一种局部高浓度电解液制备方法、电解液、电池及其车辆技术

本发明专利技术公开了一种局部高浓度电解液制备方法、电解液、电池及其车辆，制备方法对局部高浓度电解液进行分步注液：第一次注液加入含碳酸酯类溶剂的电解液并静置，再进行第一次化成处理；第二次注液加入含磷酸酯类溶剂的电解液并静置，再进行第二次化成处理。本发明专利技术通过采用高安全性能的磷酸酯溶剂搭配高动力学性能的碳酸酯溶剂，在提升局部高浓度电解液溶剂的安全性的同时，保证局部高浓度电解液溶剂对锂盐的高溶解度、对极片的高浸润效果。碳酸酯溶剂混合磷酸酯溶剂相较于磷酸酯溶剂，可以有效提升电解液对极片的浸润速度，降低电池注液后的浸润时间，大幅提升生产效率，减少电池化成时产生黑斑等未浸润死区，降低电芯后期循环过程中析锂的风险。程中析锂的风险。程中析锂的风险。

【技术实现步骤摘要】
一种局部高浓度电解液制备方法、电解液、电池及其车辆


[0001]本专利技术涉及一种电解液制备方法、电解液、电池及其车辆，尤其涉及一种局部高浓度电解液制备方法、电解液、电池及其车辆。

技术介绍

[0002]现有锂电池电解液溶剂体系主要采用链状碳酸酯配合环状碳酸酯，以平衡电解液粘度、电导率、饱和蒸气压等物理性能，但是碳酸酯溶剂具有易燃的缺点，当电池发生热失控时，碳酸酯溶剂自身的燃烧以及碳酸酯溶剂与正负极材料高温时发生的反应，是电池热失控时产热的主要来源。
[0003]磷酸酯因为与碳酸酯物理化学性质相近、结构种类丰富，并且磷酸酯溶剂可以清除电池热失控时产生的自由基，进而阻断电池热失控链式反应，因此磷酸酯溶剂具有良好的阻燃性，可以作为阻燃型电解液溶剂。但是，磷酸酯溶剂由于存在粘度高、与锂盐溶解度低、与负极兼容性较差的问题，并且磷酸酯溶剂具有较差的浸润性，会影响锂离子电池的注液效率、电解液对极片的浸润效果及化成时形成的固态电解质界面膜(SEI)的理化性能。因此，目前磷酸酯溶剂无法作为主体溶剂使用。
[0004]针对磷酸酯溶剂与负极兼容性差的问题，可以通过提高锂盐浓度的方法来解决，但是该方法会使用大量的锂盐，导致电解液成本大幅升高，并且高浓度电解液的粘度大、对隔膜和电极界面的浸润性差，对锂离子电池的倍率性能和制造工艺影响较大。
[0005]因此，现有技术无法在保证锂离子电池的倍率性能和制造效率的前提下将磷酸酯溶剂作为主体溶剂使用，已经不能满足人们的要求。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种电解液制备方法、电解液、电池及其车辆，首先要解决的技术问题是将磷酸酯溶剂作为锂离子电池的主体溶剂使用，其次要解决的技术问题是提升电解液对极片的浸润速度，降低电池注液后的浸润时间，提升生产效率，解决现有技术存在的缺憾。
[0007]本专利技术提供了下述方案：
[0008]一种局部高浓度电解液制备方法，具体包括对局部高浓度电解液进行分步注液：
[0009]第一次注液加入含碳酸酯类溶剂的电解液并进行静置；
[0010]对电芯进行第一次化成处理；
[0011]第二次注液加入含磷酸酯类溶剂的电解液并进行静置；
[0012]对电芯进行第二次化成处理。
[0013]进一步的，在第一次注液中，所述含碳酸酯类溶剂具体包括：一定质量分数的锂盐、一定质量分数的氟代醚类稀释剂，形成局部高浓度电解液体系，所述锂盐的浓度为0.9mol/L
‑
1.1mol/L。
[0014]进一步的，在第二次注液中，所述含磷酸酯类溶剂包括：添加剂和剩余质量分数的
锂盐和剩余质量分数的氟代醚类稀释剂。
[0015]进一步的，电芯正极材料采用镍钴锰酸锂三元材料，负极采用石墨。
[0016]进一步的，在第二次注液中，锂盐浓度为0.1mol/L
‑
0.2mol/L，添加剂内包括1,3
‑
丙磺酸内酯、硫酸乙烯酯，添加剂质量占电解液总质量的比例为2％
‑
4％。
[0017]进一步的，所述对电芯进行第一次化成处理具体为：
[0018]1)0.02C
‑
0.05C恒流充电至第一电压，第一电压的取值范围为1.0
‑
1.5V；
[0019]2)0.05C
‑
0.1C恒流充电至第二电压，第二电压的取值范围为1.5
‑
2.0V；
[0020]所述对电芯进行第二次化成处理具体为：
[0021]1)0.1C
‑
0.2C恒流充电至第三电压，第三电压的取值范围为2.8V
‑
3.4V；
[0022]2)0.33C
‑
0.5C恒流充电至4.25V
‑
4.4V；
