阻燃型钠离子电池电解液的制作方法

文档序号:28867046发布日期:2022-02-12 10:00阅读:276来源:国知局
阻燃型钠离子电池电解液的制作方法
2份的四乙基辛烷磺酸酯;按照重量份数,所述阻燃添加剂为0.5-1.5份的三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯和0.5-1.5份的双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;所述成膜添加剂为1-2份的氟代碳酸乙烯酯;所述功能助剂为1-2份的1,3-丙烷磺内酯;按照重量份数,所述阻燃添加剂为0.5-1.5份的三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯和0.5-1.5份的双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;所述成膜添加剂为1-2份的氟代碳酸乙烯酯;所述功能助剂为1-2份的四乙基辛烷磺酸酯;按照重量份数,所述阻燃添加剂为0.5-1.5份的三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯和0.5-1.5份的双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;所述成膜添加剂为1-2份的氟代碳酸乙烯酯;所述功能助剂为1-2份的1,3-丙烷磺内酯;所述阻燃添加剂为0.5-1.5份的三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯和0.5-1.5份的双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;所述成膜添加剂为1-2份的氟代碳酸乙烯酯;所述功能助剂为1-2份的四乙基辛烷磺酸酯;按照重量份数,所述阻燃添加剂为0.5-1.5份的三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯和0.5-1.5份的双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;所述成膜添加剂为1-2份的氟代碳酸乙烯酯;所述功能助剂为1-2份的1,3-丙烷磺内酯和1-2份的四乙基辛烷磺酸酯;按照重量份数,所述有机溶剂包括有20-30份的碳酸乙烯酯、35-45份的碳酸甲乙酯、15-25份的碳酸二乙酯和10-20份的碳酸丙烯酯;所述钠盐为10-20份的六氟磷酸钠。
7.本发明具有以下优点:1、本发明的阻燃添加剂中采用的三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯、双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯,能够受热时会释放出含p或含f的自由基与h自由基结合,生成不燃物,阻断燃烧的链式反应,从而有效阻燃;2、本发明的成膜添加剂选择氟代碳酸乙烯酯,而不是常规的碳酸亚乙烯酯,氟代碳酸乙烯酯分解后能够产生hf,产生vc,当成vc的量和hf的量达到一个性能平衡,就能够在满足成膜的条件下将正极过渡金属的溶解降低到可接受范围,在达到成膜要求的同时,有利于降低内阻,有利于缓解由于阻燃剂产生不燃物后增大内阻的问题;3、本发明通过使用功能助剂,发现能够进一步抑制电池内阻增大的问题。
具体实施方式
8.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施方式,对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施方式是本发明一部分实施方式,而不是全部的实施方式。
9.因此,以下对本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本发明保护的范围。
10.需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
11.实施例1:一种阻燃型钠离子电池电解液,包括有机溶剂、钠盐和添加剂;所述添加剂包括阻燃添加剂和成膜添加剂;所述阻燃添加剂包括有三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯和
