一种低阻抗电解液添加剂及电解液和锂离子二次电池的制作方法

电气元件制品的制造及其应用技术1.本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种低阻抗电解液添加剂及电解液和锂离子二次电池。背景技术：2.锂离子二次电池凭借工作电压高、循环寿命长及充放电速度快等优势逐步建立了广阔的市场，在小型电子产品如手机、电脑、电动工具等领域有着重要的应用。磷酸铁锂电池因其高安全性、低成本而被广泛应用于动力市场，但其能量密度相对三元电池低，续航里程有限。高镍三元电池能量密度较高、倍率较好，因此广泛应用于新能源汽车，特别是一些对倍率性能有要求的车辆(如phev等)。因此要求电池具有较低阻抗，且循环过程中阻抗增长过快，不仅会增加电池产热，严重时更会产生安全问题，因此降低循环过程dcr增长同样重要。技术实现要素：3.基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种低阻抗电解液添加剂及电解液和锂离子二次电池，该电解液添加剂能够在高镍ncm正极及石墨负极表面形成一层稳定的界面膜，有效隔离电解液，降低hf对正极的腐蚀，同时增加锂离子电导率，降低初始dcr及循环dcr增长率。4.本发明提出的一种低阻抗电解液添加剂，为双(己烯基甘醇酸)二硼衍生物，其结构式如式(ⅰ)所示：[0005][0006]其中，r选自氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、烷基或卤代烷基。[0007]优选地，所述双(己烯基甘醇酸)二硼衍生物为以下化合物中的一种或一种以上的组合：[0008][0009]本发明还提出了一种低阻抗电解液，包括上述所述的低阻抗电解液添加剂。[0010]优选地，低阻抗电解液添加剂在电解液中的添加量为0.1-10wt％。[0011]优选地，包括锂盐、溶剂、低阻抗电解液添加剂；其中，电解液中锂盐的浓度为0.5-1.5mol/l。[0012]优选地，所述锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟草酸磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂盐、双三氟甲基磺酰亚胺锂中的一种或一种以上。[0013]优选地，所述溶剂选自链状和环状碳酸酯类、羧酸酯类中的一种或一种以上；其中，环状碳酸酯类包括碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯；链状碳酸酯类包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯；羧酸酯类包括乙酸丙酯、乙酸乙酯、丙酸丙酯。[0014]本发明还提出了一种锂离子二次电池，包括正极片、负极片、设置于正负级片之间的隔膜、及上述所述的低阻抗电解液；其中，锂离子电池的正极为lini0.7co0.1mn0.2o2，负极为石墨。[0015]有益效果：本发明提出了一种低阻抗电解液添加剂，其可以作为正负极的成膜添加剂，在高镍ncm正极及石墨负极表面形成一层稳定的界面膜，有效隔离电解液，避免发生氧化反应，降低hf对正极的腐蚀作用；同时提高界面膜离子电导率，降低初始dcr及循环dcr增长率。本发明在提高ncm三元体系锂离子电池倍率性能的同时，还可以改善安全问题。具体实施方式[0016]本发明提出的一种低阻抗电解液添加剂，为双(己烯基甘醇酸)二硼衍生物，其结构式如式(ⅰ)所示：[0017][0018]其中，r选自氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、烷基或卤代烷基。