本发明专利技术公开了一种碱离子二次电池电解液及其制备方法和应用，属于新能源技术领域。本发明专利技术提供新的碱离子二次电池电解液的制备原料包括活性碱金属盐、有机溶剂和防胀气添加剂；所述防胀气添加剂包括多羟基酚类添加剂、氟代碳酸乙烯酯和有机硅腈；所述防胀气添加剂占所述碱离子二次电池电解液的质量百分数≤8.5％。本发明专利技术提供的碱离子二次电池电解液，能够有效避免碱离子二次电池的胀气问题。本发明专利技术还提供了上述碱离子二次电池电解液的制备方法和应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新能源，尤其是涉及一种碱离子二次电池电解液及其制备方法和应用。
技术介绍
1、常见的碱离子二次电池，包括锂离子电池、钠离子电池和钾离子电池。这些电池或者具有较优异的电化学性能，或者具有明显的价格优势，在储能领域、动力电池领域或者小家电领域具有广阔的应用前景。其中钠离子电池由于成本低廉、安全性高、循环寿命长在电动汽车，电瓶车以及储能等领域有着巨大的应用潜力。但在实际的碱离子二次电池体系，特别是钠离子电池中，还存在有较为严重的电池胀气问题。胀气不仅会降低电芯的容量、荷电能力、循环等性能，同时伴有较大的安全隐患。
2、胀气由多种情况导致，其中sei膜的溶解及电解液ec的分解都会导致电芯胀气的发生。传统技术中，为了抑制胀气的产生，通常选择对正负极材料或者电解液进行改性。但是目前看来，上述改性方法取得的效果有限。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种碱离子二次电池电解液，能够有效避免碱离子二次电池的胀气问题。
2、本专利技术还提供了上述碱离子二次电池电解液的制备方法。
3、本专利技术还提供了一种包括上述碱离子二次电池电解液的碱离子二次电池。
4、根据本专利技术第一方面的实施例，提供了一种碱离子二次电池电解液，所述碱离子二次电池电解液的制备原料包括活性碱金属盐、有机溶剂和防胀气添加剂；
5、所述防胀气添加剂包括多羟基酚类添加剂、氟代碳酸乙烯酯和有机硅腈；
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p>6、所述防胀气添加剂占所述碱离子二次电池电解液的质量百分数≤8.5％。7、根据本专利技术实施例的碱离子二次电池电解液，至少具有如下有益效果：
8、多羟基酚类结构单元有助于稳定mpf6的分解产物pf5，从而促使mf的形成(其中m为碱金属离子，具体是锂离子、钠离子和钾离子等)，起到稳定sei膜的作用，且生成的sei膜比常规成膜添加剂更加致密和稳定。
9、通过添加氟代碳酸乙烯酯，可消除碱离子二次电池电解液中产生的hf，起到控制hf含量的作用；可增加电池极片的润湿性；进一步的，其和所述碱离子二次电池电解液中的其他成分相比，可以优先被还原，因此拥有良好的成膜效果，在碱离子二次电池电解液中可优先被分解并在负极表面生成钝化膜。更进一步的，和其他种类的氟代碳酸酯相比，本专利技术采用氟代碳酸乙烯酯的粘度更合适，成本更低。
10、有机硅腈因其结构可以保护正极表面层和保护ec等酯类有机溶剂不发生分解，达到降低电池产气的效果。与多羟基酚类添加剂搭配，可弥补多羟基酚类添加剂的缺点，同时具有协同改善胀气的作用。
11、通过限定所述防胀气添加剂的用量，可优化所述碱离子二次电池电解液的整体粘度，进而充分发挥三种防胀气添加剂之间的协同作用。
12、综上，本专利技术提供的碱离子二次电池电解液中，防胀气添加剂之间具备协同作用，可显著稳定正负极表面的固态电解质膜，起到抑制胀气的作用，最终达到提升循环性能、首效、荷电能力和安全性能的效果。
13、根据本专利技术的一些实施例，所述多羟基酚类添加剂的结构式中，羟基个数≥5个。例如具体可以是20个或25个。
14、根据本专利技术的一些实施例，所述多羟基酚类添加剂的结构式如式i所示：
15、
16、其中，r选自甲基、乙烯基和式ii所示结构中的至少一种：
17、
18、根据本专利技术的一些实施例，所述多羟基酚类添加剂包括单宁酸。
19、根据本专利技术的一些实施例，所述多羟基酚类添加剂的分子量为200～2500。例如具体可以是1500～2000。进一步具体的可以是1700～1710。
20、若所述多羟基酚类添加剂的分子量低于200，无法满足多羟基酚类添加剂≥5个羟基的限定，难以与fec和有机硅腈起到协同作用；即对分子量下限的限定，实际上依然是对羟基个数的限定，本质上是羟基个数影响协同作用的发挥。但是，若所述多羟基酚类添加剂的分子量高于2500，多羟基酚类添加剂在所述碱离子二次电池电解液中的溶解度会变差，与fec和有机硅腈协同作用下降。综上，选择上述范围，可显著促进协同作用的发挥。
21、根据本专利技术的一些实施例，所述多羟基酚类添加剂占所述碱离子二次电池电解液的质量百分数为0.6～2.8％。例如具体可以是约0.7％、0.8％、0.9％、1.0％、1.5％、1.8％、2.0％或约2.5％。
22、根据本专利技术的一些实施例，所述氟代碳酸乙烯酯占所述碱离子二次电池电解液的质量百分数为0.1～6.7％。例如具体可以是0.5％、1.0％、2.0％、3.0％、3.5％、4％、5％、6％、6.1％、6.2％、6.3％、6.4％、6.5％或约6.6％。
23、根据本专利技术的一些实施例，所述有机硅腈的结构式如式iii所示：
24、
25、其中，r4选自芳基或脂肪环中的一种；