双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯中的一种或两种;所述成膜添加剂为氟代碳酸乙烯酯;本发明的阻燃添加剂中采用的三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯、双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯,能够受热时会释放出含p或含f的自由基与h自由基结合,生成不燃物,阻断燃烧的链式反应,从而有效阻燃;本发明的成膜添加剂选择氟代碳酸乙烯酯,而不是常规的碳酸亚乙烯酯,氟代碳酸乙烯酯分解后能够产生hf,产生vc,当成vc的量和hf的量达到一个性能平衡,就能够在满足成膜的条件下将正极过渡金属的溶解降低到可接受范围,在达到成膜要求的同时,有利于降低内阻,有利于缓解由于阻燃剂产生不燃物后增大内阻的问题;本发明通过使用功能助剂,发现能够进一步抑制电池内阻增大的问题;所述添加剂中还包括有功能助剂;所述功能助剂包括有1,3-丙烷磺内酯和四乙基辛烷磺酸酯中的一种或两种;本实施例中,功能助剂1,3-丙烷磺内酯能有效降低电池的内阻,这可能是因为1,3-丙烷磺内酯有利于碳酸亚乙烯酯的分解成膜反应,从而有利于降低电池的内阻;而四乙基辛烷磺酸酯作为功能助剂,能够抑制阻燃添加剂造成的内阻增加的问题,从而也能有利于也能够起到降低电池内阻的作用。
12.按照重量份数,所述阻燃添加剂为0.5-1.5份的三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯;所述成膜添加剂为1-2份的氟代碳酸乙烯酯;按照重量份数,所述阻燃添加剂为0.5-1.5份的双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;所述成膜添加剂为1-2份的氟代碳酸乙烯酯;按照重量份数,所述阻燃添加剂为0.5-1.5份的三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯;所述成膜添加剂为1-2份的氟代碳酸乙烯酯;所述功能助剂为1-2份的1,3-丙烷磺内酯和1-2份的四乙基辛烷磺酸酯;按照重量份数,所述阻燃添加剂为0.5-1.5份的双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;所述成膜添加剂为1-2份的氟代碳酸乙烯酯;所述功能助剂为1-2份的1,3-丙烷磺内酯和1-2份的四乙基辛烷磺酸酯;按照重量份数,所述阻燃添加剂为0.5-1.5份的三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯和0.5-1.5份的双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;所述成膜添加剂为1-2份的氟代碳酸乙烯酯;所述功能助剂为1-2份的1,3-丙烷磺内酯;按照重量份数,所述阻燃添加剂为0.5-1.5份的三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯和0.5-1.5份的双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;所述成膜添加剂为1-2份的氟代碳酸乙烯酯;所述功能助剂为1-2份的四乙基辛烷磺酸酯;按照重量份数,所述阻燃添加剂为0.5-1.5份的三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯和0.5-1.5份的双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;所述成膜添加剂为1-2份的氟代碳酸乙烯酯;所述功能助剂为1-2份的1,3-丙烷磺内酯;所述阻燃添加剂为0.5-1.5份的三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯和0.5-1.5份的双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;所述成膜添加剂为1-2份的氟代碳酸乙烯酯;所述功能助剂为1-2份的四乙基辛烷磺酸酯;按照重量份数,所述阻燃添加剂为0.5-1.5份的三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯和0.5-1.5份的双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;所述成膜添加剂为1-2份的氟代碳酸乙烯酯;所述功能助剂为1-2份的1,3-丙烷磺内酯和1-2份的四乙基辛烷磺酸酯;
按照重量份数,所述有机溶剂包括有20-30份的碳酸乙烯酯、35-45份的碳酸甲乙酯、15-25份的碳酸二乙酯和10-20份的碳酸丙烯酯;所述钠盐为10-20份的六氟磷酸钠。
13.实施例2:一种阻燃型钠离子电池电解液;采用如下方法制备,在室温下,手套箱中,将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯按质量比例配置混合溶剂,将钠盐溶解于混合溶剂中,钠盐和混合溶剂的重量比为15:85,再加入阻燃添加剂和成膜添加剂。
14.其中,所述阻燃添加剂为0.5-1.5份的三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯;所述成膜添加剂为1-2份的氟代碳酸乙烯酯;所述有机溶剂包括有20-30份的碳酸乙烯酯、35-45份的碳酸甲乙酯、15-25份的碳酸二乙酯和10-20份的碳酸丙烯酯;所述钠盐为10-20份的六氟磷酸钠。
