2cf2o)
m-(cf2o)ncf2ch2(och2ch2)roocch3[0017]
ho(ch2ch2o)rch2cf2o(cf2cf2o)m(cf2o)ncf2ch2oocc6h4cooch2cf2o(cf2cf2o)
m-(cf2o)ncf2ch2(och2ch2)roh，(-c6h
4-，苯环)
[0018]
进一步，所述锂离子电池电解液的制备方法包括以下步骤：
[0019]
步骤(1)，将全氟聚醚双端醇、催化剂与缚酸剂置于三口烧瓶中，于室温下缓慢滴加酰氯，后升温反应一定时间后停止。
[0020]
步骤(2)，将制备得到的混合物进行洗涤、过滤、蒸馏得到所需的产物。
[0021]
步骤(3)，将锂盐置于步骤(2)的产物中搅拌，整体转移至真空干燥箱中升温直至完全溶解，取出于室温下密封得到锂离子电池电解液。
[0022]
进一步，所述步骤(1)的全氟聚醚双端醇为e10h、e10h-och2o、d10h和d10h-och2o的任意一种，结构式分别为ho(ch2ch2o)rch2cf2o(cf2cf2o)m(cf2o)ncf2ch2、hoch2cf2o(cf2cf2o)m(cf2o)ncf2ch2och2och2cf2o(cf2cf2o)m(cf2o)ncf2ch2oh、ho-(ch2ch2o)rch2cf2o(cf2cf2o)m(cf2o)ncf2ch2och2och2cf2o(cf2cf2o)m(cf2o)ncf2ch
2-(och2ch2)roh和hoch2cf2o(cf2cf2o)m(cf2o)ncf2ch2oh。
[0023]
进一步，所述步骤(1)的酰氯为乙酰氯、丙二酰氯、对苯二甲酰氯中的一种。
[0024]
相对于现有技术，本发明所述的一种全氟聚醚锂离子电池电解液的制备方法具以下优势：
[0025]
本发明所述的一种全氟聚醚锂离子电池电解液具有闪点高，不燃，使用温度范围宽，应用于锂离子电池可达到安全的使用效果。
具体实施方式
[0026]
为使本发明所解决的技术问题、实施方案更加明确，结合以下实施例，对本发明采取进一步详细描述。以下实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的权利要求做任何限定。
[0027]
实施例1：
[0028]
一种全氟聚醚锂离子电池电解液的制备方法包括如下步骤：
[0029]
(1)将5g(3.81mmol)的d10h、0.1g(0.82mmol)的4-二甲氨基吡啶及0.3g(2.94mmol)的三乙胺加入至100ml的三口烧瓶中，搅拌后滴加0.27g(1.47mmol)的丙二酰氯，继续搅拌1h后升温至50℃反应4h，停止加热。
[0030]
(2)向上述混合物中加入甲醇搅拌30min，冷却至室温后加入蒸馏水进行洗涤，将整体混合物置于分液漏斗中静置15min，取出下层溶液用无水硫酸镁和硅藻土进行过滤，之后进行蒸馏得到橘黄色液体：hoch2cf2o(cf2cf2o)m(cf2o)ncf2ch2oocch2cooch2cf2o(cf
2-cf2o)m(cf2o)ncf2ch2oh。
[0031]
(3)将双三氟甲烷磺酰亚胺锂按照15％的质量分数置于上述产物中，于室温下充分搅拌5min，转移至110℃的真空干燥箱保持11h，最后取出于室温下密封保存。
[0032]
此锂离子电池电解液的室温下的离子电导率为3.04
×
10-5
s/
cm
，电化学稳定窗口为4.2v(vs.li/li

