[發(fā)明專利]一種用于含固體電解質(zhì)的鋰二次電池電解液及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010033483.0
• 申請(qǐng)日: 2020-01-13
• 公開（公告）號(hào): CN111211356B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙春榮;趙尚騫;趙金玲;朱秀龍;弓勝民;張立;王建濤;龐靜;楊娟玉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國聯(lián)汽車動(dòng)力電池研究院有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H01M10/0569
• 分類號(hào): H01M10/0569;H01M10/0525
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 錢云

本發(fā)明公開了一種用于含固體電解質(zhì)的鋰二次電池電解液及其應(yīng)用，該鋰二次電池電解液包括鋰鹽和非水性有機(jī)溶劑，該非水性有機(jī)溶劑為醚類化合物和/或極性小于乙醚的非醚類有機(jī)物，該非水性有機(jī)溶劑不溶解固體電解質(zhì)且不與固體電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。本發(fā)明所提供的用于含固體電解質(zhì)的鋰二次電池電解液既可以作為鋰二次電池的電解液，也可以用于固態(tài)電池的添加劑，能起到提高離子傳導(dǎo)、降低界面阻抗的效果，從而有效提高固態(tài)電池的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰二次電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于含固體電解質(zhì)的鋰二次電池電解液及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著固態(tài)電解質(zhì)的快速發(fā)展，目前已經(jīng)開發(fā)出多種類型的固態(tài)電解質(zhì)材料如硫化物電解質(zhì)材料、氧化物電解質(zhì)材料以及鹵化物電解質(zhì)材料等，其中，鹵化物固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率可高達(dá)2.05×10^-3S/cm(Angew.Chem.Int.Ed.2019，58，1-8)，該材料與商業(yè)常用的如LCO，NMC等氧化物正極材料相兼容，從而有望實(shí)現(xiàn)全固態(tài)二次電池的商業(yè)應(yīng)用價(jià)值。

在目前的鋰二次電池體系中，固態(tài)電池采用全新固態(tài)電解質(zhì)取代當(dāng)前有機(jī)電解液和隔膜，具有高安全性、高體積能量密度，同時(shí)與不同新型高比能電極體系(如鋰硫體系、金屬-空氣體系等)具有廣泛適配性，可進(jìn)一步提升質(zhì)量能量密度，從而有望成為下一代動(dòng)力電池的終極解決方案，引起國內(nèi)外眾多研究機(jī)構(gòu)、初創(chuàng)公司和部分車企的廣泛關(guān)注。

全固態(tài)鋰電池離子電導(dǎo)率低、界面阻抗過大和循環(huán)次數(shù)低等技術(shù)難點(diǎn)一直未取得關(guān)鍵性突破，短期內(nèi)很難快速產(chǎn)業(yè)化。目前，無機(jī)電解質(zhì)填料增強(qiáng)的聚合物基復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)有效地提高了固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電導(dǎo)率和改善了固態(tài)電解質(zhì)與電極材料界面電阻(Nature，1998，394，456；Solid State Ionics，2009，180，1267；Nano Energy，2016，28，447)，但仍不能滿足固態(tài)鋰離子電池商業(yè)化發(fā)展的要求。

公開號(hào)為CN1050946A的中國發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種用于鋰離子電池或鋰硫電池的納米結(jié)構(gòu)準(zhǔn)固體電解質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用，該固態(tài)電解質(zhì)層是由無機(jī)有機(jī)雜化框架材料吸附離子導(dǎo)電劑形成的宏觀固態(tài)電解質(zhì)材料，其中，無機(jī)有機(jī)雜化框架材料只起到吸附離子的功能，本身無鋰離子傳輸性能，只有吸附的離子導(dǎo)電劑起到傳輸鋰離子的作用，這種準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)取代鋰離子電池中的電解液與隔膜。

公開號(hào)為CN10107645013A的中國發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種復(fù)合準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)膜及其制備方法，該復(fù)合準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)膜包括固體電解質(zhì)、含鋰鹽的液體電解液、無機(jī)納米顆粒、以及粘結(jié)劑。

公開號(hào)為CN108365260A的中國發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)，原料組成包括聚合物、陶瓷電解質(zhì)、鋰鹽和離子液體，用于金屬鋰電池、鋰空氣電池及鋰硫電池。

公開號(hào)為CN110120545A、CN109768318A、CN109980290A、CN110048168A和CN110112421A的中國發(fā)明專利均制備固液混合蓄電池，其中，正極和負(fù)極表面均有一層緩沖膠層，膠層采用的據(jù)氧化乙烯PEO和聚碳酸亞丙酯等酯類溶劑，這些溶劑與鹵化物固態(tài)電解質(zhì)不穩(wěn)定；此外，吳峰等人將離子液體注入電解質(zhì)層，制備半固態(tài)電池，電池的性能明顯提高(Feng Wu，Chemistry of Materials，2016)。

綜上可知，現(xiàn)有技術(shù)中多采用離子液體和常用電解液，由于硫化物的化學(xué)不穩(wěn)定性，易與極性溶劑反應(yīng)，而鹵化物固態(tài)電解質(zhì)也易于離子液體和常規(guī)電解液發(fā)生反應(yīng)，需要尋找與固態(tài)電解質(zhì)穩(wěn)定溶劑，制備新的電解液。

鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種用于含固體電解質(zhì)的鋰二次電池電解液及其應(yīng)用。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：