本发明专利技术属于电池技术领域，具体涉及一种含FEC电解液的高温高倍率二次电池。所述高温高倍率二次电池，包括正极极片、负极极片和电解液；所述电解液包括溶剂、助剂和锂盐，所述溶剂包括体积比1：（1.2‑1.4）：（0.5‑0.7）的碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸丙烯酯；所述助剂包括体积比1：（1.3‑1.6）：（0.2‑0.4）：（1.5‑1.8）的氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、丁烷磺内酯和碳酸亚乙烯酯；所述助剂占电解液总重量的2‑4%。本发明专利技术制备的二次电池的性能优异，具有高倍率，并且高温下仍可保持较高的循环性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池，具体涉及一种含fec电解液的高温高倍率二次电池。
技术介绍
1、电动汽车中使用的锂离子电池电解液是电池性能的关键因素之一。电解液的主要功能是提供离子传输的介质，确保电池内部的锂离子可以在正极和负极之间高效移动。锂二次电池是通过锂离子在所述正极及负极中进行插入及脱离时的氧化、还原反应而产生电能，因此，通过将可插入及脱离锂离子的物质用作负极及正极，并且在所述正极和负极之间，填充有机电解液或聚合物电解液来制备锂二次电池。
2、锂二次电池虽然在能量密度、循环寿命和自放电率等方面表现出色，但仍面临一些技术和挑战：1. sei膜不稳定：固态电解质界面（sei）膜在某些情况下可能会不稳定，导致电池内部短路或热失控。2.循环寿命：随着充放电次数的增加，电池的容量会逐渐下降。3.能量密度：目前常用的正负极材料的能量密度有限，难以满足更高能量密度的需求。4.快充能力：锂枝晶：快速充电时，锂离子在负极表面的沉积速度过快，容易形成锂枝晶，导致电池内部短路和安全隐患。5.环境适应性：在低温、高温条件下，电解液的电导率下降，电池的性能会受到影响，电池的循环寿命和安全性会下降。
3、现有技术中通过优化锂盐和添加剂种类及含量，在提高电解液的电导率的同时降低了硅基负极片的不可逆膨胀，可以改善了锂离子电池倍率充电性能和循环寿命，但是并没有解决锂离子电池高温下的性能损失问题，不能满足现有市场的需求。
4、因此，亟需一种含fec电解液的高温高倍率二次电池。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种含fec电解液的高温高倍率二次电池。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、一种含fec电解液的高温高倍率二次电池，包括正极极片、负极极片和电解液；所述电解液包括溶剂、助剂和锂盐，所述溶剂包括体积比1：（1.2-1.4）：（0.5-0.7）的碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸丙烯酯；所述助剂包括体积比1：（1.3-1.6）：（0.2-0.4）：（1.5-1.8）的氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、丁烷磺内酯和碳酸亚乙烯酯；所述助剂占电解液总重量的2-4%。
4、锂二次电池的性能主要受到有机电解液结构和通过所述有机电解液和电极的反应而形成的所述sei膜的影响。市面上常用的电解液与本专利技术制备的电极反应后的性能并不理想。本专利技术通过将特定配比的溶剂与助剂协同作用，可以改善二次电池的倍率性能。分析是锂二次电池的性能受到有机电解液结构和通过所述有机电解液和电极的反应而形成的所述sei膜的影响。合适的溶剂可以提高电解液的锂离子传导率，加快锂离子在电解液中的迁移速度，特定的添加剂还可以帮助抑制有害副反应的发生，比如锂枝晶的生长，同时本专利技术的电解液的组成和本专利技术制备的电极的表面结构之间存在复杂的相互作用，共同决定了sei膜的形成和稳定性，特定的溶剂和添加剂可以与电极表面的特定活性位点相互作用，形成更致密、更均匀的sei膜，从而提高电池的循环稳定性和倍率性能。