[0019]所述双(己烯基甘醇酸)二硼衍生物优选为以下化合物中的一种或一种以上的组合：[0020]该化合物1可直接市购得到；[0021][0022]该化合物2的合成方法如下：将36g丁酮与29g丙酮放入精馏塔中，以阴离子交换树脂作为催化剂，控制进料量182ml/h，进料温度为24.0℃，回流量为2066ml/h，转换率为92％，得到5-羟基-5-甲基己-3-酮59.8g；[0023]高压釜(浆叶搅拌器)中加入镍催化剂11.25g，化合物5-羟基-5-甲基己-3-酮32.5g，在操作压力为1.5-2.0mpa，加盖密封后充入氮气以置换其中的空气，通入氢气达所需压力，搅拌转速为480r/min，温度为120℃条件下进行反应，待反应完毕，取出料液，离心分离，催化剂返回高压釜，上清液经普通蒸馏和进一步分馏得到化合物2-甲基己-2,4-二醇31.5g；[0024]将化合物2-甲基己-2,4-二醇26g与四次甲氨基乙硼烷40g加入到1l四氢喃呋溶液中，同时加入催化剂丁酸氮化硅20g，在80℃搅拌3h，过滤后得36g化合物2；[0025][0026]该化合物3的合成方法如下：将32g乙酰氟与29g丙酮放入精馏塔中，以阴离子交换树脂作为催化剂，控制进料量182ml/h，进料温度为24.0℃，回流量为2066ml/h，转换率为92％，得到3-羟基-3-甲基丁酰氟55.2g；[0027]高压釜(浆叶搅拌器)中加入镍催化剂11.25g，化合物3-羟基-3-甲基丁酰氟30g，在操作压力为1.5-2.0mpa，加盖密封后充入氮气以置换其中的空气，通入氢气达所需压力，搅拌转速为480r/min，温度为120℃条件下进行反应，待反应完毕，取出料液，离心分离，催化剂返回高压釜，上清液经普通蒸馏和进一步分馏得到化合物1-氟-3-甲基丁-1,3-二醇29g；[0028]将化合物1-氟-3-甲基丁-1,3-二醇24g与四次甲氨基乙硼烷40g加入到1l四氢喃呋溶液中，同时加入催化剂丁酸氮化硅20g，在80℃搅拌3h，过滤后得32g化合物3，收率为80％。[0029]下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。[0030]实施例1[0031]电解液的制备：将碳酸乙烯酯(ec)、碳酸二乙酯(dec)和碳酸甲乙酯(emc)按质量比为ec：dec：emc＝1：1：2进行混合，混合后加入六氟磷酸锂(lipf6)配置成1mol/l，待锂盐完全溶解后，加入0.5％的化合物1。[0032]实施例2[0033]电解液的制备：将碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯脂(pc)、碳酸二乙酯(dec)和碳酸甲乙酯(emc)按质量比为ec：pc：dec：emc＝1：1：1：2，混合后加入0.8mol的六氟磷酸锂(lipf6)和0.2mol双氟磺酰亚胺锂盐(lifsi)，配制成1mol/l浓度，待锂盐完全溶解后，加入8％的化合物1。[0034]实施例3[0035]电解液的制备：将碳酸乙烯酯(ec)、碳酸甲乙酯(emc)：碳酸二乙酯(dec)和按质量比为ec：dec：emc＝1：2：1进行混合，混合后加入0.7mol的六氟磷酸锂(lipf6)和0.3mol双氟磺酰亚胺锂盐(lifsi)，配制成1mol/l浓度，待锂盐完全溶解后，加入1.5％的化合物2。[0036]实施例4[0037]电解液的制备：将碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯脂(pc)、碳酸二乙酯(dec)和碳酸甲乙酯(emc)按质量比为ec：pc：dec：emc＝1：1：1：1进行混合，混合后加入0.7mol的六氟磷酸锂(lipf6)和0.3mol双氟磺酰亚胺锂盐(lifsi)，配制成1mol/l浓度，待锂盐完全溶解后，加入0.5％的化合物1和3％的化合物2。[0038]实施例5[0039]电解液的制备：将碳酸乙烯酯(ec)、碳酸二乙酯(dec)和碳酸甲乙酯(emc)按质量比为ec：dec：emc＝1：1：1进行混合，混合后加入0.8mol的六氟磷酸锂(lipf6)和0.2mol二氟草酸硼酸锂(liodfb)，配制成1mol/l浓度，待锂盐完全溶解后，加入0.2％的化合物2和4％的化合物3。[0040]实施例6[0041]电解液的制备：将碳酸乙烯酯(ec)、碳酸二乙酯(dec)和碳酸甲乙酯(emc)：丙酸丙酯(pp)按质量比为ec：dec：emc：pp＝1：1：1：1进行混合，混合后加入1mol的六氟磷酸锂(lipf6)，配制成1mol/l浓度，待锂盐完全溶解后，加入1％的化合物1和1.5％的化合物3。[0042]对比例1-4[0043]电解液的制备：将碳酸乙烯酯(ec)、碳酸二乙酯(dec)和碳酸甲乙酯(emc)按质量比行混合，混合后加入1mol的锂盐，对比例1-4分别加入1％vc、1％ps、1％pes、1％mmds。