【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池，具体涉及一种磷酸铁锂动力电池用低温电解液的制备方法。
技术介绍
1、磷酸铁锂电池是一种重要的锂离子电池，具有高能量密度、长循环寿命、安全稳定等特点，凭借这些优点磷酸铁锂电池在电子设备、新能源汽车领域得到广泛应用。但是磷酸铁锂电池的低温性能差，阻碍了其在高寒高海拔等特种军工和民用场地的应用。商业磷酸铁锂电池在-20℃充放电容量只有常温额12%左右。低温下，电解液黏度增大，电解液的离子迁移率降低，电池在低温下放电时，来不及从电解液中补充li+，发生电压降，电池内阻增大和电化学极化增加，电化学反应速率下降，电池的放电容量和倍率性能会受到较大影响。此外，低温下磷酸铁锂电池的内阻增大，进一步降低了电池的性能。在工作稳定低于-20℃时，电池的电化学性能降低明显，电化学阻抗谱（eis）测试表明，电荷转移电阻增加和锂离子扩散能力降低时电池性能降低的主要因素。因此，通过提高电解质-电极界面的反应活性，可以有效改善磷酸铁锂电池的低温性能。
2、电解液作为锂离子电池的重要组成部分，不仅决定了li+在液相中的迁移速率，同时还参与sei膜的形成，对sei膜性能起到关键性作用。因为电解液的成分在实际应用中更易于操作和改性，因此这方面的研究是改善锂离子电池低温性能的突破口。目前，通过电解液改善低温性能有如下几种途径：（1）优化溶剂组成；（2）新型电解质盐；（3）添加剂。其中，sei膜对电池的低温性能有重要影响，是离子导体和电子绝缘体，是li+从液相到达电极表面的通道。低温时，sei膜阻抗变大，li+在sei膜中的扩散速率
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种磷酸铁锂动力电池用低温电解液的制备方法，解决以下技术问题：
2、现有的电解液在低温环境中使用时，电解液黏度增大，电解液中的离子迁移率降低，电化学反应速率下降，电池的放电容量和倍率性能会受到不利影响。
3、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
4、一种磷酸铁锂动力电池用低温电解液的制备方法，包括如下步骤：惰性气氛中，控制温度，将锂盐、有机溶剂分散均匀后，加入添加剂，分散均匀，得到磷酸铁锂动力电池用低温电解液；
5、所述添加剂的制备方法包括如下步骤：
6、s1：氮气氛围中，将3-氨基苯乙炔、甲苯加入反应瓶中，控制温度200-220℃，加入二氯硅烷，保温3-6h，旋蒸、过滤、滤液减压蒸馏，得到组分一；
7、s2：将组分一、1-(4-溴苯基)咪唑、二（三苯基膦）二氯化钯、碘化亚铜、四氢呋喃、三乙胺加入反应管中，氮气保护后封管密闭，控制温度60-80℃，反应18-24h，旋蒸、提纯、浓缩、干燥，得到组分二；
8、s3：将溴化冠醚、丙酮加入反应瓶中，控制温度40-50℃，加入组分二，搅拌条件下保温36-48h，纯化，得到组分三；
9、s4：将组分三、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、超纯水加入反应釜中，控制温度70-80℃，搅拌条件下保温9-12h，二氯甲烷萃取、旋蒸除去二氯甲烷，得到添加剂。
10、作为本专利技术的进一步方案：s1中3-氨基苯乙炔、甲苯、二氯硅烷的质量比为2.3-2.5：30-300：1。
11、作为本专利技术的进一步方案：s2中组分一、1-(4-溴苯基)咪唑、二（三苯基膦）二氯化钯、碘化亚铜、四氢呋喃、三乙胺的添加比为50g：45-50g：2.5-3.2mg：1.8-2.1mg：1.5-1.8ml：0.4-0.5ml。
12、作为本专利技术的进一步方案：s3中溴化冠醚、丙酮、组分二的添加比为0.9-1.5g：10-50ml：1g。
13、作为本专利技术的进一步方案：s3中纯化具体步骤为：加入二氯甲烷溶解后，加入活性碳吸附杂质后加入丙酮洗涤，得到组分三。
14、作为本专利技术的进一步方案：s4中组分三、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、超纯水的添加比为1g：0.4-0.6g：50-100ml。
15、作为本专利技术的进一步方案：添加剂占电解液总质量的1-10%。
16、作为本专利技术的进一步方案：惰性气氛为氩气气氛，所述氩气气氛中水含量低于1ppm、氧气含量低于1ppm。
17、作为本专利技术的进一步方案：溴化冠醚的制备方法包括如下步骤：将165g多聚磷酸（ppa）加入反应瓶中，控制温度60-65℃，加入5.3g苯并15-冠-5醚、3.9g 6-溴己酸，控制温度70-80℃，搅拌条件下保温6-9h，加水中止反应，搅拌均匀，加入氯仿萃取，收集萃取液、旋蒸，得到溴化冠醚。
18、作为本专利技术的进一步方案：有机溶剂以体积比为1：1：1-2的氟代碳酸乙烯酯（fec）、环形碳酸酯、线性碳酸酯混合得到；环形碳酸酯为碳酸乙烯酯（ec）、碳酸丙烯酯（pc）中的一种或几种以任意比混合得到；线性碳酸酯为碳酸二甲酯（dmc）、碳酸二乙酯（dec）、碳酸甲乙酯(emc）中的一种或几种以任意比混合得到。
19、作为本专利技术的进一步方案：锂盐为高氯酸锂(liclo4)、六氟砷酸锂(liasf6)、四氟硼酸锂(libf4)、六氟磷酸锂（lipf6）、三氟甲基磺酸锂（cf3so3li）中的任意一种或者几种以任意比混合得到；锂盐在电解液中的浓度为0.5-2mol/l。
20、本专利技术的有益效果：
21、本申请首先以3-氨基苯乙炔、二氯硅烷为原料在甲苯溶液中进行胺解反应，得到组分一；并利用组分一、1-(4-溴苯基)咪唑为原料，二（三苯基膦）二氯化钯作为催化剂、碘化亚铜作为助催化剂，利用组分一的末端炔烃基团与、1-(4-溴苯基)咪唑的溴化基团之间发生交叉偶联反应，制备得到组分二；本申请利用组分二的咪唑基团与溴化冠醚发生反应，得到具有冠醚基团的组分三；最后本申请利用组分三与双三氟甲烷磺酰亚胺锂进行离子交换，得到添加剂；其中，溴化冠醚由苯并15-冠-5醚、6-溴己酸为原料经过friedel-crafts酰化反应制得。本申请通过添加本申请制备的添加剂在电解液中，得到凝固点低和离子电导率高的电解液，进而改善电池的低温性能。