15.实施例3:一种阻燃型钠离子电池电解液;采用如下方法制备,在室温下,手套箱中,将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯按质量比例配置混合溶剂,将钠盐溶解于混合溶剂中,钠盐和混合溶剂的重量比为15:85,再加入阻燃添加剂和成膜添加剂。
16.其中,所述阻燃添加剂为0.5份的三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯;所述成膜添加剂为1份的氟代碳酸乙烯酯;所述有机溶剂包括有20份的碳酸乙烯酯、35份的碳酸甲乙酯、15份的碳酸二乙酯和10份的碳酸丙烯酯;所述钠盐为10份的六氟磷酸钠。
17.实施例4:一种阻燃型钠离子电池电解液;采用如下方法制备,在室温下,手套箱中,将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯按质量比例配置混合溶剂,将钠盐溶解于混合溶剂中,钠盐和混合溶剂的重量比为15:85,再加入阻燃添加剂和成膜添加剂。
18.其中,所述阻燃添加剂为1.5份的三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯;所述成膜添加剂为2份的氟代碳酸乙烯酯;所述有机溶剂包括有30份的碳酸乙烯酯、45份的碳酸甲乙酯、25份的碳酸二乙酯和20份的碳酸丙烯酯;所述钠盐为20份的六氟磷酸钠。
19.实施例5:一种阻燃型钠离子电池电解液;采用如下方法制备,在室温下,手套箱中,将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯按质量比例配置混合溶剂,将钠盐溶解于混合溶剂中,钠盐和混合溶剂的重量比为15:85,再加入阻燃添加剂和成膜添加剂。
20.其中,所述阻燃添加剂为1份的三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯;所述成膜添加剂为1.5份的氟代碳酸乙烯酯;所述有机溶剂包括有25份的碳酸乙烯酯、40份的碳酸甲乙酯、20份的碳酸二乙酯和15份的碳酸丙烯酯;所述钠盐为15份的六氟磷酸钠。
21.实施例6:一种阻燃型钠离子电池电解液;采用如下方法制备,在室温下,手套箱中,将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯按质量比例配置混合溶剂,将钠盐溶解于混合溶剂中,钠盐和混合溶剂的重量比为15:85,再加入阻燃添加剂和成膜添加剂。
22.其中,所述阻燃添加剂为0.5-1.5份的双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;所述成膜添加剂为1-2份的氟代碳酸乙烯酯;所述有机溶剂包括有20-30份的碳酸乙烯酯、35-45份的碳酸甲乙酯、15-25份的碳酸二乙酯和10-20份的碳酸丙烯酯;所述钠盐为10-20份的六氟磷酸钠。
23.实施例7:一种阻燃型钠离子电池电解液;采用如下方法制备,在室温下,手套箱中,将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯按质量比例配置混合溶剂,将钠盐溶解于混合溶剂中,钠盐和混合溶剂的重量比为15:85,再加入阻燃添加剂和成膜添加剂。
24.其中,所述阻燃添加剂为0.5份的双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;所述成膜添加剂为1份的氟代碳酸乙烯酯;所述有机溶剂包括有20份的碳酸乙烯酯、35份的碳酸甲乙酯、
15份的碳酸二乙酯和10份的碳酸丙烯酯;所述钠盐为10份的六氟磷酸钠。
25.实施例8:一种阻燃型钠离子电池电解液;采用如下方法制备,在室温下,手套箱中,将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯按质量比例配置混合溶剂,将钠盐溶解于混合溶剂中,钠盐和混合溶剂的重量比为15:85,再加入阻燃添加剂和成膜添加剂。
26.其中,所述阻燃添加剂为1.5份的双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;所述成膜添加剂为2份的氟代碳酸乙烯酯;所述有机溶剂包括有30份的碳酸乙烯酯、45份的碳酸甲乙酯、25份的碳酸二乙酯和20份的碳酸丙烯酯;所述钠盐为20份的六氟磷酸钠。
27.实施例9:一种阻燃型钠离子电池电解液;采用如下方法制备,在室温下,手套箱中,将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯按质量比例配置混合溶剂,将钠盐溶解于混合溶剂中,钠盐和混合溶剂的重量比为15:85,再加入阻燃添加剂和成膜添加剂。
28.其中,所述阻燃添加剂为1份的双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;所述成膜添加剂为1.5份的氟代碳酸乙烯酯;所述有机溶剂包括有25份的碳酸乙烯酯、40份的碳酸甲乙酯、20份的碳酸二乙酯和15份的碳酸丙烯酯;所述钠盐为15份的六氟磷酸钠。
29.实施例10:使用单一阻燃添加剂时钠离子电解液的自熄测试,判断标准:自熄时间越短越好。自熄测试的结果如表1所示。