[0023]3)4.25V
‑
4.4V恒压充电至截止电流为0.02C
‑
0.05C；
[0024]4)0.33C
‑
0.5C恒流放电至2.8V
‑
2.5V。
[0025]一种局部高浓度电解液，所述局部高浓度电解液利用权利要求1至6中任一项所述的局部高浓度电解液制备方法制成。
[0026]一种电池，所述电池中包括局部高浓度电解液。
[0027]一种车辆，包括电池，还包括电池包以及电池管理系统，所述电池管理系统用于对电池进行监控及管理，在电池管理系统中包括电芯参数识别模块、云端监控模块、控制模块。
[0028]进一步的，所述电芯参数识别模块用于对采用局部高浓度电解液体系的电芯进行数据监控，识别电芯的电压、温度、自放电率、电芯间的电压参数；
[0029]所述云端监控模块，用于对电池包以及电池管理系统进行数据监控及分析运算；
[0030]所述控制模块，用于对电池包以及电池管理系统进行数据分析，调整电芯的使用策略。
[0031]本专利技术与现有技术相比具有以下的优点：
[0032]本专利技术通过采用高安全性能的磷酸酯溶剂搭配高动力学性能的碳酸酯溶剂，在提升局部高浓度电解液溶剂的安全性的同时，保证局部高浓度电解液溶剂对锂盐的高溶解度、对极片的高浸润效果。碳酸酯溶剂混合磷酸酯溶剂相较于磷酸酯溶剂，可以有效的提升电解液对极片的浸润速度，降低电池注液后的浸润时间，大幅提升生产效率，减少电池化成时产生黑斑等未浸润死区，降低电芯后期循环过程中析锂的风险。
[0033]通过采用高安全性能的磷酸酯溶剂搭配高动力学性能的碳酸酯溶剂，配合分步注液和分步化成方法，第一次注液加入碳酸酯溶剂为主体的电解液，第二次注液加入磷酸酯溶剂为主体的电解液。通过分步注入不同溶剂体系的电解液，并结合分步化成方法，可以有效提升电解液对极片的浸润速度和浸润效果，并改善固态电解质界面膜(SEI)的理化性能进而提升电池性能。
[0034]通过分部化成方法，配合注液方案中分部加入的电解液溶剂、添加剂，优化负极SEI膜和正极CEI膜的理化性能，使得本局部高浓度电解液方案在大幅提升安全性能的同时，保证电池的循环性能和高温性能。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]图1是局部高浓度电解液制备方法的流程图。
[0037]图2是本专利技术实施例在具体应用场景下的方法流程图。
[0038]图3是采用局部高浓度电解液的电池结构示意图。
[0039]图4是采用局部高浓度电解液体系电池的电动汽车电池管理系统。
具体实施方式
[0040]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种局部高浓度电解液制备方法，其特征在于，具体包括对局部高浓度电解液进行分步注液：第一次注液加入含碳酸酯类溶剂的电解液并进行静置；对电芯进行第一次化成处理；第二次注液加入含磷酸酯类溶剂的电解液并进行静置；对电芯进行第二次化成处理。2.根据权利要求1所述的局部高浓度电解液制备方法，其特征在于，在第一次注液中，所述含碳酸酯类溶剂具体包括：一定质量分数的锂盐、一定质量分数的氟代醚类稀释剂，形成局部高浓度电解液体系，所述锂盐的浓度为0.9mol/L
‑
1.1mol/L。3.根据权利要求2所述的局部高浓度电解液制备方法，其特征在于，在第二次注液中，所述含磷酸酯类溶剂包括：添加剂和剩余质量分数的锂盐和剩余质量分数的氟代醚类稀释剂。4.根据权利要求1所述的局部高浓度电解液制备方法，其特征在于，电芯正极材料采用镍钴锰酸锂三元材料，负极采用石墨。5.根据权利要求1所述的局部高浓度电解液制备方法，其特征在于，在第二次注液中，锂盐浓度为0.1mol/L
‑
0.2mol/L，添加剂内包括1,3
‑
丙磺酸内酯、硫酸乙烯酯，添加剂质量占电解液总质量的比例为2％
‑
4％。6.根据权利要求1所述的局部高浓度电解液制备方法，其特征在于，所述对电芯进行第一次化成处理具体为：1)0.02C
‑
0.05C恒流充电至第一电压，第一电压的取值范围为1.0
‑
1.5V；2)0.05C
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【专利技术属性】
技术研发人员：闫晟睿，孙焕丽，姜涛，王书洋，高天一，翟喜民，姜楠，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：