[發明專利]一種鋰電池的亞硝基接枝碳酸酯電解液及制備方法

有效

• 申請號: 201711177713.5
• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN107706463B
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 陳慶;廖健淞
• 申請（專利權）人: 林寶領
• 主分類號: H01M10/058
• 分類號: H01M10/058;H01M10/0566;H01M10/0567
• 代理公司: 臺州藍天知識產權代理有限公司 33229
• 代理人: 劉穎

本發明公開了一種鋰電池的亞硝基接枝碳酸酯電解液及制備方法，通過亞硝酸鹽對碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯混合處理，同時加入少量氟代醚類、硼酸鹽作為助劑，低溫（40?50℃）水浴加熱并快速攪拌，同時調節PH至弱堿性，使亞硝酸根離子分解后NO₂^?與碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的烷烯基和羰基加成，通過氟代醚類和亞硝基共同作用提高碳酸酯的抗氧化性能，同時小分子基團接枝可以降低溶液整體粘度，部分氮原子以替位方式進入碳鏈引起結構缺陷，降低亞硝基基團的結合能。

技術領域

本發明涉及鋰電池領域，具體涉及鋰電池電解液，特別是涉及一種鋰電池的亞硝基接枝碳酸酯電解液及制備方法。

背景技術

鋰電池電解液是電池中離子傳輸的載體。一般由鋰鹽和有機溶劑組成。電解液在鋰電池正負極之間起到傳導離子的作用，是鋰離子電池獲得高電壓、高比能等優點的保證。電解液一般由高純度的有機溶劑、電解質鋰鹽、必要的添加劑等原料，在一定條件下、按一定比例配制而成的。鋰電池點解液的主要成分一般包括以下七種：1.碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯 、碳酸二乙酯 、碳酸二甲酯(dimethyl carbonate，DMC)、碳酸甲乙酯、六氟磷酸鋰、五氟化磷；其中碳酸乙烯酯，分子式: C3H4O3，透明無色液體(>35℃)，是聚丙烯腈、聚氯乙烯的良好溶劑。可用作紡織上的抽絲液；也可直接作為脫除酸性氣體的溶劑及混凝土的添加劑；在醫藥上可用作制藥的組分和原料；還可用作塑料發泡劑及合成潤滑油的穩定劑；在電池工業上，可作為鋰電池電解液的優良溶劑。碳酸丙烯酯 分子式:C4H6O3，無色無氣味,或淡黃色透明液體，溶于水和四氯化碳，與乙醚，丙酮，苯等混溶。是一種優良的極性溶劑。本產品主要用于高分子作業、氣體分離工藝及電化學。特別是用來吸收天然氣、石化廠合成氨原料其中的二氧化碳，還可用作增塑劑、紡絲溶劑、烯烴和芳烴萃取劑等。

就目前而言，鋰電池主要使用的電解質有高氯酸鋰、六氟磷酸鋰等。但用高氯酸鋰制成的電池低溫效果不好，有爆炸的危險，日本和美國已禁止使用。而用含氟鋰鹽制成的電池性能好，無爆炸危險，適用性強，特別是用六氟磷酸鋰制成的電池，除上述優點外，將來廢棄電池的處理工作相對簡單，對生態環境友好，因此該類電解質的市場前景十分廣泛。在鋰離子電池應用越發廣泛的同時，其安全性、循環性能和低溫性能在3C電池上的關注度更甚于其能量密度和容量。目前的鋰電池電解液溶劑主要為碳酸脂、羧酸酯類，環狀碳酸酯類介電常數高，但同時粘度較高，線性碳酸酯類粘度較低，介電常數也較低。目前的碳酸酯類溶劑不能單獨作為電解液溶劑滿足介電常數和粘度兩方面的需求，而且對于抗氧化性和安全性較差，因此對于電解液的改性研究具有十分重要的現實意義。

申請號為CN201210481362.8公開了一種用于Li-S電池的電解液，其主要由電解質鹽和有機溶劑組成，電解質鹽包含聚硫鋰，該聚硫鋰的分子式為Li2Sn。該電解液的制備方法為：將金屬鋰或Li2S與單質硫按摩爾比加入到有機溶劑中，在常溫且惰性氣氛保護下進行反應即可得到電解液，該電解液中可選擇性添加鋰鹽、飛梭抑制劑等；還公開了包含前述電解液的Li-S電池，其負極活性材料為金屬鋰或含鋰合金；其正極活性材料為硫單質、有機硫化物、碳硫聚合物中的至少一種，且正極活性材料、導電劑和粘合劑按一定質量配比組成正極；其中每毫克硫對應于電解液的用量約為0.04mL；上述有機溶劑是乙醇、乙腈、環己烷、環己酮、異丙醇、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、二甲氧基乙烷、1，3-二氧戊烷、乙二醇二甲醚、二甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、環丁砜、二亞甲砜、二甲基砜中的至少一種；該專利雖然提出了使用多種有機溶劑進行作為電解液，卻仍未解決電解液溶劑對于介電常數和粘度兩方面的需求。

發明內容