System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种电解液及电池制造技术_技高网

一种电解液及电池制造技术

技术编号:43783823 阅读:2 留言:0更新日期:2024-12-24 16:18
为解决现有电池在高温下产气,且不能应用于常温下不放电,高温下放电的特殊场景的问题,本发明专利技术提供了一种电解液和电池,电解液包括锂盐、溶剂和添加剂,所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯、丙烯磺酸内酯和1,3,6‑己烷三腈,以所述电解液的含量为100%计,所述添加剂的含量为0.5%~5%,所述碳酸亚乙烯酯的含量为A%,所述丙烯磺酸内酯的含量为B%,所述1,3,6‑己烷三腈的含量为C%,所述添加剂满足以下关系式:1≤A+B≤3,0.5≤B+C≤2,1.5≤(A+C)/B≤6。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电池,具体涉及一种电解液及电池


技术介绍

1、锂离子电池是一种二次电池,它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。具有高的工作电压、能量密度高、环境友好等优点,被广泛应用在3c消费电池、动力电池和储能电池领域,并且在航空航天、国防军工等领域也有广阔的应用前景。

2、但随着科技的不断进步,例如航空器、船舶、车辆、移动通信设备等各类移动设备常常需要在高温环境下运作,此时,就需要一款高温性能优异的锂离子电池,甚至在特定场景下会需要一种在常温下不放电工作,仅高温下能放电的电池。现有的电池中电解液可兼顾高电压体系的高低温性能,但并没有解决高温下产气的问题,同时不能应用于某些常温下不放电,高温下放电的特殊场景。


技术实现思路

1、针对现有电池在高温下产气,且不能应用于常温下不放电,高温下放电的特殊场景的问题,本专利技术提供了一种电解液和电池。

2、本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下:

3、一方面,本专利技术提供了一种电解液,包括锂盐、溶剂和添加剂,所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯、丙烯磺酸内酯和1,3,6-己烷三腈,以所述电解液的含量为100%计,所述添加剂的含量为0.5%~5%,所述碳酸亚乙烯酯的含量为a%,所述丙烯磺酸内酯的含量为b%,所述1,3,6-己烷三腈的含量为c%,所述添加剂满足以下关系式:

4、1≤a+b≤3,0.5≤b+c≤2,1.5≤(a+c)/b≤6。

5、可选的,所述碳酸亚乙烯酯的含量为1%~2%,所述丙烯磺酸内酯的含量为0.5%~1%,所述1,3,6-己烷三腈的含量为0.5%~1%。

6、可选的,所述添加剂还包括硫酸乙烯酯、丁二腈、已二腈、1,3-丙烷磺酸内酯、甲烷二磺酸亚甲酯、乙二醇双(丙腈) 醚、含氟醚、2-甲基马来酸酐、三烯丙基磷酸酯中的一种或多种。

7、可选的,所述锂盐的含量为10%~30%,所述溶剂的含量为60%~80%。

8、可选的,所述锂盐的含量为15%~20%,所述溶剂的含量为70%~80%,所述添加剂的含量为1%~3%。

9、可选的,所述锂盐包括六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、甲基磺酸锂、三氟甲基磺酸锂、氟磺酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、氯硼烷锂、四苯基硼酸锂中的至少一种。

10、可选的,所述溶剂包括酯类溶剂、醚类溶剂、腈类溶剂中的一种或多种;

11、所述酯类溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、亚乙烯基碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸丙酯中的一种或多种;

12、所述醚类溶剂包括1,3-二氧戊烷、1,4-二氧惡烷、冠醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、2-三氟甲基四氢呋喃、二甲氧基甲烷、二乙氧基甲烷、乙氧基甲氧基甲烷、乙二醇二正丙基醚、乙二醇二正丁基醚、二乙二醇二甲基醚中的一种或多种;

13、所述腈类溶剂包括乙腈、戊二腈、丙二腈中的一种或多种。

14、可选的,所述溶剂选自氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯。

15、另一方面,本专利技术提供了一种电池,包括正极片、负极片、隔膜和如上任意一项所述的电解液。

16、可选的,所述正极片包括正极活性材料,所述正极活性材料包括钴酸锂、锂镍锰钴三元材料、磷酸亚铁锂和锰酸锂中的一种或多种;

17、所述负极片包括负极活性材料,所述负极活性材料包括石墨、硬碳、软碳、石墨烯、中间相碳微球、硅、硅的氧化物、硅碳复合材料、硅合金、金属锂、锂合金中的一种或多种。

18、在本专利技术中,电解液中所含的1,3,6-己烷三腈中的cn-可与高价金属离子发生络合,在高温高压下,抑制金属离子溶出。同时cn-还具有较高电负性,可以吸附在正极表面,形成cei膜降低电解液与正极的接触面,抑制副反应的发生。另外,cn-还能捕捉h质子降低lipf6和氟代碳酸乙烯酯的分解,并且以上对电池副反应的抑制作用,又能进一步降低电池的产气量。所含的碳酸亚乙烯酯在电池的负极表面形成一个稳定的固体电解质界面(sei)膜。sei膜能够有效防止电解液的进一步分解,减少电池在充放电过程中的容量损失,从而提高电池的循环稳定性和使用寿命。所含的丙烯磺酸内酯能形成更稳定的cei,具有更高的耐氧化性和高温稳定性。

