一种复配添加剂及应用该复配添加剂的电化学装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种复配添加剂，所述复配添加剂包括含离子液体、环状碳酸酯类化合物、金属有机化合物、有机酸类化合物，以质量计，所述离子液体:环状碳酸酯类化合物:金属有机化合物:有机酸类化合物的质量比为(0.2份

【技术实现步骤摘要】
一种复配添加剂及应用该复配添加剂的电化学装置


[0001]本专利技术涉及材料
，具体涉及一种复配添加剂及应用该复配添加剂的电化学装置。

技术介绍

[0002]随着手机、笔记本电脑、数码相机以及其他电子设备的普及，我国已经成为电池行业中的最大的消费国。电子产品带给生活的便利和多样性，在过去几年，使的我国的锂离子电池市场保持快速增长的趋势。现在，人们对电池的电化学性能提出了更高的要求。
[0003]电池正极作为锂电池中能量密度的来源，对电池的电学性能具有显著的影响。在电池充放电循环过程中，首先是电池正极与电池中电解质具有一定的接触内阻，电池中的电解质与电池正极之间的浸润性较差，从而会一定程度上影响电池的倍率性能；其次是正极活性材料和电解质接触后会发生一定的副反应，从而导致电池的容量下降。在现有技术中，电池充放电循环过程中，会生成具有离子电导率的固态电解质界面膜(CEI膜)，生成的CEI膜一方面可以隔绝电池正极活性材料与电解质之间的副反应，另一方面能协助正极和电解质之间的离子传输和迁移，CEI膜的生成一定程度上可以有利于提升电池的电化学性能的提升。但是在电池充放电循环过程中，往往会因为大量的Li
+
的嵌入和脱出从而导致生成的CEI膜的开裂，最终导致电池的容量和倍率性能的下降；当在高压充电电压下时，生成的CEI膜更容易发生开裂，电池的电化学性能下降更为明显。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术中的问题，公开了一种复配添加剂，通过制备一种可成膜的复配添加剂，特别适合用于在高压下充电的电池。能在电池的正极表面形成稳定的具有CEI膜功能的凝胶状包覆层，一方面，凝胶状包覆层具有一定的机械强度，可以隔绝正极活性材料和电解质的接触，从而减少副反应对锂离子的消耗，另一方面，本专利技术的形成的凝胶状包覆层具有与电解质相当的离子电导率，可以促进正极和电解质之间的离子传输，从而降低正极和电解质之间的接触内阻。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]本专利技术提供了一种复配添加剂，所述复配添加剂包括含离子液体、环状碳酸酯类化合物、金属有机化合物、有机酸类化合物，以质量计，所述离子液体:环状碳酸酯类化合物:金属有机化合物:有机酸类化合物的比为(0.2份
‑
0.3份):(0.5份
‑
2份):(0.5份
‑
2份):(0.5份
‑
4份)，所述复配添加剂在正极浆料中的质量占比为1.5％
‑
8.7％。
[0007]本专利技术的上述设计，本专利技术的复配添加剂特别适用于正极浆料中，金属有机化合物可以作为催化剂促进环状碳酸酯类化合物类和离子液体，在加热过程中环状碳酸酯类化合物发生开环，进行原位聚合的反应，为了提高催化剂的催化效果，我们还进一步搭配了有机酸类化合物，有利于促进金属有机化合物的溶解，更有利促使金属有机化合物均匀分散在浆料中，增加金属有机化合物与环状碳酸酯类化合物之间的接触面积，从而提高催化效
果，在原位聚合后形成均匀的凝胶状包覆层；此外，金属有机化合物中还有利于增强凝胶状包覆层的机械性能。环状碳酸酯类化合物开环原位聚合后，形成稳定的凝胶状的包覆层包覆于正极活性材料的表面、浆料中其他物质颗粒表面和颗粒空隙之中，有利于将离子液体束缚在凝胶状包覆层中，防止离子液体自电极中流失；其中，离子液体还具有较高的离子电导率，能提高被包覆的正极活性材料与电解质之间的离子传导能力，有利于搭建正极活性材料与电解质之间锂离子传导的桥梁，从而促进电池正极中锂离子的传输和迁移，有机酸类化合物有利于去除正极活性材料表面的残碱从而中和浆料的酸碱度。本专利技术中，我们还通过复配添加剂的配比，进一步平衡了凝胶状包覆层的束缚效果、正极的能量密度和凝胶状包覆层的离子传输能力三者之间的关系，在本专利技术的复配添加剂的配比下，使得本专利技术的正极能获得最大的能量密度的基础上，复配添加剂在浆料中有利于形成具有一定机械强度、结构稳定的凝胶状包覆层，使得凝胶状包覆层能束缚离子液体，并且生成的凝胶包覆层还具有与电解质相当的离子电导率，不仅有利于降低正极与电解质之间的接触电阻、提升正极和电解质之间的离子传输能力的同时，还可以减少正极活性材料和电解质的副反应，从而有利于提高电池的电化学性能。
[0008]作为进一步方案，所述离子液体包括季铵类离子液体、咪唑类离子液体、吡啶类离子液体。咪唑类离子液体更适宜用于电池工作电压更高的正极浆料中，咪唑类离子液体结构中咪唑环是富电子基团，咪唑结构是五元杂环化合物，具有闭合的大π键的共轭体系，使得N的吸电子能力上升，咪唑环内氮原子的电子云密度增大，富电子基团中氮原子会参与攻击环状碳酸酯类化合物中的氧基团，从而有利于与环状碳酸酯类化合物之间的相互配合，有利于凝胶状包覆层的形成。季铵类离子液体更适宜用于长期工作电池的正极浆料中，在电池长期的循环过程中，在电池正极会产热，电池内部的温度会升高，而季铵类离子液体具有更好的热稳定性。吡啶类离子液体更适宜用于一般的电池工作环境，吡啶类离子液体具有更好的稳定性，能用于大部分的电池正极中，其电化学性能不易发生衰减。
