[發明專利]一種二次電池電解液及其制備方法

有效

• 申請號: 202110109104.6
• 申請日: 2021-01-27
• 公開（公告）號: CN112615074B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 洪樹;胡笑梅
• 申請（專利權）人: 湖南清鋒新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42;H01M10/0567;H01M10/0569;H01M10/0568;H01M10/052
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 李瓊芳;肖小龍

本發明屬于鋰離子電池材料技術領域，具體提出了一種二次電池電解液及其制備方法。所述二次電池電解液包括質子惰性有機溶劑、電解質鋰鹽、電解液添加劑以及氮缺陷類石墨氮化碳。鋰金屬二次電池工作時，氮缺陷類石墨氮化碳可與鋰離子共沉積到正極和負極表面，形成良好的電極保護層。本發明所述的電解液原料易得、制備方法操作簡單、制備成本較低、有利于大規模的工業生產。

技術領域

本發明涉及電池材料領域，特別涉及一種二次電池電解液及其制備方法。

背景技術

為進一步提升二次電池的能量密度，人們正對新型高容量高電位陰極材料、高容量低電位負極材料、高電壓電解液與固體電解質、電池優化設計與制造技術等開展研究，并積極探索與研發具有更高能量密度的鋰金屬電池，如鋰硫電池（理論能量密度為2600 Wh/kg）和鋰空氣電池（理論能量密度為11600 Wh/kg）等新體系鋰金屬二次電池。非水電解液是二次電池中的關鍵組成部分，其包含質子惰性溶劑、電解質鋰鹽，在二次電池中起到傳輸離子作用，是連接電池體系中正負極電極材料的橋梁。但目前，鋰金屬電池的電解液在一定程度上都會對電池的正負極產生不利影響，如鋰硫電池中現有電解液無法解決正極處多硫化物的穿梭問題和負極處鋰枝晶生長的問題，尤其對碳酸酯類電解液，鋰枝晶問題更為嚴重，導致二次電池的循環性能惡化。因此，為了使二次電池有更好的穩定性和安全性，亟需改善電池電解液的性能。

具體的，為了改善電池電解液的性能，人們采用各種電解液添加劑，如碘化鋁、納米金剛石等，但其只是針對正極側或負極側的一種電極進行改性，無法達到對正負極同時改性的目的，對二次電池的性能提升也有一定的局限性。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：針對現有技術存在的問題，提供一種改善電池循環性能和安全性能的二次電池電解液及其制備方法。

本發明的解決方案是這樣實現的：

一種二次電池電解液，包括氮缺陷類石墨氮化碳。

氮缺陷類石墨氮化碳可分散于二次電池電解液的常用溶劑中的一種或多種之中。

研究發現，氮缺陷類石墨氮化碳在電池工作過程中可以在正負極表面形成良好的界面保護層。

具體來說，前述的常用溶劑包括但不限于碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸丙烯酯(PC)、乙二醇二甲醚(DME)、四氫呋喃(THF)。

此外，上述二次電池電解液還包括質子惰性有機溶劑、電解質鋰鹽、電解液添加劑。

具體來說，質子惰性有機溶劑選自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸丙烯酯(PC)、乙二醇二甲醚(DME)、乙二醇縮甲醛(DOL)、四氫呋喃(THF)中的一種或幾種；電解質鋰鹽選自雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰（LiTFSI）、高氯酸鋰（LiClO₄）、四氟硼酸鋰（LiBF₄）、六氟砷酸鋰（LiAsF₆）及六氟磷酸鋰（LiPF₆）中的一種或幾種；電解液添加劑選自氟代碳酸乙烯酯（FEC）、碳酸亞乙烯酯（VC）、硫酸乙烯酯（DTD）、二氟磷酸鋰(LiPO₂F₂)、雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、硝酸鋰（LiNO₃）中的一種或幾種。

基于同樣的發明構思，本發明也提供上述二次電池電解液的制備方法，包括以下步驟：

步驟S1，將質子惰性有機溶劑、電解質鋰鹽和電解液添加劑混合，配制混合溶液；

步驟S2，將氮缺陷類石墨氮化碳粉末加入二次電池電解液的一種以上的常用溶劑中，進行超聲、加熱攪拌處理，形成分散液；

步驟S3，將步驟S2制備的分散液加入到步驟S1制備的混合溶液中，得到二次電池電解液。