一种宽温区均相非水电解质溶液的利记博彩app
【专利摘要】本发明公开了一种宽温区均相非水电解质溶液，包含非水有机溶剂、电解质锂盐和添加剂组合，所述非水有机溶剂为经过优化组合后的多组分均相混合溶剂，所述添加剂组合可有效保护正负极材料结构稳定性，并且在混合溶剂中溶解性佳。本发明中非水电解质溶液各组分比例适宜、互溶性强，在?30℃以下环境中长时间储存仍然可以保持均相、稳定的混合溶液状态，解决了常规高电压非水电解质溶液低温容易析出晶体的问题，利于非水电解质溶液在我国北方运输与长时间储存；同时，电解质溶液对电极材料浸润性强，电极界面相容性好，保证了锂离子电池具有良好的高电压性能。
【专利说明】
-种宽溫区均相非水电解质溶液
技术领域
[0001] 本发明设及裡离子电池领域，具体设及一种宽溫区均相非水电解质溶液。
【背景技术】
[0002] 裡离子电池具有工作电压高、比容量大、循环寿命长、无记忆效应及环境友好等优 点，被广泛应用于数码、储能、动力和军用航天航空等领域。电解液作为裡离子电池中离子 传输的载体，对裡离子电池各方面性能的发挥起着至关重要的作用。
[0003] 随着消费终端对电池越来越高的能量密度要求，开发高能量密度裡离子电池已成 为该领域持续努力的方向。在现阶段，主要通过选择高容量、高压实的正负极活性材料和提 高电池充电截止电压的方式来提升裡离子电池的能量密度。
[0004] 然而，提高裡离子电池充电截止电压会降低正极材料稳定性，加速正极材料中过 渡金属离子溶出和电解液的氧化分解，劣化电池性能。
[0005] 氣代碳酸乙締醋(FEC)具有较好的成膜特性和抗氧化性，应用于高电压裡离子电 池电解液中可有效改善其循环性能。然而FEC在高溫下容易分解，产物氨氣酸可加剧正极材 料中过渡金属离子溶出，容易导致电池厚度膨胀和内阻增长，裡离子电池高溫特性差。
[0006] 针对氣代碳酸乙締醋在高溫下的胀气问题，业内普遍通过添加有机腊类物质W稳 定正极结构（CN201110157665)，在一定程度上可改善电池高溫性能。但有机腊类在电解液 溶剂体系中溶解性较差，较高比例加入会影响裡离子传输速率和对电解液对电极材料浸润 性，同时还存在负极界面相容性差和低溫容易析出的问题，严重限制了高电压电池循环性 能和低溫性能。
[0007] 另一方面，电解液中普遍使用的溶剂碳酸乙締醋化C)具有高达35°C W上的烙点， 常规混合溶剂体系在低溫条件下容易析出部分EC，无法形成均相混合溶液状态。
[000引鉴于此，确有必要提供一种在宽溫区可W保持均相、稳定的电解质溶液，W保证裡 离子电池具有良好的高电压循环性能和高、低溫性能。
【发明内容】
[0009]鉴于【背景技术】中存在的问题，本发明的首要目的在于解决现有技术中的不足，提 供一种宽溫区均相非水电解质溶液，具有良好的裡离子传输特性、极片浸润性能和界面相 容性，亦不存在低溫析出晶体问题。
[0010]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0011] -种宽溫区均相非水电解质溶液，包含非水有机溶剂、电解质裡盐和添加剂组合， 所述非水有机溶剂为W下多组分均相混合溶剂：
[0012] 15%《碳酸乙締醋化C)《35%;
[0013] 5%《碳酸丙締醋(PC)《15%;
[0014] 20%《碳酸二乙醋(DEC)《40%;
[0015] 10%《丙酸乙醋化P)+丙酸丙醋(PP)《50%;