22、本申请制备的添加剂结构中含有的季铵盐基团、咪唑基团和冠醚基团以及硅氮键，其中咪唑中未经质子化的n可以作为质子的给体和受体，质子沿着氢键链在咪唑基团上定向移动，能够减少质子的传输阻力，降低了离子运输的活化能，促进锂离子的迁移，在电解液内部形成具有更低凝固点的微区，li+具有更好的运动能力，电解液的整体电导率提高，有利于低温下电池容量；季铵盐基团可以对阳离子进行修饰，提高离子液体的氧化还原稳定性；本申请添加剂中含有的冠醚基团，不仅可通过与li+配位促进电离,有利于性能光滑致密的固体电解质相界面膜形成，可有效提高锂盐在低温下的溶解度和电离度；降低电解液的凝固温度；本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种磷酸铁锂动力电池用低温电解液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：惰性气氛中，控制温度，将锂盐、有机溶剂分散均匀后，加入添加剂，分散均匀，得到磷酸铁锂动力电池用低温电解液；
2.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂动力电池用低温电解液的制备方法,其特征在于，S1中3-氨基苯乙炔、甲苯、二氯硅烷的质量比为2.3-2.5：30-300：1。
3.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂动力电池用低温电解液的制备方法,其特征在于，S2中组分一、1-(4-溴苯基)咪唑、二（三苯基膦）二氯化钯、碘化亚铜、四氢呋喃、三乙胺的添加比为50g：45-50g：2.5-3.2mg：1.8-2.1mg：1.5-1.8mL：0.4-0.5mL。
4.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂动力电池用低温电解液的制备方法,其特征在于，S3中溴化冠醚、丙酮、组分二的添加比为0.9-1.5g：10-50mL：1g。
5.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂动力电池用低温电解液的制备方法,其特征在于，S4中组分三、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、超纯水的添加比为1g：0.4-0.6g：50
6.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂动力电池用低温电解液的制备方法,其特征在于，所述锂盐为高氯酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟甲基磺酸锂中的任意一种或者几种以任意比混合得到；所述锂盐在电解液中的浓度为0.5-2mol/L。
7.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂动力电池用低温电解液的制备方法,其特征在于，所述有机溶剂以体积比为1：1：1-2的氟代碳酸乙烯酯、环状碳酸酯、线性碳酸酯混合得到；所述环状碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的一种或几种以任意比混合得到；所述线性碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一种或几种以任意比混合得到。
8.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂动力电池用低温电解液的制备方法,其特征在于，所述添加剂占电解液总质量的1-10%。
9.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂动力电池用低温电解液的制备方法,其特征在于，所述惰性气氛为氩气气氛，所述氩气气氛中水含量低于1ppm、氧气含量低于1ppm。
...【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锂动力电池用低温电解液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：惰性气氛中，控制温度，将锂盐、有机溶剂分散均匀后，加入添加剂，分散均匀，得到磷酸铁锂动力电池用低温电解液；
2.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂动力电池用低温电解液的制备方法,其特征在于，s1中3-氨基苯乙炔、甲苯、二氯硅烷的质量比为2.3-2.5：30-300：1。
3.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂动力电池用低温电解液的制备方法,其特征在于，s2中组分一、1-(4-溴苯基)咪唑、二（三苯基膦）二氯化钯、碘化亚铜、四氢呋喃、三乙胺的添加比为50g：45-50g：2.5-3.2mg：1.8-2.1mg：1.5-1.8ml：0.4-0.5ml。
4.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂动力电池用低温电解液的制备方法,其特征在于，s3中溴化冠醚、丙酮、组分二的添加比为0.9-1.5g：10-50ml：1g。
5.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂动力电池用低温电解液的制备方法,其特征在于，s4中组分三、双三氟甲烷磺酰亚胺锂...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨攀，单永祥，陆其远，殷平，殷凤山，
申请(专利权)人：江苏丰山全诺新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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