[發(fā)明專利]一種電解液添加劑及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202210721366.2
• 申請日: 2022-06-23
• 公開（公告）號: CN114974925A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李娟;陳春輝;黎華揚(yáng);蘇鑫;農(nóng)劍;朱歸勝;胡永清;趙勇剛
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東風(fēng)華高新科技股份有限公司;廣東風(fēng)華超容科技有限公司
• 主分類號: H01G11/64
• 分類號: H01G11/64;H01G11/84
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 許東輝

本發(fā)明涉及一種電解液添加劑及其制備方法和應(yīng)用，屬于納米材料領(lǐng)域。本發(fā)明提供的電解液添加劑包括鎳鈷類普魯士藍(lán)量子點(diǎn)，所述鎳鈷類普魯士藍(lán)量子點(diǎn)的粒徑為1nm～10nm。本發(fā)明采用表面活性劑和超聲波輔助，通過簡單的共沉淀法即制備出了高度結(jié)晶的鎳鈷類普魯士藍(lán)量子點(diǎn)。本發(fā)明的鎳鈷類普魯士藍(lán)量子點(diǎn)具有較高的結(jié)晶度、較小的量子尺寸、更優(yōu)異的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、電化學(xué)穩(wěn)定性和導(dǎo)電性；用于鋰離子電解液添加劑時(shí)，能顯著改善鈦酸鋰材料的產(chǎn)氣現(xiàn)象，緩解石墨材料的體積膨脹，從而提升鈦酸鋰基鋰離子電容器的容量保持率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料領(lǐng)域，具體涉及一種電解液添加劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

超級電容器是一種能夠快速儲存和釋放電能的儲能裝置，可以實(shí)現(xiàn)秒充。其具有安全性高、功率密度大、充放電時(shí)間短、使用壽命長、溫度特性好、內(nèi)阻低和節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)。混合型鋰離子超級電容器是目前常見的超級電容器。通常，鋰離子電容器的負(fù)極材料主要有鈦酸鋰、石墨、硬碳、軟碳和中間相碳微球等。當(dāng)僅采用鈦酸鋰作鋰離子電容器的負(fù)極時(shí)，電極表面難以形成固體電解質(zhì)界面(SEI)膜，會促使電解質(zhì)持續(xù)被還原，導(dǎo)致鋰離子電容器內(nèi)部因產(chǎn)生大量的CO₂、CO和H₂等氣體而發(fā)生鼓包、漏液，損害器件壽命。為了解決鈦酸鋰產(chǎn)氣的問題，通常會采用與其他易形成SEI膜的材料(如石墨)進(jìn)行復(fù)合的方法，但當(dāng)石墨和鈦酸鋰復(fù)合作負(fù)極材料時(shí)，雖然器件的容量明顯提高，產(chǎn)氣現(xiàn)象明顯減弱，但是，由于石墨的層狀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，在脫嵌鋰時(shí)會發(fā)生嚴(yán)重的體積變化，膨脹率大于20％，經(jīng)過長時(shí)間充放電循環(huán)后，石墨的結(jié)構(gòu)易坍塌，導(dǎo)致鋰離子電容器的比容量嚴(yán)重下降，壽命大幅度縮短。為了提升鈦酸鋰基鋰離子電容器的性能，相對于包覆改性、隔膜改性、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方式，加入導(dǎo)電性好、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、且能形成SEI膜的電解液添加劑可以避免工藝復(fù)雜化、無效重量過多、制造成本高等問題。因此，當(dāng)石墨與鈦酸鋰復(fù)合作為鋰離子電容器的負(fù)極材料時(shí)，引入合適的電解液添加劑是一種較佳的改良策略。目前常用的碳酸酯基鋰離子電解液，在電極表面形成SEI膜的厚度僅為10～50nm。所以，成膜添加劑的體積和質(zhì)量不易太大，最好不超過SEI膜的厚度，否則會延長離子和電子的傳輸路徑，延緩傳輸速度，不利于器件的性能。

結(jié)晶型納米級普魯士藍(lán)(PBAs，Prussian blue analogues)和普魯士藍(lán)類似物(類普魯士藍(lán))因具有許多顯著優(yōu)勢，近年來備受關(guān)注。鎳鈷類普魯士藍(lán)是一種典型的PBAs材料，與普魯士藍(lán)的性質(zhì)相似，其化學(xué)式為Ni₃(Co(CN)₆)₂(H₂O)₁₂，常被稱作Ni-Co PBA。高度結(jié)晶的Ni-Co PBA擁有優(yōu)異的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，可用于改善非晶體材料的結(jié)構(gòu)缺陷，提升復(fù)合材料的穩(wěn)定性。并且，Ni-Co PBA具有不含氧晶格的三維開放框架結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)鋰離子和電子快速可逆的脫嵌。此外，Ni-Co PBA的多孔結(jié)構(gòu)賦予其較高的比表面積，為活性物質(zhì)和溶液中離子的碰撞提供更多的活性位點(diǎn)，有助于減輕電極材料發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí)引起的體積變化，減緩電極粉化以獲得長期循環(huán)穩(wěn)定性。由于界面上的電子轉(zhuǎn)移極易受到納米材料尺寸的影響，小尺寸納米顆粒表現(xiàn)出很強(qiáng)的界面電荷，可以增強(qiáng)材料的活性和動力學(xué)。因此，將高度結(jié)晶的納米級Ni-Co PBA作為鋰離子電容器電解液的添加劑時(shí)，能有效改善器件的性能。

量子點(diǎn)是典型的納米材料，具有獨(dú)特的量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和量子隧道效應(yīng)。然而，目前Ni-Co PBA多為納米立方體結(jié)構(gòu)，或者通過刻蝕、二次溶劑熱等處理變?yōu)榛罨蛘咧锌盏冉Y(jié)構(gòu)，鮮有Ni-Co PBA量子點(diǎn)的相關(guān)報(bào)道。鑒于此，對于Ni-Co PBA量子點(diǎn)的研究是必要且迫切的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種電解液添加劑及其制備方法和應(yīng)用。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種電解液添加劑，所述電解液添加劑包括鎳鈷類普魯士藍(lán)量子點(diǎn)，所述鎳鈷類普魯士藍(lán)量子點(diǎn)的粒徑為1nm～10nm。