26、r1、r2、r3分别独立地选自甲基、乙烯基和卤素中的至少一种；
27、n选自1-5中的任一整数。
28、根据本专利技术的一些实施例，所述有机硅腈占所述碱离子二次电池电解液的质量百分数为1.2～5.6％。例如具体可以是约1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.8％、2.0％、3.0％、3.5％、4.0％、5.0％或约5.5％。
29、根据本专利技术的一些实施例，所述有机硅腈和所述多羟基酚类添加剂的质量比为1.5～2.5:1。例如具体可以是约2:1。所述多羟基酚类添加剂的用量，一定程度上会影响mf的产生，mf仅是sei膜的一种成分，过多或者过少，均会影响sei膜的性能。在上述范围内，可形成更加适量的mf，进而提升所得sei摸得离子迁移率。
30、根据本专利技术的一些实施例，所述防胀气添加剂占所述碱离子二次电池电解液的质量百分数≤8.5％。由此可在发挥所述防胀气添加剂的协同作用的同时，避免了所述防胀气添加剂对电化学性能的负面影响。
31、根据本专利技术的一些实施例，所述活性碱金属盐在所述碱离子二次电池电解液中的浓度为0.1～3.0mol/l。例如具体可以是0.7～1.4mol/l。
32、根据本专利技术的一些实施例，所述活性碱金属盐占所述碱离子二次电池电解液的质量百分数为0.1％～20.0％。例如具体可以是约5％、10％、12％、13％、14％或约15％。
33、根据本专利技术的一些实施例，所述活性碱金属盐包括锂盐、钠盐和钾盐中的至少一种。
34、根据本专利技术的一些实施例，所述锂盐包括六氟磷酸锂。
35、根据本专利技术的一些实施例，所述钠盐包括六氟磷酸钠、四氟硼酸锂、六氟砷酸钠、高氯酸钠、双草酸硼酸钠、二氟草酸硼酸钠、二氟磷酸钠、双氟磺酰亚胺钠和双三氟甲基磺酰亚胺钠中的至少一种。
36、根据本专利技术的一些实施例，所述有机溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲丙酯、丙酸乙酯、乙本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种碱离子二次电池电解液，其特征在于，所述碱离子二次电池电解液的制备原料包括活性碱金属盐、有机溶剂和防胀气添加剂；
2.根据权利要求1所述的碱离子二次电池电解液，其特征在于，所述多羟基酚类添加剂的结构式中，羟基个数≥5个；和/或，所述多羟基酚类添加剂的结构式如式I所示：
3.根据权利要求1或2所述的碱离子二次电池电解液，其特征在于，所述多羟基酚类添加剂的分子量为200～2500；和/或，所述多羟基酚类添加剂占所述碱离子二次电池电解液的质量百分数为0.6～2.8％。
4.根据权利要求1所述的碱离子二次电池电解液，其特征在于，所述氟代碳酸乙烯酯占所述碱离子二次电池电解液的质量百分数为0.1～6.7％。
5.根据权利要求1所述的碱离子二次电池电解液，其特征在于，所述有机硅腈的结构式
6.根据权利要求1所述的碱离子二次电池电解液，其特征在于，所述有机硅腈占所述碱离子二次电池电解液的质量百分数为1.2～5.6％。
7.根据权利要求1所述的碱离子二次电池电解液，其特征在于，所述活性碱金属盐包括锂盐、钠盐和钾盐中的至少一种；和/或，所述钠盐包括六氟磷酸钠、四氟硼酸锂、六氟砷酸钠、高氯酸钠、双草酸硼酸钠、二氟草酸硼酸钠、二氟磷酸钠、双氟磺酰亚胺钠和双三氟甲基磺酰亚胺钠中的至少一种。
8.一种如权利要求1～7任一项所述的碱离子二次电池电解液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括将所述碱离子二次电池电解液的制备原料混合。
9.一种碱离子二次电池，其特征在于，所述碱离子二次电池的制备原料包括如权利要求1～7任一项所述的碱离子二次电池电解液。
10.根据权利要求9所述的碱离子二次电池，其特征在于，所述碱离子二次电池包括锂离子电池、钠离子电池和钾离子电池中的至少一种。
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【技术特征摘要】
1.一种碱离子二次电池电解液，其特征在于，所述碱离子二次电池电解液的制备原料包括活性碱金属盐、有机溶剂和防胀气添加剂；
2.根据权利要求1所述的碱离子二次电池电解液，其特征在于，所述多羟基酚类添加剂的结构式中，羟基个数≥5个；和/或，所述多羟基酚类添加剂的结构式如式i所示：
3.根据权利要求1或2所述的碱离子二次电池电解液，其特征在于，所述多羟基酚类添加剂的分子量为200～2500；和/或，所述多羟基酚类添加剂占所述碱离子二次电池电解液的质量百分数为0.6～2.8％。
4.根据权利要求1所述的碱离子二次电池电解液，其特征在于，所述氟代碳酸乙烯酯占所述碱离子二次电池电解液的质量百分数为0.1～6.7％。
5.根据权利要求1所述的碱离子二次电池电解液，其特征在于，所述有机硅腈的结构式
6.根据权利要求1所述的碱离子二次电池电...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯光旺，吴声本，
申请(专利权)人：浙江锂威能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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