30.本实施例中,以英文缩写tfep表示三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯;以英文缩写dfep表示双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;以英文缩写ec缩写表示碳酸乙烯酯;以英文缩写emc表示碳酸甲乙酯;以英文缩写dec表示碳酸二乙酯;以英文缩写pc表示碳酸丙烯酯;以英文缩写fec表示氟代碳酸乙烯酯。
31.表1使用单一阻燃添加剂时钠离子电解液的自熄测试结果
根据表1的结果可知,在电解液体系中仅添加一种阻燃添加剂tfep后,自熄时间显著缩短,且tfep最佳添加量为1%。同时,在电解液体系中仅添加一种阻燃添加剂dfep后,自熄时间也显著缩短,且dfep的最佳添加量也为1%。
32.实施例10:使用单一阻燃添加剂时钠离子电解液组装电池后进行循环性能测试,方法如下:以普鲁士蓝材料为正极材料,负极采用硬碳材料,正负极集流体为铝箔,隔膜采用
聚乙烯膜组成方壳电池,分别注入电解液后,再常温静置24小时后进行测试。在室温25℃恒温下分别以1/10c 2.5v到3.6v进行充放电对电池进行活化,静置24h后在25℃条件下以0.5c/0.5c充放电循环测试(电池性能要求0.5c/0.5c循环300周容量保持率≥80%),结果如下表2所示。
33.本实施例中,以英文缩写tfep表示三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯;以英文缩写dfep表示双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;以英文缩写ec缩写表示碳酸乙烯酯;以英文缩写emc表示碳酸甲乙酯;以英文缩写dec表示碳酸二乙酯;以英文缩写pc表示碳酸丙烯酯;以英文缩写fec表示氟代碳酸乙烯酯。
34.表2 使用单一阻燃添加剂时钠离子电解液组装电池后进行循环性能测试结果根据表2的结果可知,使用单一阻燃添加剂时钠离子电解液组装电池后,对电池进行循环性能测试,发现随着阻燃添加剂浓度的增加,循环性能有所降低,这可能是因为阻燃添加剂的存在导致了电池的内阻增加。但使用单一阻燃添加剂的钠离子电解液组装电池后,在常温25℃循环300周后容量保持率也能够到达要求。
35.实施例11:一种阻燃型钠离子电池电解液;采用如下方法制备,在室温下,手套箱
中,将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯按质量比例配置混合溶剂,将钠盐溶解于混合溶剂中,钠盐和混合溶剂的重量比为15:85,再加入阻燃添加剂和成膜添加剂;按照重量份数,所述阻燃添加剂为0.5-1.5份的三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯;所述成膜添加剂为1-2份的氟代碳酸乙烯酯;所述功能助剂为1-2份的1,3-丙烷磺内酯和1-2份的四乙基辛烷磺酸酯;其中,所述有机溶剂包括有20-30份的碳酸乙烯酯、35-45份的碳酸甲乙酯、15-25份的碳酸二乙酯和10-20份的碳酸丙烯酯;所述钠盐为10-20份的六氟磷酸钠。
36.实施例12:一种阻燃型钠离子电池电解液;采用如下方法制备,在室温下,手套箱中,将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯按质量比例配置混合溶剂,将钠盐溶解于混合溶剂中,钠盐和混合溶剂的重量比为15:85,再加入阻燃添加剂和成膜添加剂;按照重量份数,所述阻燃添加剂为0.5份的三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯;所述成膜添加剂为1份的氟代碳酸乙烯酯;所述功能助剂为1份的1,3-丙烷磺内酯和1份的四乙基辛烷磺酸酯;其中,所述有机溶剂包括有20份的碳酸乙烯酯、35份的碳酸甲乙酯、15份的碳酸二乙酯和10份的碳酸丙烯酯;所述钠盐为10份的六氟磷酸钠。
37.实施例13:一种阻燃型钠离子电池电解液;采用如下方法制备,在室温下,手套箱中,将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯按质量比例配置混合溶剂,将钠盐溶解于混合溶剂中,钠盐和混合溶剂的重量比为15:85,再加入阻燃添加剂和成膜添加剂;按照重量份数,所述阻燃添加剂为01.5份的三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯;所述成膜添加剂为2份的氟代碳酸乙烯酯;所述功能助剂为2份的1,3-丙烷磺内酯和2份的四乙基辛烷磺酸酯;其中,所述有机溶剂包括有30份的碳酸乙烯酯、45份的碳酸甲乙酯、25份的碳酸二乙酯和20份的碳酸丙烯酯;所述钠盐为20份的六氟磷酸钠。
