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() 一种具备热失控与电池破损双重防护功能的电解液及其应用于锂金属电池的技术制造技术_技高网

一种具备热失控与电池破损双重防护功能的电解液及其应用于锂金属电池的技术制造技术

技术编号:43955845 阅读:15 留言:0更新日期:2025-01-07 21:41
本发明专利技术涉及电解液领域,具体涉及一种具备热失控与电池破损双重防护功能的电解液及其应用于锂金属电池的技术,本发明专利技术在以六氟磷酸锂为电解质锂盐、碳酸乙烯酯与碳酸二乙酯为有机溶剂的电解液中,加入了一种含有多个羟基、醚键和季铵盐结构的有机化合物作为电解液添加剂。该分子通过吸收电池产生的热量和调控内部化学反应,能有效抑制锂电池在高温条件下的热失控现象;且能在电池负极表面形成稳定的固体电解质界面膜,减少了界面阻抗和电荷传递电阻,提升了电池的循环寿命和库伦效率;并能有效减缓因氧气进入电池中,进而对电池破损有一定防护作用。因此,本发明专利技术制备的电解液可以应用于组装金属锂电池,与现有技术相比,具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电解液,尤其涉及一种具备热失控与电池破损双重防护功能的电解液及其应用于锂金属电池的技术


技术介绍

1、锂二次电池是在目前可利用的二次电池之中具有最高能量密度的高性能电池,广泛应用于电动汽车、规模储能、医疗电子等领域。随着对高安全高能量密度储能器件的需求不断增大,近年来各行业的发展对电池寿命、能量密度、使用温度范围、倍率性能以及安全性都提出了更高的要求。作为电池体系中连接正负极材料的桥梁,电解液的作用不言而喻,为了进一步提高电池的性能,选择匹配的电解液至关重要。

2、通常,在二次电池中,在使用锂金属作为负极的锂金属电池的运行期间,锂离子在锂电极表面上被还原,并且根据形成电解液的溶剂和锂盐的组合,具有各种组成的固体电解质界面(sei)在锂电极上形成,并不可逆地发生。然而,电解液中的有机溶剂(如碳酸酯类)是易燃物质,如果处理不当或电池损坏,可能会引起火灾或爆炸。此外,电解液在高温或过充电状态下可能分解,释放出气体,增加压力,导致电池破裂或进一步的热失控现象。

3、现有技术中,为了缓解热失控蔓延现象的发生,如专利技术文献cn112332013b公开了一种电池包、车辆及缓解电池包热失控蔓延的控制方法,该专利技术中电池包中包含了喷淋管路以缓解热失控蔓延,但这些喷淋管路只针对二次电池中的薄弱地方,结构比较繁杂且费用较高。

4、因此,根据上述中的相关技术,亟需研发一种具备热失控与电池破损双重防护功能的电解液及其应用于锂金属电池的技术。


技术实现思路

<p>1、有鉴于此,本专利技术的目的在于提出一种具备热失控与电池破损双重防护功能的电解液及其应用于锂金属电池的技术,以解决现有技术中电池易发生热失控和电池破损的问题。

2、基于上述目的,本专利技术提供了一种具备热失控与电池破损双重防护功能的电解液及其应用于锂金属电池的技术。

3、一种具备热失控与电池破损双重防护功能的电解液,由以下原料制备得到:

4、电解质锂盐,有机溶剂,电解液添加剂;

5、所述电解液添加剂的结构式如下:

6、

7、其中,r为羟基和三甲基铵离子中的任意一种。

8、优选的,所述电解质锂盐在电解液中的浓度为1-2mol/l。

9、优选的,所述电解质锂盐为双氟磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂中的任意一种。

10、优选的,所述电解质锂盐为六氟磷酸锂。

11、优选的,所述有机溶剂为碳酸乙烯酯与碳酸二乙酯的混合物。

12、优选的,所述有机溶剂中碳酸乙烯酯与碳酸二乙酯的体积比为1:1-1.5。

13、优选的,所述电解液添加剂在电解液中的质量百分含量为0.5%-2%。

14、优选的,所述具备热失控与电池破损双重防护功能的电解液的制备方法包括以下步骤:

15、步骤s1.在氩气保护的手套箱中,将碳酸乙烯酯与碳酸二乙酯混合均匀,得到有机溶剂;