5、进一步地，所述锂盐包括物质的量比为（3-5）：1的lipf6和lialo2。
6、进一步地，所述锂盐在电解液中的摩尔浓度为1.5-1.7mol/l。
7、进一步地，所述负极极片的制备方法包括以下步骤：将重量比（92-94）：3：（3.8-4.2）的硅碳复合材料、碳纳米管和粘结剂混合均匀，涂在厚度为8-10μm的铜箔上，得到负极极片。
8、进一步地，所述硅碳复合材料的制备方法包括以下步骤：
9、（1）将重量比1：（8-10）的高岭土与2-4mol/l的硝酸混合，在50-60℃，搅拌反应10-12h；过滤，水洗至中性，烘干，得到酸处理后的高岭土，将重量比为1：（0.4-0.7）：（8-10）的酸处理后的高岭土、氢氧化钠、水混合，30-40℃搅拌反应4-6h，过滤、水洗至中性、烘干，得到预处理高岭土；
10、（2）在以体积比为1：（1.5-1.7）的环己醇与无水乙醇作为溶剂条件下，将预处理高岭土与葡萄糖混合均匀，脱除溶剂后，在惰性气氛下煅烧，煅烧温度为600-800℃，煅烧时间为4-6h，得到硅碳复合材料。
11、进一步地，所述葡萄糖与以二氧化硅计的高岭土的重量比为1：（2-5）。
12、进一步地，所述高岭土的粒度325目-500目。购自山东旗屹化工科技有限公司，型号为超细煅烧高岭土。
13、进一步地，所述溶剂与高岭土的重量比为（12-15）:1。
14、现有技术中通过直接添加二氧化硅用以改善石墨作为负极比容量较低的问题，但是直接添加的二氧化硅颗粒如果尺寸和分布不均匀，会导致电极内部的应力分布不均，加剧电极材料的粉化和脱落，制得的二次电池的使用寿命并不理想。本专利技术通过使用高岭土和有机碳源制备硅碳复合材料，改善了二次电池常温下的电池的使用寿命。主要是因为本专利技术将高岭土作为二氧化硅的来源，二氧化硅与碳的结合产生了复合结构，其特殊的形貌减轻了充放电过程中体积膨胀的现象，用其制备的电池在充放电过程中的性能稳定性更高。同时改善了二次电池低温下的使用寿命。
15、进一步地，所述碳纳米管包括质量比（0.2-0.5）：1：（1.5-1.7）的单壁碳纳米管、多壁碳纳米管和双壁碳纳米管；所述单壁碳纳米管的直径为1-2nm，长度为5-30μm，比表面积为120m2/g，电导率为2400s/cm；多壁碳纳米管的直径3-6nm，长度为0.5-1.5μm，比表面积为50m2/g，电导率为150s/cm；双壁碳纳米管的直径为2-4nm，长度为0.5-2μm，比表面积为450m2/g，电导率为150s/cm。
16、本专利技术通过添加特定参数和配比的碳纳米管，改善了二次电池的高温下使用后的容量恢复率。本专利技术的碳纳米管可以形成三维网络结构，提高电极材料的孔隙率和比表面积，有利于锂离子的快速传输，高温下，锂离子的扩散速率会受到影响，碳纳米管的三维网络结构可以提供更多的传输路径，加速锂离子的扩散，提高电池的高温性能和容量恢复率。同时碳纳米管与本专利技术的硅碳复合材料的协同作用，可以综合改善电极的导电性、机械性能和sei膜的稳定性，从而显著提高电池在高温下的容量恢复率。
17、石墨层与层之间靠范德华力相结合，层间力作用小且层间距小于石墨插层化合物的晶面层间距，致使在充放电过程中，石墨层间距改变，造成石墨片剥落、粉化，导致电循环性能不理想；其次，由于石墨本身的结构缺陷，使得其表面存在很多活性基团，使得天然石墨与溶剂相容性差，国内有研究机构采用酚醛树脂对天然石墨进行一次改性，虽然此种改性方法可以提升石墨材料的比容量及循环料率，但是还是存在如下严重缺陷：(一)、酚醛树脂在搅拌或者挥发过程中容易形成易沉降的粘着体系，导致其在石墨表面包覆不均匀；(二)、一次酚醛树脂包覆的石墨表面会有孔洞，有些地方甚至没有包覆上导致石墨裸露在外，与电解液接触将会造成不可逆容量的产生，从而使得石墨循环性能下降。
18、进一步地，所述粘结剂本文档来自技高网
...