38.实施例14:一种阻燃型钠离子电池电解液;采用如下方法制备,在室温下,手套箱中,将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯按质量比例配置混合溶剂,将钠盐溶解于混合溶剂中,钠盐和混合溶剂的重量比为15:85,再加入阻燃添加剂和成膜添加剂;按照重量份数,所述阻燃添加剂为1份的三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯;所述成膜添加剂为1.5份的氟代碳酸乙烯酯;所述功能助剂为1.5份的1,3-丙烷磺内酯和1.5份的四乙基辛烷磺酸酯;其中,所述有机溶剂包括有25份的碳酸乙烯酯、40份的碳酸甲乙酯、20份的碳酸二乙酯和15份的碳酸丙烯酯;所述钠盐为15份的六氟磷酸钠。
39.实施例15:一种阻燃型钠离子电池电解液;采用如下方法制备,在室温下,手套箱中,将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯按质量比例配置混合溶剂,将钠盐溶解于混合溶剂中,钠盐和混合溶剂的重量比为15:85,再加入阻燃添加剂和成膜添加剂;按照重量份数,所述阻燃添加剂为0.5-1.5份的双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;所述成膜添加剂为1-2份的氟代碳酸乙烯酯;所述功能助剂为1-2份的1,3-丙烷磺内酯和1-2份的四乙基辛烷磺酸酯;其中,所述有机溶剂包括有20-30份的碳酸乙烯酯、35-45份的碳酸甲乙酯、15-25份的碳酸二乙酯和10-20份的碳酸丙烯酯;所述钠盐为10-20份的六氟磷酸钠。
40.实施例16:一种阻燃型钠离子电池电解液;采用如下方法制备,在室温下,手套箱中,将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯按质量比例配置混合溶剂,将钠盐溶解于混合溶剂中,钠盐和混合溶剂的重量比为15:85,再加入阻燃添加剂和成膜添加剂;按照重量份数,所述阻燃添加剂为0.5份的双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;所述成膜添加剂为1份的氟代碳酸乙烯酯;所述功能助剂为1份的1,3-丙烷磺内酯和1份的四乙基辛烷磺酸酯;其中,所述有机溶剂包括有20份的碳酸乙烯酯、35份的碳酸甲乙酯、15份的碳酸二乙酯和10份的碳酸丙烯酯;所述钠盐为10份的六氟磷酸钠。
41.实施例17:一种阻燃型钠离子电池电解液;采用如下方法制备,在室温下,手套箱中,将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯按质量比例配置混合溶剂,将钠盐溶解于混合溶剂中,钠盐和混合溶剂的重量比为15:85,再加入阻燃添加剂和成膜添加剂;按照重量份数,所述阻燃添加剂为1.5份的双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;所述成膜添加剂为2份的氟代碳酸乙烯酯;所述功能助剂为2份的1,3-丙烷磺内酯和2份的四乙基辛烷磺酸酯;其中,所述有机溶剂包括有30份的碳酸乙烯酯、45份的碳酸甲乙酯、25份的碳酸二乙酯和20份的碳酸丙烯酯;所述钠盐为20份的六氟磷酸钠。
42.实施例18:一种阻燃型钠离子电池电解液;采用如下方法制备,在室温下,手套箱中,将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯按质量比例配置混合溶剂,将钠盐溶解于混合溶剂中,钠盐和混合溶剂的重量比为15:85,再加入阻燃添加剂和成膜添加剂;按照重量份数,所述阻燃添加剂为1份的双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;所述成膜添加剂为1.5份的氟代碳酸乙烯酯;所述功能助剂为1.5份的1,3-丙烷磺内酯和1.5份的四乙基辛烷磺酸酯;其中,所述有机溶剂包括有25份的碳酸乙烯酯、40份的碳酸甲乙酯、20份的碳酸二乙酯和15份的碳酸丙烯酯;所述钠盐为15份的六氟磷酸钠。
43.实施例19:使用单一阻燃添加剂时,在添加功能助剂后钠离子电解液的自熄测试,判断标准:自熄时间越短越好。自熄测试的结果如表3所示。
44.本实施例中,以英文缩写tfep表示三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯;以英文缩写dfep表示双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;以英文缩写ec缩写表示碳酸乙烯酯;以英文缩写emc表示碳酸甲乙酯;以英文缩写dec表示碳酸二乙酯;以英文缩写pc表示碳酸丙烯酯;以英文缩写fec表示氟代碳酸乙烯酯。
45.表3使用单一阻燃添加剂时,在添加功能助剂后钠离子电解液的自熄测试结果
根据表3的结果可知,在使用单一阻燃添加剂的钠离子电解液中添加功能助剂1,3-丙烷磺内酯和四乙基辛烷磺酸酯后,并不会较大的影响钠离子电池的阻燃性能。
46.实施例20:使用单一阻燃添加剂时,钠离子电解液中在添加功能助剂后组装电池后进行循环性能测试,方法如下:以普鲁士蓝材料为正极材料,负极采用硬碳材料,正负极集流体为铝箔,隔膜采用聚乙烯膜组成方壳电池,分别注入电解液后,再常温静置24小时后进行测试。在室温25℃恒温下分别以1/10c 2.5v到3.6v进行充放电对电池进行活化,静置24h后在25℃条件下以0.5c/0.5c充放电循环测试(电池性能要求0.5c/0.5c循环300周容量保持率≥80%),结果如下表4所示。