[0016] 3%《氣代苯(FB)《10%;
[0017] 所述添加剂组合包括氣代碳酸乙締醋(FEC)、己二腊(ADN)和至少一种具有结构式 I所示的化合物：
[001 引
[0019] 结构式I中：Ai、A2分别为碳原子数为0~6的亚控基或氧部分取代亚控基;R为氨原 子、甲基、亚甲基或氯基。
[0020] 优选的，所述碳酸乙締醋化C)在非水有机溶剂中的质量百分含量为20%~25%。
[0021] 优选的，所述氣代碳酸乙締醋(FEC)在电解质溶液中的质量百分含量为0.5%~ 7%。
[0022] 优选的，所述己二腊(ADN)在电解质溶液中的质量百分含量为0.5%~2%。
[0023] 优选的，所述结构式I所示化合物在电解质溶液中的质量百分含量为0.5%~5%。
[0024] 优选的，所述结构式I所示化合物选自下二腊、2-甲基戊二腊、2-亚甲基戊二腊、1， 4-二氯基-2-下締、1，2-二(2-氯乙氧基）乙烧、1，3，6-己烧S腊中任意一种。
[0025] 优选的，还含有碳酸亚乙締醋、乙締基碳酸乙締醋、1,3-丙烷横酸内醋、硫酸乙締 醋中的一种或几种添加剂，上述各添加剂在电解质溶液中的质量百分比各自为0.1 %~ 5.0%。
[0026] 上述技术方案中，所述电解质溶液中各组分互溶性强，在-30°C W下环境中长时间 储存仍然可W保持均相、稳定状态。
[0027] 本发明的优点在于：
[0028] 1、氣代碳酸乙締醋(FEC)，具有较好的成膜特性和抗氧化性，本发明中合理的添加 量既保证了电池良好的高电压循环性能，也不至于严重影响电池高溫性能。
[0029] 2、己二腊(ADN)，可W有效络合正极材料中活性金属离子反应点，抑制金属离子溶 出和电解液分解，稳定正极材料结构，一定程度上提高电池高溫性能;较低的添加量保证了 其在电解液中溶解均匀，在低溫条件下不易析出。
[0030] 3、结构式I所示化合物也包含可与过渡金属离子发生络合作用的氯基，可进一步 改善电池高溫性能。更突出的是，相比较ADN，结构式I所示化合物具有与溶剂更接近的极 性，在电解液中溶解性更好，不存在低溫析出的问题；同时，根据相似相溶原则，结构式I化 合物加入后可与己二腊发生分子相互作用，促进己二腊在电解液中分散均匀，抑制其低溫 析出。
[0031] 4、本发明通过合理控制高烙点溶剂组分碳酸乙締醋巧C)的含量，并加入具有相近 分子量和结构的碳酸丙締醋(PC)，PC与EC之间相互作用有利于促进EC与线状醋溶剂的相容 性，避免低溫条件下EC晶体析出。
[0032] 5、在碳酸醋溶剂体系中引入新的溶剂组分，借助簇酸醋的低粘度特性和氣代苯降 低接触角特性，可有效改善电解液对电极材料浸润性能，增强电解液裡离子传输特性和负 极界面相容性，弥补腊类化合物在运方面的不足。
[0033] 本发明的主要创新点为：
[0034] 通过氣代碳酸乙締醋(FEC)的良好成膜性能确保电池高电压循环性能优秀，在此 基础上添加腊类化合物稳定正极材料结构，弥补FEC带来的电池高溫产气问题;进一步地， 为了避免高电压电解液低溫析出晶体，利用相似相溶原则，分别引入具有与低溫易析出成 分化C和ADN)结构相近的PC和结构式I化合物，有效降低混合电解质溶液凝固点，保证电解 液在宽溫度范围内的均相状态，提升高电压电池低溫性能;最后，借助簇酸醋和氣代苯，改 善电解液对电极材料浸润性能，增强电解液裡离子传输特性和负极界面相容性;通过W上 电解液优化方案，保证裡离子电池具有良好的高电压性能。
