[發明專利]一種無負極二次鋰電池的電解液及無負極二次鋰電池和化成工藝

在審

• 申請號: 202011252820.1
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112421185A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 崔光磊;謝斌;許高潔;劉海勝;陸迪
• 申請（專利權）人: 中國科學院青島生物能源與過程研究所
• 主分類號: H01M50/434
• 分類號: H01M50/434;H01M4/66;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/0568;H01M10/0525;H01M10/058;H01M10/42
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 李穎

1.一種無負極二次鋰電池的電解液，其特征在于：液態電解液為以磺酰亞胺鋰和氟代烷氧基三氟硼酸鋰作為主鋰鹽，碳酸酯化合物-有機氟化合物作為有機溶劑體系，體系中加入功能添加劑；其中，電解液中主鋰鹽終濃度為0.8mol/L～8mol/L，功能添加劑占電解液總質量的0.1％～5％。

2.按權利要求1所述的無負極二次鋰電池的電解液，其特征在于：所述磺酰亞胺鋰和氟代烷氧基三氟硼酸摩爾濃度比例為1:9～9:1；所述的碳酸酯化合物-有機氟化合物體積比為1:9～9:1。

3.按權利要求1所述的無負極二次鋰電池的電解液，其特征在于：所述磺酰亞胺鋰為雙(三氟甲基磺酰)亞胺鋰或雙(氟磺酰)亞胺鋰中的一種；所述氟代烷氧基三氟硼酸鋰具有通式1的結構：

其中R為C₁-C₅的氟代烷基或含有芳環的C₁-C₅的氟代烷基。

4.按權利要求1所述的無負極二次鋰電池的電解液，其特征在于：所述碳酸酯化合物溶劑為碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸二苯酯、碳酸二丁酯、碳酸丁烯酯中的一種或幾種；所述有機氟化合物為氟代碳酸乙烯酯、三氟代碳酸丙烯酯、2,2,2-三氟代碳酸甲乙酯、2,2,2-三氟代碳酸二乙酯、2,2,2-三氟代碳酸乙丙酯、2,2,2,2',2',2'-六氟代碳酸甲基異丙基酯、二氟乙酸甲酯、二氟乙酸乙酯、正丁酸三氟乙酯、三氟乙酸甲酯、三氟乙酸乙酯、乙酸三氟乙酯、五氟丙酸甲酯、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚、1,1,1,3,3,3-六氟異丙基甲醚中的一種或幾種；所述功能添加劑為二氟磷酸鋰、六氟磷酸鋰、六氟砷酸鋰、四氟硼酸鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、雙(全氟頻哪基)硼酸鋰、氟代烷氧基三氟硼酸鋰、高氯酸鋰、雙(氟磺酰)亞胺鋰、雙(三氟甲基磺酰)亞胺鋰、氟化鋰、氮化鋰、氧化鋰、碳酸鋰、硝酸鋰、硝酸鉀、硝酸鈉、硝酸銫的一種或幾種。

5.一種無負極二次鋰電池，包括負極集流體、液態電解液、陶瓷隔膜、正極材料和正極集流體，其特征在于：正、負極集流體中間由陶瓷隔膜分隔，其中，陶瓷隔膜朝向負極集流體的一側涂覆陶瓷涂層；所述液態電解液為權利要求1所述電解液。

6.按權利要求5所述的無負極二次鋰電池，其特征在于：所述陶瓷隔膜由支撐基材和陶瓷涂層組成；所述陶瓷涂層厚度為1～15μm，其由無機陶瓷粉體和粘結劑組成，無機陶瓷粉體和粘結劑的質量比為(0.1～1)：(1～0.1)。

7.按權利要求6所述的無負極二次鋰電池，其特征在于：

所述支撐基材為纖維素隔膜、聚酰胺無紡布隔膜、聚酰亞胺無紡布隔膜、聚四氟乙烯無紡布隔膜、聚對苯二甲酸乙二酯無紡布隔膜、聚對苯二甲酸丁二酯無紡布隔膜、聚乙烯單層隔膜、聚乙烯-聚丙烯-聚乙烯多層隔膜、聚丙烯單層隔膜、聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯多層隔膜、聚氯乙烯無紡布隔膜中的一種。

8.按權利要求6所述的無負極二次鋰電池，其特征在于：所述的無機陶瓷粉體為直徑為0.01～2μm的無機陶瓷粉體粉體；所述無機陶瓷粉體為二氧化硅、二氧化鈦、三氧化二鋁、氧化鎂、硫酸鋇、勃姆石、二硫化鉬、碳化硅、碳酸鈣、硅藻土中的一種或幾種；所述的粘結劑為丁苯橡膠、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氨酯、聚酰胺、聚丙烯、聚丙烯酸、聚丙烯腈、丙烯酸酯-丙烯腈共聚物、聚乙烯基醚、聚酰亞胺、苯乙烯-丁二烯共聚物、羧甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸亞丙酯、聚碳酸亞乙酯、聚苯乙烯碳酸酯、聚環氧環己烷碳酸酯、聚丁烯琥珀酸酯中的一種或幾種。

9.按權利要求5所述的無負極二次鋰電池，其特征在于：所述負極集流體為經酸洗處理，并表面涂碳處理的金屬銅箔。

10.一種權利要求5所述的無負極二次鋰電池的制備方法，其特征在于：將正極材料、正極集流體、陶瓷隔膜、經酸洗和噴碳處理的負極集流體和權利要求1所述雙主鹽電解液裝配在一起，得到無負極二次鋰電池，在化成時，壓力范圍為0～3MPa，溫度范圍為40～100℃，真空度為-0.1～0MPa。