47.本实施例中,以英文缩写tfep表示三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯;以英文缩写dfep表示双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;以英文缩写ec缩写表示碳酸乙烯酯;以英文缩写emc表示碳酸甲乙酯;以英文缩写dec表示碳酸二乙酯;以英文缩写pc表示碳酸丙烯酯;以英文缩写fec表示氟代碳酸乙烯酯。
48.表4 使用单一阻燃添加剂时,钠离子电解液中在添加功能助剂后进行循环性能测试结果
根据表4的结果可知,当使用单一阻燃添加剂的钠离子电解液中添加功能助剂1,3-丙烷磺内酯和四乙基辛烷磺酸酯后,电池的循环性能有明显得提高,这可能是由于功能助剂的存在,抑制了电池内阻的增加。其中,随着1,3-丙烷磺内酯和四乙基辛烷磺酸酯使用量的增加,容量保持率逐渐增加,电池的循环性能增强,达到1.5的浓度时,容量保持率不再增加。因此,功能助剂1,3-丙烷磺内酯和四乙基辛烷磺酸酯的最佳使用量均为1.5%。
49.实施例21:一种阻燃型钠离子电池电解液;采用如下方法制备,在室温下,手套箱中,将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯按质量比例配置混合溶剂,将钠盐溶解于混合溶剂中,钠盐和混合溶剂的重量比为15:85,再加入阻燃添加剂和成膜添加剂。
50.所述阻燃添加剂为0.5-1.5份的三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯和0.5-1.5份的双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;所述成膜添加剂为1-2份的氟代碳酸乙烯酯;所述功能助剂为1-2份的1,3-丙烷磺内酯;其中,所述有机溶剂包括有20-30份的碳酸乙烯酯、35-45份的碳酸甲乙酯、15-25份的碳酸二乙酯和10-20份的碳酸丙烯酯;所述钠盐为10-20份的六氟磷酸钠。
51.实施例22:一种阻燃型钠离子电池电解液;采用如下方法制备,在室温下,手套箱中,将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯按质量比例配置混合溶剂,将钠盐溶解于混合溶剂中,钠盐和混合溶剂的重量比为15:85,再加入阻燃添加剂和成膜添加剂。
52.所述阻燃添加剂为0.5份的三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯和0.5份的双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;所述成膜添加剂为1份的氟代碳酸乙烯酯;所述功能助剂为1份的1,3-丙烷磺内酯;
其中,所述有机溶剂包括有20份的碳酸乙烯酯、35份的碳酸甲乙酯、15份的碳酸二乙酯和10份的碳酸丙烯酯;所述钠盐为10份的六氟磷酸钠。
53.实施例23:一种阻燃型钠离子电池电解液;采用如下方法制备,在室温下,手套箱中,将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯按质量比例配置混合溶剂,将钠盐溶解于混合溶剂中,钠盐和混合溶剂的重量比为15:85,再加入阻燃添加剂和成膜添加剂。
54.所述阻燃添加剂为1.5份的三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯和1.5份的双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;所述成膜添加剂为2份的氟代碳酸乙烯酯;所述功能助剂为2份的1,3-丙烷磺内酯;其中,所述有机溶剂包括有30份的碳酸乙烯酯、45份的碳酸甲乙酯、25份的碳酸二乙酯和20份的碳酸丙烯酯;所述钠盐为20份的六氟磷酸钠。
55.实施例24:一种阻燃型钠离子电池电解液;采用如下方法制备,在室温下,手套箱中,将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯按质量比例配置混合溶剂,将钠盐溶解于混合溶剂中,钠盐和混合溶剂的重量比为15:85,再加入阻燃添加剂和成膜添加剂。
56.所述阻燃添加剂为1份的三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯和1份的双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;所述成膜添加剂为1.5份的氟代碳酸乙烯酯;所述功能助剂为1.5份的1,3-丙烷磺内酯;最优其中,所述有机溶剂包括有25份的碳酸乙烯酯、40份的碳酸甲乙酯、20份的碳酸二乙酯和105份的碳酸丙烯酯;所述钠盐为15份的六氟磷酸钠。