【附图说明】
[0035] 图1为实施例1和对比例1的裡离子电池电解液制备的4.40V石墨/LiCoO潘合物电 池3. OV~4.40V IC循环500周次后充放电曲线对比图。
【具体实施方式】
[0036] 实施例1
[0037] 电解液配制步骤:在充满氣气的手套箱中，将碳酸乙締醋、碳酸丙締醋、碳酸二乙 醋、氣代苯、丙酸乙醋和丙酸正丙醋按质量比为EC:PC:DEC:FB:EP:PP = 25:10:30:5:10:20 进行混合，然后向混合溶液缓慢加入浓度为l.Omol/L的六氣憐酸裡，最后加入基于电解液 总重量4wt%的氣代碳酸乙締醋(阳C)、2wt%己二腊(ADN)、Iwt%下二腊（SN)、0.5wt% 1,2- 二(2-氯乙氧基）乙烧(DE肥）、0.2wt%碳酸亚乙締醋(￥〇、4.0巧*%1，3-丙烷横酸内醋，揽拌 均匀后得到实施例1的裡离子电池电解液。
[0038] 电解液低溫储存:将上述步骤配制的裡离子电池电解液装入钢瓶中，加压氮气作 为保护气，将钢瓶置于-30°C恒溫恒湿箱中，储存10天后打开钢瓶观察电解液晶体析出情 况，如有晶体析出，则取出晶体WDMC(碳酸二甲醋）溶解晶体，GC(气相色谱)测试晶体主要 成分。
[0039] 高电压电池电性能测试：
[0040] 将上述步骤配制的裡离子电池电解液注入经过充分干燥的4.40V石墨/LiCo〇2聚 合物电池，电池经过45°C搁置、高溫夹具化成和二次封口后，进行常规分容。
[0041 ] 在25°C下，将分容后的电池按IC恒流恒压充至4.40V，截止电流0.02C，然后按IC恒 流放电至3.0V。充/放电500次循环后计算第500周次循环容量保持率。计算公式如下：
[0042] 第500次循环容量保持率（％) =(第500次循环放电容量/首次循环放电容量）X 100%;
[0043] 实施例2~9和对比例1~6
[0044] 实施例2~9中和对比例1~6中，除了电解液溶剂和部分添加剂组成与含量按表1 所示添加外，其它均与实施例1相同。表1列出了实施例1~9和对比例1~6中的电解液部分 组分含量、电池性能测试结果和低溫储存情况：
[004引上述表1中，各化学物质字母简写对应名称如下：
[0049] EC(碳酸乙締醋）、PC(碳酸丙締醋）、DEC(碳酸二乙醋）、FB(氣代苯）、EP(丙酸乙 醋）、PP(丙酸正丙醋）、FEC(氣代碳酸乙締醋）、ADN(己二腊）、Ti(下二腊）、T2(1，2-二(2-氯乙 氧基）乙烧）、T3(1，4-二氯基-2-下締）^4(1，3,6-己烧；腊）、￥(：(碳酸亚乙締醋）、？5(1，3-丙 烧横酸内醋）、DTD(硫酸乙締醋）。
[0050] 上表中对比例1~3与各实施例比较可知，在电解液中添加阳C和ADN可改善裡离子 电池高电压循环性能，随FEC和ADN添加量的增加，裡离子电池500周次高电压循环容量保持 率递增;然而，对比例1~3中未添加具有结构式I所示的化合物，电解液在低溫环境下长期 储存出现ADN析出的问题，且ADN含量越高，析出晶体越多；对比例1~帥由于缺少结构式I 所示化合物，其电池高电压循环性能也逊色于各实施例。