19、本申请通过特定含量的碳酸亚乙烯酯、丙烯磺酸内酯和1,3,6-己烷三腈相互作用,在常温下,丙烯磺酸内酯(pes)的势垒较高,导致pes会在负极表面发生二次分解,生成li2so3等无机物,导致电池循环性能下降。碳酸亚乙烯酯(vc)添加剂在常温充电过程中会发生缓慢而持久的氧化分解过程,导致气体产生和电池鼓胀,使得电池容量迅速衰减,使得使用该电解液的电池在常温下不工作。在高温下,碳酸亚乙烯酯(vc)、丙烯磺酸内酯(pes)和1,3,6-己烷三腈(htcn)共同作用形成更厚、更有序有机/无机复合的多层结构的sei膜,机械性能更好同时也更有效地钝化了负极表面,从而抑制了连续的副反应。在高温下,pes添加剂可以降低电池的acir与dcir增长率,抑制电池的热膨胀率与冷膨胀率,提高容量保持率与恢复率。同时pes具备更低的lumo轨道,具有高的还原电位,易于在负极表面还原成膜,改善电极与电解质界面的稳定性,在高温环境下能有效提升电池的性能,还可以抑制过渡金属的溶出,进一步提高温循环容量保持率,使得具有上述电解液的电池在高温下正常工作且不产气。

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【技术保护点】

1.一种电解液,其特征在于,包括锂盐、溶剂和添加剂,所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯、丙烯磺酸内酯和1,3,6-己烷三腈,以所述电解液的含量为100%计,所述添加剂的含量为0.5%~5%,所述碳酸亚乙烯酯的含量为A%,所述丙烯磺酸内酯的含量为B%,所述1,3,6-己烷三腈的含量为C%,所述添加剂满足以下关系式:

2.根据权利要求1所述的电解液,其特征在于,所述碳酸亚乙烯酯的含量为1%~2%,所述丙烯磺酸内酯的含量为0.5%~1%,所述1,3,6-己烷三腈的含量为0.5%~1%。

3.根据权利要求1所述的电解液,其特征在于,所述添加剂还包括硫酸乙烯酯、丁二腈、已二腈、1,3-丙烷磺酸内酯、甲烷二磺酸亚甲酯、乙二醇双(丙腈) 醚、含氟醚、2-甲基马来酸酐、三烯丙基磷酸酯中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的电解液,其特征在于,所述锂盐的含量为10%~30%,所述溶剂的含量为60%~80%。

5.根据权利要求4所述的电解液,其特征在于,所述锂盐的含量为15%~20%,所述溶剂的含量为70%~80%,所述添加剂的含量为1%~3%。

>6.根据权利要求1所述的电解液,其特征在于,所述锂盐包括六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、甲基磺酸锂、三氟甲基磺酸锂、氟磺酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、氯硼烷锂、四苯基硼酸锂中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的电解液,其特征在于,所述溶剂包括酯类溶剂、醚类溶剂、腈类溶剂中的一种或多种;

8.根据权利要求7所述的电解液,其特征在于,所述溶剂选自氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯。

9.一种电池,其特征在于,包括正极片、负极片、隔膜和权利要求1-8任意一项所述的电解液。

10.根据权利要求9所述的电池,其特征在于,所述正极片包括正极活性材料,所述正极活性材料包括钴酸锂、锂镍锰钴三元材料、磷酸亚铁锂和锰酸锂中的一种或多种;

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【技术特征摘要】

1.一种电解液,其特征在于,包括锂盐、溶剂和添加剂,所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯、丙烯磺酸内酯和1,3,6-己烷三腈,以所述电解液的含量为100%计,所述添加剂的含量为0.5%~5%,所述碳酸亚乙烯酯的含量为a%,所述丙烯磺酸内酯的含量为b%,所述1,3,6-己烷三腈的含量为c%,所述添加剂满足以下关系式:

2.根据权利要求1所述的电解液,其特征在于,所述碳酸亚乙烯酯的含量为1%~2%,所述丙烯磺酸内酯的含量为0.5%~1%,所述1,3,6-己烷三腈的含量为0.5%~1%。

3.根据权利要求1所述的电解液,其特征在于,所述添加剂还包括硫酸乙烯酯、丁二腈、已二腈、1,3-丙烷磺酸内酯、甲烷二磺酸亚甲酯、乙二醇双(丙腈) 醚、含氟醚、2-甲基马来酸酐、三烯丙基磷酸酯中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的电解液,其特征在于,所述锂盐的含量为10%~30%,所述溶剂的含量为60%~80%。

5.根据权利要求4所述的电解液,...

【专利技术属性】
技术研发人员:马雪竹陈德都梁达张斌郭夕锋刘舜
申请(专利权)人:江苏固芯能源科技有限公司
类型:发明
国别省市:

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