【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂电池电解液，特别涉及一种高功率快放型锂电池、功能型电解液及其制备方法。
技术介绍
1、高功率快放型锂离子电池具有优异的倍率性能，能持续高效地提供高品质电能，满足设备相关负载功率要求，可实现多领域应用及推动国家可持续性发展。然而高功率快放型电池对大电流放电倍率要求很高，同时，大电流放电会积蓄大量热能并引发安全问题。商业电解液一般以酯类有机溶剂为主，其接近室温的低闪电使得电池具有火灾及爆炸的危险。离子液体具有较高的电化学窗口(4～6v)，被证明是稳定有机电解液成分、降低燃点的有效添加剂。优质的固态电解质界面膜(sei)可以稳定锂电池在大电流放电下的循环特性，所以电解液添加剂的选择也至关重要。
2、申请公布号为cn115732760a的中国专利技术专利公布了一种电解液及其制备方法和应用，其电解液包括锂盐、醚基官能团化离子液体溶剂、稀释剂和添加剂，但其高低温循环性能还是不理想，且只适用于小电流放电。申请公布号cn114421000a的中国专利技术专利公布了一种锂金属二次电池电解液，所述电解液包括0.2～5％硝酸锂、室温离子液体、稀释剂、非水有机溶剂和锂盐，该电解液循环性能优异，但是其高低温性能较差，满足不了电池安全性能。
3、此前的研究其电解液都难以兼顾良好的高倍率循环性能和环境适应性等问题。因此，开发一款电解液能在极端的高低温环境中具有耐氧化，并在负极形成稳定的sei膜，保持高功率快放型锂电池在大倍率条件下实现长循环特性。
技术实现思路
1、本专利
2、第一方面，本方案提供的一种功能型电解液，包括异金属阳离子添加剂、导电锂盐、有机溶剂、离子液体和分散剂，所述异金属阳离子添加剂为in(tfsi)3；所述离子液体为n-甲基-n-丙基吡咯烷鎓、1-乙基-3-甲基咪唑双氟磺酰亚胺锂和纳米二氧化硅-咪唑基双(氟磺酰)亚胺锂的一种或者几种。
3、进一步，所述功能型电解液的电导率为15.5～17.5ms/cm。
4、进一步，所述异金属阳离子添加剂的添加量为有机溶剂质量的0.1～0.5wt％；所述离子液体与有机溶剂的质量比为5％～10％。
5、进一步，所述导电锂盐为双二氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂和二氟草酸硼酸锂的一种或者几种。
6、进一步，所述有机溶剂为醚类有机溶剂呋喃、1,3-二氧环戊烷、二甲氧甲烷、1,2-二甲氧乙烷中的一种或者几种。
7、进一步，所述分散剂为氢氟醚、双(2,2,2-三氟乙基)醚、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙醚和氟化原甲酸酯的一种或者几种。
8、第二方面，本专利技术还提供了一种功能型电解液的制备方法，包括如下步骤：
9、s1、称取有机溶剂利用分子筛进行纯化除杂、除水，得到纯有机溶溶剂；
10、s2、将导电锂盐加入s1的纯有机溶剂中，搅拌直至导电锂盐完全溶解；
11、s3、将离子液体缓慢加入s2的溶液中搅拌，搅拌过程中逐滴加入分散剂，调节溶液的离子电导率在15.5～17.5ms/cm范围内，得到混合溶剂；
12、s4、将异金属阳离子添加剂按比例缓慢加入步s3的混合溶剂中，搅拌直至异金属阳离子添加剂完全溶解；搅拌均匀后的最终溶液为用于高功率型锂电池的功能型电解液。
13、进一步，所述分子筛为3a型、4a型或5a型中的一种或几种。
14、进一步，所述导电锂盐在有机溶剂中的浓度为0.2～2.8mol/l。
15、进一步，任意步骤中所述的搅拌均采用磁力搅拌器在常温下搅拌，时间为2～6h。。
16、第三方面，本专利技术提供了一种高功率快放型锂电池，将制备得到功能型电解液注入高功率型软包锂电电芯中，得到软包电池，容量为1.5ah。电池的正极为高压钴酸锂、负极为硬碳、隔膜为陶瓷隔膜，将软包电池以0.1c电流进行恒流恒压充电，充至电芯100％soc；0.1c电流恒流放电，放至电芯0％soc；截止电流都为0.05c，以此循环3圏后，以1c电流充电至电芯的50％soc，最终得到高功率快放型锂电池。
17、本专利技术的工作原理是：通过离子液体与热稳定性的有机溶剂、锂盐相结合，利用分散剂调节电解液电导率、异金属阳离子构筑合金层的方法，得到具备离子电导率及热稳定性较高的功能性电解液。这种新颖的离子调控策略，通过阴阳离子的协同作用，改善锂离子传输特性并原位生成稳定的sei膜，保证了功能型电解液在功率型电池中优异的快充放特性及安全性能。同时，异金属阳离子添加剂与低费米能级的锂金属存在离子间的协同效应，双金属阳离子触发原位的自发离子交换反应，沉积在电极表面构筑薄而韧的合金层(m-li)，与原始sei膜重组。该新生sei膜既可以抑制锂枝晶的形成，又稳固了sei膜，对于提高功率型电池的循环寿命和环境适应性具有显著效果。最终，制备得到的功能型电解液电导率可控、电化学窗口宽，同时其在高低温环境中(-20～70℃)大倍率循环性能优异，满足了高功率型锂电池在极端环境中的优良使用特性。