16、步骤s2.在室温条件下,向有机溶剂中边搅拌边加入电解液添加剂,混合均匀,再加入电解质锂盐,搅拌均匀,得到具备热失控与电池破损双重防护功能的电解液。

17、一种具备热失控与电池破损双重防护功能的电解液的应用,所述具备热失控与电池破损双重防护功能的电解液用于组装金属锂电池。

18、本专利技术的有益效果:

19、本专利技术提供了一种具备热失控与电池破损双重防护功能的电解液及其应用于锂金属电池的技术,本专利技术在以六氟磷酸锂为电解质锂盐、碳酸乙烯酯与碳酸二乙酯为有机溶剂的电解液中,加入了一种含有多个羟基、醚键和季铵盐结构的有机化合物作为电解液添加剂,能够有效防止锂电池在高温或损坏状态下出现的热失控现象,并在电池破损时提供保护。

20、本专利技术中电解液添加剂通过吸收电池产生的热量和调控内部化学反应,能有效抑制锂电池在高温条件下的热失控现象;其分子中所含的羟基与醚键具有较强的极性和氢键供体能力,可以通过与碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯形成氢键或通过静电吸引与六氟磷酸锂中的氟原子相互作用,在电池首次充电时在负极表面形成稳定的sei膜,避免了电解液与负极材料的副反应,减少了界面阻抗和电荷传递电阻,从而提升电池的循环寿命和首次库伦效率;其分子中所含的季铵盐结构使得电解液添加剂具有良好的离子传导性,可以提高电解液的整体离子传输效率,从而提升电池的充放电性能;

21、当电池外壳破损时,空气中的氧气可能会进入电池内部,进一步影响电池的稳定性。而本专利技术中的电解液添加剂能在负极表面形成sei膜,有效减缓因氧气进入电池中,进而对电池破损有一定防护作用。与现有技术相比,具有广泛的应用前景。

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【技术保护点】

1.一种具备热失控与电池破损双重防护功能的电解液,其特征在于,由以下原料制备得到:

2.根据权利要求1所述的具备热失控与电池破损双重防护功能的电解液,其特征在于,所述电解质锂盐在电解液中的浓度为1-2mol/L。

3.根据权利要求1所述的具备热失控与电池破损双重防护功能的电解液,其特征在于,所述电解质锂盐为双氟磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的具备热失控与电池破损双重防护功能的电解液,其特征在于,所述电解质锂盐为六氟磷酸锂。

5.根据权利要求1所述的具备热失控与电池破损双重防护功能的电解液,其特征在于,所述有机溶剂为碳酸乙烯酯与碳酸二乙酯的混合物。

6.根据权利要求1所述的具备热失控与电池破损双重防护功能的电解液,其特征在于,所述有机溶剂中碳酸乙烯酯与碳酸二乙酯的体积比为1:1-1.5。

7.根据权利要求1所述的具备热失控与电池破损双重防护功能的电解液,其特征在于,所述电解液添加剂在电解液中的质量百分含量为0.5%-2%。

8.根据权利要求1所述的具备热失控与电池破损双重防护功能的电解液,其特征在于,所述具备热失控与电池破损双重防护功能的电解液的制备方法包括以下步骤:

9.一种根据权利要求1-8所述的具备热失控与电池破损双重防护功能的电解液的应用,其特征在于,所述具备热失控与电池破损双重防护功能的电解液用于组装金属锂电池。

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【技术特征摘要】

1.一种具备热失控与电池破损双重防护功能的电解液,其特征在于,由以下原料制备得到:

2.根据权利要求1所述的具备热失控与电池破损双重防护功能的电解液,其特征在于,所述电解质锂盐在电解液中的浓度为1-2mol/l。

3.根据权利要求1所述的具备热失控与电池破损双重防护功能的电解液,其特征在于,所述电解质锂盐为双氟磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的具备热失控与电池破损双重防护功能的电解液,其特征在于,所述电解质锂盐为六氟磷酸锂。

5.根据权利要求1所述的具备热失控与电池破损双重防护功能的电解液,其特征在于,所述有机溶剂为碳酸乙烯酯与碳酸二乙酯...

【专利技术属性】
技术研发人员:李成超陈莉婷胡绍宇温志鹏
申请(专利权)人:广东工业大学
类型:发明
国别省市:

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