)，锂离子迁移数为0.19。
[0033]
实施例2
[0034]
(1)将5g(2.94mmol)的e10h、0.1g(0.82mmol)的4-二甲氨基吡啶及0.3g(2.96mmol)的三乙胺加入至100ml的三口烧瓶中，搅拌后滴加0.21g(1.49mmol)的丙二酰氯，继续搅拌1h后升温至50℃反应5h，停止加热。
[0035]
(2)向上述混合物中加入甲醇搅拌30min，冷却至室温后加入蒸馏水进行洗涤，将整体混合物置于分液漏斗中静置15min，取出下层溶液用无水硫酸镁和硅藻土进行过滤，之
后进行蒸馏得到橘黄色液体：ho(ch2ch2o)rch2cf2o(cf2cf2o)m(cf2o)ncf2ch2oocch2coo-ch2cf2o(cf2cf2o)
m-(cf2o)ncf2ch2(och2ch2)roh。
[0036]
(3)将双三氟甲烷磺酰亚胺锂按照15％的质量分数置于上述产物中，于室温下充分搅拌5min，转移至110℃的真空干燥箱保持11h，最后取出于室温下密封保存。
[0037]
此锂离子电池电解液的室温下的离子电导率为3.67
×
10-5
s/cm，电化学稳定窗口为4.3v(vs.li/li

)，锂离子迁移数为0.26。
[0038]
实施例3
[0039]
(1)将5g(1.47mmol)的e10h-och2o、0.1g(0.82mmol)的4-二甲氨基吡啶和0.45g(4.45mmol)三乙胺加入至100ml的三口烧瓶中，搅拌后滴加0.35g(4.46mmol)的乙酰氯，升温至60℃反应4h，停止加热。
[0040]
(2)待温度降至45℃时，向上述混合物中加入甲醇搅拌30min，冷却至室温后加入蒸馏水进行洗涤，将整体混合物置于分液漏斗中静置15min，取出下层溶液用无水硫酸镁和硅藻土进行过滤，之后进行蒸馏得到淡黄色液体：ch3coo(ch2ch2o)rch2cf2o(cf2cf2o)
m-(cf2o)ncf2ch2och2och2cf2o(cf2cf2o)m(cf2o)ncf2ch2(och2ch2)roocch3。
[0041]
(3)将双三氟甲烷磺酰亚胺锂按照15％的质量分数置于上述产物中，于室温下充分搅拌5min，转移至110℃的真空干燥箱保持11h，最后取出于室温下密封保存。
[0042]
此锂离子电池电解液的室温下的离子电导率为1.39
×
10-5
s/cm，电化学稳定窗口为5.3v(vs.li/li

)，锂离子迁移数为0.22。
[0043]
实施例4
[0044]
(1)将5g(2.94mmol)的e10h、0.15g(1.48mmol)的三乙胺及0.1g(0.82mmol)的4-二甲氨基吡啶加入至三口烧瓶中，搅拌后滴加0.30g(1.48mmol)的对苯二甲酰氯，升温至60℃反应5h，停止加热。
[0045]
(2)待温度降至45℃时，向上述混合物中加入甲醇搅拌1h，冷却至室温后加入蒸馏水进行洗涤，将整体混合物置于分液漏斗中静置15min，取出下层溶液用无水硫酸镁和硅藻土进行过滤，之后进行蒸馏得到无色液体：ho(ch2ch2o)rch2cf2o(cf2cf2o)n(cf2o)ncf
2-ch2oocc6h4cooch2cf2o(cf2cf2o)m(cf2o)ncf2ch2(och2ch2)roh，(-c6h
4-，苯环)。
[0046]
(3)将双三氟甲烷磺酰亚胺锂按照15％的质量分数置于上述产物中，于室温下充分搅拌5min，转移至110℃的真空干燥箱保持11h，最后取出于室温下密封保存。
[0047]
此锂离子电池电解液的室温下的离子电导率为2.08
×
10-5
s/cm，电化学稳定窗口为4.5v(vs.li/li

)，锂离子迁移数为0.39。
[0048]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制。本发明所述领域技术人员还可以对上述实施例进行变更及修改。但凡未脱离本发明技术方案内容，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。