[0009]作为再进一步方案，所述季铵类离子液体包括四甲基氯化铵、四甲基溴化铵、四甲基六氟磷酸铵、四甲基三氟甲磺酸铵中的一种或多种。
[0010]作为再进一步方案，所述咪唑类离子液体包括1
‑
烯丙基
‑3‑
甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐，1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑磷酸盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑硝酸盐中的一种或多种。
[0011]作为再进一步方案，所述吡啶类离子液体包括1
‑
丁基
‑
4甲基吡啶氯盐、1
‑
己基
‑4‑
甲基吡啶氯盐、1
‑
乙基吡啶溴盐中的一种或多种。
[0012]作为进一步方案，所述环状碳酸酯类化合物包括具有不饱和环的环状碳酸酯、具有饱和环的环状碳酸酯。具体的，具有不饱和环的环状碳酸酯包括碳酸亚乙烯酯。具有饱和环的环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯。
[0013]作为进一步方案，所述具有饱和环的环状碳酸酯包括具有C2
‑
C6的亚烷基的环状碳酸酯中的一种或多种；
[0014]作为进一步的方案，所述具有饱和环的环状碳酸酯包括具有C2
‑
C4的亚烷基的环状碳酸酯中的一种或多种。具体的可列举，碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯(2
‑
乙基碳酸亚乙酯、顺式和反式2,3
‑
二甲基碳酸亚乙酯)。
[0015]作为进一步的方案，所述环状碳酸酯类化合物还具有不饱和取代基团、卤原子取
代基团、烷基取代基团中的一种或多种。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复配添加剂，其特征在于，所述复配添加剂包括含离子液体、环状碳酸酯类化合物、金属有机化合物、有机酸类化合物，以质量计，所述离子液体:环状碳酸酯类化合物:金属有机化合物:有机酸类化合物的比为(0.2份
‑
0.3份):(0.5份
‑
2份):(0.5份
‑
2份):(0.5份
‑
4份)。2.根据权利要求1所述的一种复配添加剂，其特征在于，所述离子液体包括季铵类离子液体、咪唑类离子液体、吡啶类离子液体一种或多种；进一步优选，所述季铵类离子液体包括四甲基氯化铵、四甲基溴化铵、四甲基六氟磷酸铵、四甲基三氟甲磺酸铵中的一种或多种；进一步优选，所述咪唑类离子液体包括1
‑
烯丙基
‑3‑
甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐，1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑磷酸盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑硝酸盐中的一种或多种；进一步优选，所述吡啶类离子液体包括1
‑
丁基
‑
4甲基吡啶氯盐、1
‑
己基
‑4‑
甲基吡啶氯盐、1
‑
乙基吡啶溴盐中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种复配添加剂，其特征在于，所述环状碳酸酯类化合物包括具有不饱和环的环状碳酸酯、具有饱和环的环状碳酸酯中的一种或多种；进一步优选，具有饱和环的环状碳酸酯包括具有C2
‑
C6的亚烷基的环状碳酸酯中的一种或多种的一种或多种；进一步优选，具有饱和环的环状碳酸酯包括具有C2
‑
C4的亚烷基的环状碳酸酯中的一种或多种；进一步优选，所述环状碳酸酯类化合物还具有不饱和取代基团、卤原子取代基团、烷基取代基团中的一种或多种；进一步优选，所述不饱和取代基团包括C＝C、C≡C、芳香环中的一种或多种；进一步优选，所述卤原子取代基团包括氟原子、氯原子、溴原子、碘原子中的一种或多种；进一步优选，所述烷基取代基团包括C1
‑
C4烷基中的一种；进一步优选，所述卤原子取代基团包括氟原子、氯原子中的一种或多种；进一步优选，所述卤原子取代基团包括氟原子；进一步优选，所述卤原子取代基团个数为1
‑
6；进一步优选，所述卤原子取代基团个数为1
‑
4。4.根据权利要求1所述的一种复配添加剂，其特征在于，所述有机酸类化合物包括有机羧酸化合物、有机磺酸化合物、有机亚磺酸化合物、有机硫羧酸化合物中的一种或多种；进一步优选，所述有机羧酸化合物包括有机二元羧酸、有机一元羧酸、单不饱和有机羧酸、多不饱和有机羧酸中的一种或多种；进一步优选，所述有机二元酸包括草酸、丙二酸、丁二酸中的一种或多种；进一步优选，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭军，惠康龙，
申请(专利权)人：天目湖先进储能技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：