【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电解液，更具体地，涉及一种宽温型电解液及其制备方法和应用。
技术介绍
1、由于不同纬度、海拔和季节等因素导致区域环境温度的变化非常显著，电动汽车、储能基站等新兴锂电池应用终端在长时间服役过程中往往需要面临低温和高温的双重考验。因此，开发能够兼顾高低温性能的电解液(或称宽温域电解液)，对于提升锂电池的全温度范围适用性，进一步推动锂电池在新兴应用场景中的应用具有重要意义。然而，相较于单一的低温型或高温型电解液开发，全温度范围电解液的开发面临着全新且复杂的挑战。低温下电池衰减主要与电解液中的离子迁移、电荷传递动力学和锂金属的沉积形貌有关，因此低温电解液的设计需要同时满足高离子电导率、稳定的界面膜以及高的去溶剂化能力。而高温下电池的衰减主要与界面稳定性和热稳定性有关，因此高温电解液的设计主要侧重于提高电极界面与电解液的稳定性。由此可见，宽温域电解液的设计是一个非常艰巨的任务，因为它需要同时满足高温和低温下不同的性能要求。
2、目前，许多研究者围绕着电解液的结构与性质提出了各种改性策略，主要包括：①引入电解液功能添加剂。通过功能添加剂在电极材料表面优先于溶剂氧化分解形成一层稳定的保护膜可以增强电极/电解液的界面稳定性，从而提高材料的高温或低温电化学性能。②局部高浓度锂盐电解液。局部高浓电解液中的稀释剂能够提高电解液的物化性能，进而降低电解液粘度，提高离子导电性，有利于低温性能。由于局部高浓电解液中溶剂几乎全部参与溶剂化，自由有机溶剂分子较少，因此可以减少高温下溶剂的挥发，提高高温下电解液的热稳定性。③弱溶剂化电解
技术实现思路
1、基于现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种宽温型电解液，将该电解液应用于电池中，可以在-50～60℃的温度条件下具有优异的电化学性能。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、一种宽温型电解液，包括锂盐、溶剂和添加剂，所述添加剂为pvdf基多元共聚物，所述pvdf基多元共聚物由偏二氟乙烯(vdf)、三氟乙烯(trfe)、氯氟乙烯(cfe)、三氯氟乙烯(ctfe)、三氟溴乙烯(btfe)和三氟碘乙烯(etfe)中的至少三种共聚得到；所述溶剂为碳酸酯类溶剂。
4、在一些实施方式中，所述pvdf基多元共聚物由氯氟乙烯、三氯氟乙烯、三氟溴乙烯、三氟碘乙烯中的至少一种与偏二氟乙烯和三氟乙烯共聚得到；具体地，共聚物包括但不限于p(vdf+trfe+cfe)、p(vdf+trfe+ctfe)、p(vdf+trfe+btfe)、p(vdf+trfe+itfe)、p(vdf+trfe+cfe+ctfe)、p(vdf+trfe+cfe+itfe)、p(vdf+trfe+cfe+btfe)、p(vdf+trfe+cfe+itfe+btfe)等。
5、在一些实施方式中，所述偏二氟乙烯、三氟乙烯与氯氟乙烯、三氯氟乙烯、三氟溴乙烯、三氟碘乙烯中的至少一种的质量比为60-70:23-30:5-10；也即，以偏二氟乙烯、三氟乙烯分别为a组分和b组分，三氯氟乙烯、三氟溴乙烯和三氟碘乙烯中的至少一种为c组分，则a组分、b组分和c组分的质量比为60-70:23-30:5-10。
6、在一些实施方式中，所述添加剂的加入量为所述电解液质量的0.5-10％；优选的，所述添加剂的加入量为电解液质量的0.5-5％。
7、在一些实施方式中，所述锂盐为六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂中的至少一种。
8、在一些实施方式中，所述电解液中所述锂盐的浓度为0.5-3mol/l。
9、在一些实施方式中，所述溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、氟代碳酸乙烯酯中的至少一种。