[0044]具体的，上述实施例1-6和对比例1-4中电解液的成分以及电池体系见表1。[0045]表1实施例1-6和对比例1-4中电解液成分和电池体系[0046][0047]将实施例1-6和对比例1-4中的电解液分别用于锂离子二次电池的制备，具体操作如下：[0048]正极片的制备：将三元材料linio0.7co0.1mn0.2、导电剂super p、粘接剂pvdf和碳纳米管(cnt)按质量比97.2：1.8：1：1混合均匀制成一定粘度的锂离子电池正极浆料，涂布在集流体用铝箔上，其涂布量为340g/m2，在85℃下烘干后进行冷压；然后进行分条，切片，然后在真空85℃烘4h，制成满足要求的锂离子电池正极片。[0049]负极片的制备：将人造石墨与导电剂super p、增稠剂cmc、粘接剂sbr(丁苯橡胶乳液)按质量比94.5：1.5：1.5：2.5的比例制成浆料，混合均匀，用混制的浆料涂布在铜箔的两面后，烘干、辊压后得到负极片，然后在真空85℃烘4h制成满足要求的锂离子电池负极片。[0050]锂离子电池的制备：将根据上述工艺制备的正极片、负极片和隔膜经叠片工艺制作成厚度为0.5mm，宽度为8mm，长度为10mm的锂离子电池，容量为3ah，在85℃下真空烘烤48h，注入上述电解液，完成电池制作。[0051]对上述制备的锂离子电池进行性能测试：[0052]1.初始直流阻抗(dcr)测试[0053]分容后，分别将实施例1-6和对比例1-4中的实验电池充电至50％soc的荷电状态，静止30min后纪录开始放电时的采样电压v0，然后以3c电流i放电10s后纪录放电结束时的采样电压v1，计算实验电池的初始直流放电阻抗dcr＝(v1-v0)/i。[0054]2.循环性能检测[0055]在25℃及45℃测试条件下，将实施例1-6和对比例1-4中实验电池分别以1c充放电倍率进行充放电循环性能测试，充放电电压区间设置为2.8-4.25v，常温循环1500周，高温循环800周，每100周测一次dcr，记录容量保持率及dcr增长率。[0056]表2实施例1-6和对比例1-4中电池性能数据[0057][0058]从表2中可以看出，[0059]1)实施例1-6分别与对比例1-4初始dcr结果表明，与传统添加剂(如vc、pes，ps和mmds)相比，本发明低阻抗电解液添加剂能够有效降低初始dcr，能够降低15％左右。[0060]2)实施例1-6和对比例1-4中电解液和实验电池的常温循环测试结果表明，本发明低阻抗添加剂及电解液较常规添加剂，常温循环容量保持率增加6％左右、dcr增长降低10％，高温循环容量保持率提升10％以上，dcr增长降低15％左右。[0061]综上，可以看出本发明中的低阻抗添加剂相比其它常规添加剂，不仅可以起到降低初始dcr的效果，而且可以降低循环过程中dcr增长率。[0062]以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。









图片声明：本站部分配图来自人工智能系统AI生成,觅知网授权图片,PxHere摄影无版权图库。本站只作为美观性配图使用,无任何非法侵犯第三方意图,一切解释权归图片著作权方,本站不承担任何责任。如有恶意碰瓷者,必当奉陪到底严惩不贷!




内容声明：本文中引用的各种信息及资料（包括但不限于文字、数据、图表及超链接等）均来源于该信息及资料的相关主体（包括但不限于公司、媒体、协会等机构）的官方网站或公开发表的信息。部分内容参考包括:(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供参考使用,不准确地方联系删除处理！本站为非盈利性质站点,发布内容不收取任何费用也不接任何广告!




免责声明：我们致力于保护作者版权，注重分享，被刊用文章因无法核实真实出处，未能及时与作者取得联系，或有版权异议的，请联系管理员，我们会立即处理，本文部分文字与图片资源来自于网络，部分文章是来自自研大数据AI进行生成,内容摘自(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供学习参考,不准确地方联系删除处理!的,若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请立即通知我们，情况属实，我们会第一时间予以删除，并同时向您表示歉意,谢谢!