18、有益技术效果是：
19、1、本专利技术所制备得到的功能型电解液具有可控且保持较高的离子电导率，常温下的离子电导率在15.5～17.5ms/cm范围内。
20、2、特殊的有机溶剂、离子液体和分散剂结构保证了功能型电解液具有良好的热稳定性，高温下保持较高的氧化电压。功能型电解液保证了单体电池在工作电压下(2.5～4.2v)升高温度(≤70℃)仍然具备良好的稳定性。
21、3、异金属阳离子作为添加剂，构筑了sei膜，保证了电池在大倍率条件下(10c充电/20放电)仍能实现长循环。高低温环境中(-20～70℃)、10c/20c大倍率下循环1400圈后，容量保持率≥80％以上。sei膜保持完整，且厚度在22～25nm之间。
22、4、本专利技术所制备的功能型电解液一方面具有高离子电导率、电压窗口宽等优异的物理化学特性，另一方面能够适用于极端的高低温环境中并保持良好的大倍率循环电性能，环境适应性突出，可应用于高功率型锂电池中。
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1.一种功能型电解液，其特征在于：包括异金属阳离子添加剂、导电锂盐、有机溶剂、离子液体和分散剂，所述异金属阳离子添加剂为In(TFSI)3；所述离子液体为N-甲基-N-丙基吡咯烷鎓、1-乙基-3-甲基咪唑双氟磺酰亚胺锂和纳米二氧化硅-咪唑基双(氟磺酰)亚胺锂的一种或者几种。
2.根据权利要求1所述的一种功能型电解液，其特征在于：所述功能型电解液的电导率为15.5～17.5mS/cm。
3.根据权利要求2所述的一种功能型电解液，其特征在于：所述异金属阳离子添加剂的添加量为有机溶剂质量的0.1～0.5wt％；所述离子液体与有机溶剂的质量比为5％～10％。
4.根据权利要求1所述的一种功能型电解液，其特征在于：所述导电锂盐为双二氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂和二氟草酸硼酸锂的一种或者几种。
5.根据权利要求1所述的一种功能型电解液，其特征在于：所述有机溶剂为醚类有机溶剂呋喃、1,3-二氧环戊烷、二甲氧甲烷、1,2-二甲氧乙烷中的一种或者几种。
6.根据权利要求1所述的一种功能型电解液，
7.根据权利要求1～6中任一项所述的一种功能型电解液的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述导电锂盐在有机溶剂中的浓度为0.2～2.8mol/L。
9.权利要求1～6中任一项所述功能型电解液在锂离子电池制备中的应用。
10.一种高功率快放型锂电池，其特征在于：将权利要求1～6中任一项所述功能型电解液注入高功率型软包锂电池的电芯中，得到软包电池，容量为1.5Ah；电池的正极为高压钴酸锂、负极为硬碳、隔膜为陶瓷隔膜，将软包电池以0.1C电流进行恒流恒压充电，充至电芯100％SOC；0.1C电流恒流放电，放至电芯0％SOC；截止电流都为0.05C，以此循环3圏后，以1C电流充电至电芯的50％SOC，最终得到高功率快放型锂电池。
...【技术特征摘要】
1.一种功能型电解液，其特征在于：包括异金属阳离子添加剂、导电锂盐、有机溶剂、离子液体和分散剂，所述异金属阳离子添加剂为in(tfsi)3；所述离子液体为n-甲基-n-丙基吡咯烷鎓、1-乙基-3-甲基咪唑双氟磺酰亚胺锂和纳米二氧化硅-咪唑基双(氟磺酰)亚胺锂的一种或者几种。
2.根据权利要求1所述的一种功能型电解液，其特征在于：所述功能型电解液的电导率为15.5～17.5ms/cm。
3.根据权利要求2所述的一种功能型电解液，其特征在于：所述异金属阳离子添加剂的添加量为有机溶剂质量的0.1～0.5wt％；所述离子液体与有机溶剂的质量比为5％～10％。
4.根据权利要求1所述的一种功能型电解液，其特征在于：所述导电锂盐为双二氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂和二氟草酸硼酸锂的一种或者几种。
5.根据权利要求1所述的一种功能型电解液，其特征在于：所述有机溶剂为醚类有机溶剂呋喃、1,3-二氧环戊烷、二甲氧甲烷、1,2-二甲氧乙烷中的一种或者...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗凤兰，周雄，李一帆，班宵汉，陈国文，刘富亮，陈晓涛，刘江涛，袁再芳，田文燕，胡洪瑞，胡锦飞，刁思强，陈安国，田洪松，
申请(专利权)人：贵州梅岭电源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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