10、本专利技术还提供了上述任一实施方式的宽温型电解液的制备方法，该方法包括以下步骤：
11、将所述锂盐、溶剂和添加剂混合均匀，得到所述宽温型电解液。
12、本专利技术还提供了上述任一实施方式的宽温型电解液在锂离子电池中的应用。具体地，所述锂离子电池包括但不限于以ncm811、磷酸铁锂、富锂锰基氧化物为正极的锂离子电池。
13、相较于现有技术，本专利技术的有益效果如下：
14、本专利技术在电解液中加入由特定化合物共聚得到的pvdf基多元共聚物作为添加剂，可以对电解液传输与界面反应进行高效调控以提升电池的宽温域充放电性能，使电解液在-50～60℃的温度下保持优异的循环稳定性和电化学性能；首先，特定化合物共聚得到的多元共聚物能与碳酸酯类溶剂很好地共溶，可以有效提升电解液的离子电导率、锂离子迁移数和耐氧化分解能力；其次，利用不同的单体打乱典型聚合物中长城有序的铁电晶区，得到一种具有短程无序、更混乱微晶区的电畴结构，进一步提高材料的最大极化值，降低材料的居里温度和矫顽场，使材料在低温下能通过更高的介电常数促进锂盐的解离和运输，而在高温条件下该多元共聚物结构中长程有序的c-f偶极子还能与大多数溶剂分子络合起到提高电解液耐氧化分解的作用。另外，由于纳米化铁电畴大幅降低了矫顽场，其还能及时进行极化翻转以相应锂电充放电压的变化，通过自极化形成的内电场协同调控电解液-电极界面反应。最后，通过利用多元共聚物自身介电常数和强自极化的特点，加快锂离子在电极界面的反应动力学并减少由阴离子或溶剂分子引起的界面副反应，从而实现电解液高温和低温性能的兼顾。
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1.一种宽温型电解液，其特征在于，包括锂盐、溶剂和添加剂，所述添加剂为PVDF基多元共聚物，所述PVDF基多元共聚物由偏二氟乙烯、三氟乙烯、氯氟乙烯、三氯氟乙烯、三氟溴乙烯和三氟碘乙烯中的至少三种共聚得到；所述溶剂为碳酸酯类溶剂。
2.根据权利要求1所述的宽温型电解液，其特征在于，所述PVDF基多元共聚物由氯氟乙烯、三氯氟乙烯、三氟溴乙烯、三氟碘乙烯中的至少一种与偏二氟乙烯和三氟乙烯共聚得到。
3.根据权利要求2所述的宽温型电解液，其特征在于，所述偏二氟乙烯、三氟乙烯与氯氟乙烯、三氯氟乙烯、三氟溴乙烯、三氟碘乙烯中的至少一种的质量比为60-70:23-30:5-10。
4.根据权利要求1-3任一项所述的宽温型电解液，其特征在于，所述添加剂的加入量为所述电解液质量的0.5-10％。
5.根据权利要求4所述的宽温型电解液，其特征在于，所述添加剂的加入量为电解液质量的0.5-5％。
6.根据权利要求1所述的宽温型电解液，其特征在于，所述锂盐为六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂中的至少一种。
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1.一种宽温型电解液，其特征在于，包括锂盐、溶剂和添加剂，所述添加剂为pvdf基多元共聚物，所述pvdf基多元共聚物由偏二氟乙烯、三氟乙烯、氯氟乙烯、三氯氟乙烯、三氟溴乙烯和三氟碘乙烯中的至少三种共聚得到；所述溶剂为碳酸酯类溶剂。
2.根据权利要求1所述的宽温型电解液，其特征在于，所述pvdf基多元共聚物由氯氟乙烯、三氯氟乙烯、三氟溴乙烯、三氟碘乙烯中的至少一种与偏二氟乙烯和三氟乙烯共聚得到。
3.根据权利要求2所述的宽温型电解液，其特征在于，所述偏二氟乙烯、三氟乙烯与氯氟乙烯、三氯氟乙烯、三氟溴乙烯、三氟碘乙烯中的至少一种的质量比为60-70:23-30:5-10。
4.根据权利要求1-3任一项所述的宽...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱海，王宇涵，邓江晴，谭芊，安长胜，
申请(专利权)人：长沙学院，
类型：发明
国别省市：
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