57.实施例25:一种阻燃型钠离子电池电解液;采用如下方法制备,在室温下,手套箱中,将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯按质量比例配置混合溶剂,将钠盐溶解于混合溶剂中,钠盐和混合溶剂的重量比为15:85,再加入阻燃添加剂和成膜添加剂。
58.所述阻燃添加剂为0.5-1.5份的三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯和0.5-1.5份的双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;所述成膜添加剂为1-2份的氟代碳酸乙烯酯;所述功能助剂为1-2份的四乙基辛烷磺酸酯;其中,所述有机溶剂包括有20-30份的碳酸乙烯酯、35-45份的碳酸甲乙酯、15-25份的碳酸二乙酯和10-20份的碳酸丙烯酯;所述钠盐为10-20份的六氟磷酸钠。
59.实施例26:一种阻燃型钠离子电池电解液;采用如下方法制备,在室温下,手套箱中,将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯按质量比例配置混合溶剂,将钠盐溶解于混合溶剂中,钠盐和混合溶剂的重量比为15:85,再加入阻燃添加剂和成膜添加剂。
60.所述阻燃添加剂为0.5份的三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯和0.5份的双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;所述成膜添加剂为1份的氟代碳酸乙烯酯;所述功能助剂为1份的四乙基辛烷磺酸酯;其中,所述有机溶剂包括有20份的碳酸乙烯酯、35份的碳酸甲乙酯、15份的碳酸二乙酯和10份的碳酸丙烯酯;所述钠盐为10份的六氟磷酸钠。
61.实施例27:一种阻燃型钠离子电池电解液;采用如下方法制备,在室温下,手套箱中,将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯按质量比例配置混合溶剂,将钠盐溶解于混合溶剂中,钠盐和混合溶剂的重量比为15:85,再加入阻燃添加剂和成膜添加剂。
62.所述阻燃添加剂为1.5份的三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯和1.5份的双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;所述成膜添加剂为2份的氟代碳酸乙烯酯;所述功能助剂为2份的四乙
基辛烷磺酸酯;其中,所述有机溶剂包括有30份的碳酸乙烯酯、45份的碳酸甲乙酯、25份的碳酸二乙酯和20份的碳酸丙烯酯;所述钠盐为20份的六氟磷酸钠。
63.实施例28:一种阻燃型钠离子电池电解液;采用如下方法制备,在室温下,手套箱中,将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯按质量比例配置混合溶剂,将钠盐溶解于混合溶剂中,钠盐和混合溶剂的重量比为15:85,再加入阻燃添加剂和成膜添加剂。
64.所述阻燃添加剂为1份的三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯和1份的双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;所述成膜添加剂为1.5份的氟代碳酸乙烯酯;所述功能助剂为1.5份的四乙基辛烷磺酸酯;其中,所述有机溶剂包括有25份的碳酸乙烯酯、40份的碳酸甲乙酯、20份的碳酸二乙酯和15份的碳酸丙烯酯;所述钠盐为15份的六氟磷酸钠。
65.实施例29:一种阻燃型钠离子电池电解液;采用如下方法制备,在室温下,手套箱中,将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯按质量比例配置混合溶剂,将钠盐溶解于混合溶剂中,钠盐和混合溶剂的重量比为15:85,再加入阻燃添加剂和成膜添加剂。
66.所述阻燃添加剂为0.5-1.5份的三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯和0.5-1.5份的双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;所述成膜添加剂为1-2份的氟代碳酸乙烯酯;所述功能助剂为1-2份的1,3-丙烷磺内酯和1-2份的四乙基辛烷磺酸酯;其中,所述有机溶剂包括有20-30份的碳酸乙烯酯、35-45份的碳酸甲乙酯、15-25份的碳酸二乙酯和10-20份的碳酸丙烯酯;所述钠盐为10-20份的六氟磷酸钠;实施例30:一种阻燃型钠离子电池电解液;采用如下方法制备,在室温下,手套箱中,将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯按质量比例配置混合溶剂,将钠盐溶解于混合溶剂中,钠盐和混合溶剂的重量比为15:85,再加入阻燃添加剂和成膜添加剂。