【技术保护点】
1.一种含FEC电解液的高温高倍率二次电池，其特征在于，包括正极极片、负极极片和电解液；
2.根据权利要求1所述的含FEC电解液的高温高倍率二次电池，其特征在于，所述锂盐包括物质的量比为（3-5）：1的LiPF6和LiAlO2；所述锂盐在电解液中的摩尔浓度为1.5-1.7mol/L。
3.根据权利要求1所述的含FEC电解液的高温高倍率二次电池，其特征在于，所述负极极片的制备方法包括以下步骤：将重量比（92-94）：3：（3.8-4.2）的硅碳复合材料、碳纳米管和粘结剂混合均匀，涂在厚度为8-10μm的铜箔上，得到负极极片。
4.根据权利要求3所述的含FEC电解液的高温高倍率二次电池，其特征在于，所述硅碳复合材料的制备方法包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的含FEC电解液的高温高倍率二次电池，其特征在于，所述葡萄糖与以二氧化硅计的高岭土的重量比为1：（2-5）。
6.根据权利要求4所述的含FEC电解液的高温高倍率二次电池，其特征在于，所述高岭土的粒度325目-500目。
7.根据权利要求4所述的含FEC电解液的高温高倍率二次电池，其特征在于，所述溶剂与高岭土的重量比为（12-15）:1。
8.根据权利要求3所述的含FEC电解液的高温高倍率二次电池，其特征在于，所述碳纳米管包括质量比（0.2-0.5）：1：（1.5-1.7）的单壁碳纳米管、多壁碳纳米管和双壁碳纳米管；所述单壁碳纳米管的直径为1-2nm，长度为5-30μm，比表面积为120m2/g，电导率为2400s/cm；多壁碳纳米管的直径3-6nm，长度为0.5-1.5μm，比表面积为50m2/g，电导率为150s/cm；双壁碳纳米管的直径为2-4nm，长度为0.5-2μm，比表面积为450m2/g，电导率为150s/cm。
9.根据权利要求3所述的含FEC电解液的高温高倍率二次电池，其特征在于，所述粘结剂包括质量比1：（1.2-1.5）的羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶。
10.根据权利要求1所述的含FEC电解液的高温高倍率二次电池，其特征在于，所述正极极片的制备方法包括以下步骤：将重量比（90-92）：5：（4-6）的镍钴锰氢氧化物、聚偏二氟乙烯和炭黑混合均匀，涂在厚度为10-12μm铝箔上，得到正极极片。
...
【技术特征摘要】
1.一种含fec电解液的高温高倍率二次电池，其特征在于，包括正极极片、负极极片和电解液；
2.根据权利要求1所述的含fec电解液的高温高倍率二次电池，其特征在于，所述锂盐包括物质的量比为（3-5）：1的lipf6和lialo2；所述锂盐在电解液中的摩尔浓度为1.5-1.7mol/l。
3.根据权利要求1所述的含fec电解液的高温高倍率二次电池，其特征在于，所述负极极片的制备方法包括以下步骤：将重量比（92-94）：3：（3.8-4.2）的硅碳复合材料、碳纳米管和粘结剂混合均匀，涂在厚度为8-10μm的铜箔上，得到负极极片。
4.根据权利要求3所述的含fec电解液的高温高倍率二次电池，其特征在于，所述硅碳复合材料的制备方法包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的含fec电解液的高温高倍率二次电池，其特征在于，所述葡萄糖与以二氧化硅计的高岭土的重量比为1：（2-5）。
6.根据权利要求4所述的含fec电解液的高温高倍率二次电池，其特征在于，所述高岭土的粒度325目-500目。
7.根据权利要求4所述的含fec电解液的...
【专利技术属性】
技术研发人员：任亚春，姜冠华，王守军，李响，杨晓亮，刘新华，季小明，
申请(专利权)人：深圳市量能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。