[0051] 上表中对比例4与各实施例区别在于，对比例4中未使用含有与EC结构相近的PC溶 剂，所配制的电解液在低溫环境下长期储存后出现EC析出的问题，可知电解液中PC可促进 EC成分和线状醋类溶剂的互溶性；同时，添加少量PC所形成的均相、稳定电解质溶液，有利 于改善电解液裡离子传输特性和裡离子电池高电压循环性能。
[0052] 对比例5~6中不含有低烙点的簇酸醋溶剂，电解液各组分低溫下互溶性较差，也 会出现析出EC和ADN晶体，无法形成宽溫区均相电解液;电解液中缺少改善电极材料浸润性 能和电极界面相容性的簇酸醋、氣代苯溶剂，裡离子电池高电压循环性能亦远远不如各实 施例。
[0053] 综上：本发明通过添加适量氣代碳酸乙締醋(FEC)和己二腊(ADN)，保证了裡离子 电池良好的高电压循环性能；同时，利用相似相溶原则，在电解液中引入PC和结构式I化合 物，避免了电解液低溫下晶体析出问题;借助簇酸醋和氣代苯，有效改善电解液对电极材料 浸润性能，增强电解液裡离子传输特性和负极界面相容性，保证裡离子电池具有良好的高 电压性能。
[0054] W上是针对本发明的部分实施例的具体说明，并非用于限制本发明的专利范围， 凡未脱离本
【发明内容】
的变化或替换，都应在本发明的保护范围W内。
【主权项】
1. 一种宽溫区均相非水电解质溶液，包含非水有机溶剂、电解质裡盐和添加剂组合，其 特征在于，所述非水有机溶剂为W下多组分均相混合溶剂： 15〇/〇《碳酸乙締醋《35〇/〇; 5〇/〇《碳酸丙締醋《15%; 20%《碳酸二乙醋《40〇/〇; 10%《丙酸乙醋+丙酸丙醋《50%; 3〇/〇《氣代苯《1〇〇/〇; 所述添加剂组合包括氣代碳酸乙締醋、己二腊和至少一种具有结构式I所示的化合 物：结构式I中：Ai、A2分别为碳原子数为0~6的亚控基或氧部分取代亚控基;R为氨原子、甲 基、亚甲基或氯基。2. 根据权利要求1所述的宽溫区均相非水电解质溶液，其特征在于，所述碳酸乙締醋在 非水有机溶剂中的质量百分含量为20%~25%。3. 根据权利要求1所述的宽溫区均相非水电解质溶液，其特征在于，所述氣代碳酸乙締 醋在电解质溶液中的质量百分含量为0.5%~7%。4. 根据权利要求1所述的宽溫区均相非水电解质溶液，其特征在于，所述己二腊在电解 质溶液中的质量百分含量为0.5%~2%。5. 根据权利要求1所述的宽溫区均相非水电解质溶液，其特征在于，所述结构式I所示 化合物在电解质溶液中的质量百分含量为0.5%~5%。6. 根据权利要求1所述的宽溫区均相非水电解质溶液，其特征在于，所述结构式I所示 化合物选自下二腊、2-甲基戊二腊、2-亚甲基戊二腊、1，4-二氯基-2-下締、1，2-二(2-氯乙 氧基）乙烧、1,3,6-己烧二腊中任意一种。7. 根据权利要求1所述的宽溫区均相非水电解质溶液，其特征在于，还含有碳酸亚乙締 醋、乙締基碳酸乙締醋、1,3-丙烷横酸内醋、硫酸乙締醋中的一种或几种添加剂，上述各添 加剂在电解质溶液中的质量百分比各自为0.1%~5.0%。8. 根据权利要求1~7所述的宽溫区均相非水电解质溶液，其特征在于，所述电解质溶液 中各组分互溶性强，在-30°CW下环境中长时间储存仍然可W保持均相、稳定状态。
【文档编号】H01M10/0567GK106099187SQ201610555635
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月13日
【发明人】曾庆鹏, 仰永军, 吕家斌, 万华平, 潘立宁, 占孝云
【申请人】东莞市凯欣电池材料有限公司