67.所述阻燃添加剂为0.5份的三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯和0.5份的双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;所述成膜添加剂为1份的氟代碳酸乙烯酯;所述功能助剂为1份的1,3-丙烷磺内酯和1份的四乙基辛烷磺酸酯;其中,所述有机溶剂包括有20份的碳酸乙烯酯、35份的碳酸甲乙酯、15份的碳酸二乙酯和10份的碳酸丙烯酯;所述钠盐为10份的六氟磷酸钠。
68.实施例31:一种阻燃型钠离子电池电解液;采用如下方法制备,在室温下,手套箱中,将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯按质量比例配置混合溶剂,将钠盐溶解于混合溶剂中,钠盐和混合溶剂的重量比为15:85,再加入阻燃添加剂和成膜添加剂。
69.所述阻燃添加剂为1.5份的三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯和1.5份的双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;所述成膜添加剂为2份的氟代碳酸乙烯酯;所述功能助剂为2份的1,3-丙烷磺内酯和2份的四乙基辛烷磺酸酯;其中,所述有机溶剂包括有30份的碳酸乙烯酯、45份的碳酸甲乙酯、25份的碳酸二乙酯和20份的碳酸丙烯酯;所述钠盐为20份的六氟磷酸钠;实施例32:一种阻燃型钠离子电池电解液;采用如下方法制备,在室温下,手套箱中,将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯按质量比例配置混合溶剂,将钠盐溶解于混合溶剂中,钠盐和混合溶剂的重量比为15:85,再加入阻燃添加剂和成膜添加剂。
70.所述阻燃添加剂为1份的三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯和1份的双(2,2,2-三氟乙
基)甲基磷酸酯;所述成膜添加剂为1.5份的氟代碳酸乙烯酯;所述功能助剂为1.5份的1,3-丙烷磺内酯和1.5份的四乙基辛烷磺酸酯;其中,所述有机溶剂包括有25份的碳酸乙烯酯、40份的碳酸甲乙酯、20份的碳酸二乙酯和15份的碳酸丙烯酯;所述钠盐为15份的六氟磷酸钠。
71.实施例33:同时使用两种阻燃添加剂时钠离子电解液的燃烧测试,测试结构如下表3所示。
72.本实施例中,以英文缩写tfep表示三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯;以英文缩写dfep表示双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;以英文缩写ec缩写表示碳酸乙烯酯;以英文缩写emc表示碳酸甲乙酯;以英文缩写dec表示碳酸二乙酯;以英文缩写pc表示碳酸丙烯酯;以英文缩写fec表示氟代碳酸乙烯酯。
73.表5使用两种阻燃添加剂时钠离子电解液的自熄测试结果根据表5的结果可知,当电解液中两种阻燃添加剂同时存在时,电池的燃烧试验结
果表明难以点燃,说明阻燃添加剂起到了更加有效的作用。
74.实施例34:同时使用两种阻燃添加剂时钠离子电解液组装电池后进行循环性能测试,方法如下:以普鲁士蓝材料为正极材料,负极采用硬碳材料,正负极集流体为铝箔,隔膜采用聚乙烯膜组成方壳电池,分别注入电解液后,再常温静置24小时后进行测试。在室温25℃恒温下分别以1/10c 2.5v到3.6v进行充放电对电池进行活化,静置24h后在25℃条件下以0.5c/0.5c充放电循环测试(电池性能要求0.5c/0.5c循环300周容量保持率≥80%),结果如下表4所示。
75.本实施例中,以英文缩写tfep表示三-(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯;以英文缩写dfep表示双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯;以英文缩写ec缩写表示碳酸乙烯酯;以英文缩写emc表示碳酸甲乙酯;以英文缩写dec表示碳酸二乙酯;以英文缩写pc表示碳酸丙烯酯;以英文缩写fec表示氟代碳酸乙烯酯。
76.表6 同时使用两种阻燃添加剂时钠离子电解液组装电池后进行循环性能测试结果
根据表6的结果可知,同时使用两种阻燃添加剂时钠离子电解液组装电池后,对电池进行循环性能测试,常温25℃循环300周后,电池的容量保持率相对于使用单一阻燃剂时明显降低,这可能是因为两种阻燃添加剂的存在,更进一步提高了电池的内阻,导致了循环性进一步降低;而当在电解液中添加功能助剂后,发现电池的容量保持率有所提高,且同时使用两种功能助剂的效果比仅仅使用一种功能助剂的效果好,这可能是因为由于功能助剂的存在,抑制了阻燃添加剂带来的电池的内阻增加的问题。
77.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
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