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[發明專利]一種鈦酸鋰電池電解液及其制備方法在審

專利信息
申請號: 201810846159.3 申請日: 2018-07-27
公開(公告)號: CN108987807A 公開(公告)日: 2018-12-11
發明(設計)人: 劉建;江海;楊儉 申請(專利權)人: 成都宏燾新材料有限公司
主分類號: H01M10/0567 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525
代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務所(普通合伙) 51239 代理人: 陳春華
地址: 610000 四川省成*** 國省代碼: 四川;51
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摘要:
搜索關鍵詞: 電解液 鈦酸鋰電池 有機溶劑 制備 氟代碳酸乙烯酯 電解質 完全溶解 電池 致密 電化學性能 電解液反應 二氟磷酸鋰 分子篩脫水 倍率性能 創新性地 電極材料 影響電池 有效結合 鼓包 配制 并用 應用
【說明書】:

發明公開了一種鈦酸鋰電池電解液及其制備方法,解決了現有技術中電極材料與電解液反應生成氣體,導致電池鼓包,影響電池的電化學性能的問題。本發明的一種鈦酸鋰電池電解液,由有機溶劑中加入氟代碳酸乙烯酯、電解質、以及LiPO2F2制成。本發明的制備方法為:配制有機溶劑,并用分子篩脫水;加入氟代碳酸乙烯酯,混合均勻,加入電解質,攪拌至完全溶解,加入LiPO2F2,攪拌至完全溶解,得到鈦酸鋰電池電解液。本發明設計科學,創新性地將FEC與二氟磷酸鋰有效結合應用,通過調整比例,選取合適的有機溶劑,得到效果最優的電解液,既能生成致密的SEI膜,又能提高電池的循環和倍率性能。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池電解液技術領域,具體涉及一種鈦酸鋰電池電解液及其制備方法。

背景技術

鈦酸鋰為目前使用廣泛的鋰離子電池負極材料,具有制備成本低、電壓平臺穩定、充放電過程電極材料結構穩定等特性。但是鈦酸鋰電極表面很難形成SEI膜,難以阻隔電極材料與電解液的接觸。故而在電池工作時,電極材料會與電解液反復發生催化分解,產生氣體(H2、CO、CO2等),導致電池鼓包,破壞了電解材料及電解液,嚴重影響了電池的電化學性能。

目前針對脹氣問題,合理的解決方案有:1)最大限度降低電解液的水分含量;2)針對鈦酸鋰材料進行包覆、體相摻雜和向鈦酸鋰表面引入鈣化基團等手段;3)針對電解液作文章,在電解液中加入添加劑,改善鈦酸鋰的成膜性能,促使鈦酸鋰的表面形成穩定致密的SEI膜,抑制鈦酸鋰與電解液界面副反應的發生。上述幾種改性方案中,最簡單有效的方案是通過在電解液中添加成膜劑。目前使用較多的成膜劑為烷基磷酸酐、鉀鹽、丁二腈或己二腈、R-CO-CH=N2結構化合物等。這些方法在一定程度上能緩解電池的脹氣問題,但是效果不明顯。

因此,提供一種鈦酸鋰電池電解液,能生成致密的SEI膜,有效阻止電解液在電極表面的分解,成為了本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是:提供一種鈦酸鋰電池電解液,解決現有技術中電極材料與電解液反應生成氣體,導致電池鼓包,影響電池的電化學性能的問題。

本發明還提供了該鈦酸鋰電池電解液的制備方法。

本發明采用的技術方案如下:

本發明所述的一種鈦酸鋰電池電解液,由有機溶劑中加入氟代碳酸乙烯酯、電解質、以及LiPO2F2制成,所述鈦酸鋰電池電解液中氟代碳酸乙烯酯的濃度為0.5-20%,LiPO2F2的濃度為0.1-3%。

具體地說,所述有機溶劑選自碳酸酯類溶劑、羧酸酯類溶劑、醚類溶劑的任意一種或幾種。

具體地說,所述羧酸酯類溶劑、醚類溶劑中的分子結構中均含有以下鍵基團:

其中,R1、R2、R3、R4為烷基官能團、氫原子、羥基、芳香基團或烯基。

具體地說,所述有機溶劑選自甲酸丁酯與乙酸甲酯的混合溶劑、乙酸乙酯與丙酸丁酯的混合溶劑、乙酸丁酯與乙酸甲酯的混合溶劑、四氫呋喃、乙二醇二甲醚二甲氧乙烷。

具體地說,所述有機溶劑由兩種溶劑混合而成時,所述兩種溶劑的體積比為2:1-1:2。

具體地說,所述電解質選自LiClO4、LiPF6、LiBF6、LiAsF6、LiOSO2CF3中的任意一種,所述電解質在鈦酸鋰電池電解液中的摩爾濃度為0.5-1.5M/L。

具體地說,所述電解液的原料含水量均控制在10ppm以下。

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