一种用于高倍率电池低温用电解液及其制备方法与流程

本发明涉及储能，具体为一种用于高倍率电池低温用电解液及其制备方法。

背景技术：

1、锂离子电池的组成包括电解液，正负极材料以及隔膜。电解液的性能与电池的性能息息相关，尤其对电池的容量、适用温度、循环和倍率性能、安全性等有明显的影响。它主要成分包括有机溶剂和锂盐，常用的有机溶剂为有机碳酸酯类，它们的熔点、介电常数、粘度等参数，对电池的使用温度有着重要的影响，而氧化还原电位对电池的工作电压至关重要，同时，沸点和闪点还严重影响电解液的安全性能。目前商业化锂离子电池的电解液一般采用ec（碳酸乙烯酯）基电解液，主要组分为lipf6（六氟磷酸锂）/ec+dmc（其他碳酸酯共溶剂）。在低温条件下，锂离子电池的各项性能被严重制约，主要归因于：

2、（1）超低温条件下，液态电解液的粘度急剧下降，离子电导率显著降低，电极界面阻抗和锂离子的迁移阻抗大幅增加，与外电路快速迁移的电子速率不匹配，造成锂离子电池内部严重的极化，大量的锂离子在负极表面沉积析出；

3、（2）低温下电极表面sei（固体电解质界面）膜增厚，阻抗增大明显。通常的改善方法是在电解液中加入一定量的功能组分如成膜、阻燃、耐过充电等，作为添加剂以提高电解液的性能。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于高倍率电池低温用电解液及其制备方法，解决了电解液在低温下粘度增大、电导率下降以及电化学性能急剧恶化的问题。

3、（二）技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种用于高倍率电池低温用电解液，其特征在于，以质量百分数包括：锂盐 15～20％、有机溶剂 80～85％和添加剂1～3％；

5、所述添加剂由二氟磷酸锂、丁酸乙酯和氟代碳酸乙烯酯组成。

6、优选的，所述添加剂按体积百分数配比为：二氟磷酸锂 30～35％、丁酸乙酯 30～35％、氟代碳酸乙烯酯 30～35％。

7、优选的，所述添加剂按体积百分数配比为：二氟磷酸锂 35％、丁酸乙酯 35％、氟代碳酸乙烯酯 30％。

8、优选的，所述锂盐包括六氟磷酸锂和双三氟甲基磺酰亚胺锂。

9、优选的，所述六氟磷酸锂在电解液的浓度为 0.8～1.2mol/l；所述双氟磺酰亚胺锂在电解液的浓度为 0.3～0.4mol/l。

10、优选的，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯，碳酸二甲酯，碳酸二乙酯及碳酸甲乙酯。

11、优选的，所述有机溶剂中按体积百分数包括：碳酸乙烯酯22.5～27.5％、碳酸丙烯酯 2.5～7.5％、碳酸二甲酯 27.5～32.5％、碳酸二乙酯 17.5～22.5％、碳酸甲乙酯17.5～22.5％。

12、优选的，所述有机溶剂中按体积百分数包括：碳酸乙烯酯25％、碳酸丙烯酯 5％、碳酸二甲酯 30％、碳酸二乙酯 20％、碳酸甲乙酯 20％。

13、一种电解液的制备方法，在室温、保护气氛下，锂盐、有机溶剂和添加剂充分混合。

14、优选的，所述气氛所用的气体为纯度为99.999％的氩气，并且气氛中的水分小于0.1ppm。

15、（三）有益效果

16、本发明提供了一种用于高倍率电池低温用电解液及其制备方法。具备以下有益效果：本发明提供一种锂电池电解液，包括以下组分：锂盐，有机溶剂及添加剂，添加剂为包括二氟磷酸锂、丁酸乙酯和氟代碳酸乙烯酯的混合添加剂。本发明的电解液通过优化电解液溶剂组分及配比、混合锂盐的使用及功能性添加剂的探索等改性方法来克服电解液在低温下粘度增大、电导率下降以及高压下有机溶剂氧化分解、电化学性能急剧恶化等缺点，从而提高低温电导率、降低粘度，改善低温性能和循环倍率性能。

技术特征：

1.一种用于高倍率电池低温用电解液，其特征在于，以质量百分数包括：锂盐 15～20％、有机溶剂 80～85％和添加剂 1～3％；

2.根据权利要求1所述的一种用于高倍率电池低温用电解液，其特征在于：所述添加剂按体积百分数配比为：二氟磷酸锂 30～35％、丁酸乙酯 30～35％、氟代碳酸乙烯酯 30～35％。

3.根据权利要求2所述的一种用于高倍率电池低温用电解液，其特征在于：所述添加剂按体积百分数配比为：二氟磷酸锂 35％、丁酸乙酯 35％、氟代碳酸乙烯酯 30％。

4.根据权利要求1所述的一种用于高倍率电池低温用电解液，其特征在于：所述锂盐包括六氟磷酸锂和双三氟甲基磺酰亚胺锂。

5.根据权利要求4所述的一种用于高倍率电池低温用电解液，其特征在于：所述六氟磷酸锂在电解液的浓度为0.8～1.2mol/l；所述双氟磺酰亚胺锂在电解液的浓度为 0.3～0.4mol/l。

6.根据权利要求1所述的一种用于高倍率电池低温用电解液，其特征在于：所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯，碳酸二甲酯，碳酸二乙酯及碳酸甲乙酯。

7.根据权利要求6所述的一种用于高倍率电池低温用电解液，其特征在于：所述有机溶剂中按体积百分数包括：碳酸乙烯酯22.5～27.5％、碳酸丙烯酯 2.5～7.5％、碳酸二甲酯27.5～32.5％、碳酸二乙酯 17.5～22.5％、碳酸甲乙酯17.5～22.5％。

8.根据权利要求7所述的一种用于高倍率电池低温用电解液，其特征在于：所述有机溶剂中按体积百分数包括：碳酸乙烯酯25％、碳酸丙烯酯 5％、碳酸二甲酯 30％、碳酸二乙酯20％、碳酸甲乙酯 20％。

9.一种电解液的制备方法，用于制备权利要求1-8任意一项所述的一种用于高倍率电池低温用电解液，其特征在于：在室温、保护气氛下，锂盐、有机溶剂和添加剂充分混合。

10.根据权利要求9所述的一种电解液的制备方法，其特征在于：所述气氛所用的气体为纯度为99.999％的氩气，并且气氛中的水分小于0.1ppm。

技术总结
本发明提供一种用于高倍率电池低温用电解液及其制备方法，涉及储能技术领域。该用于高倍率电池低温用电解液，包括锂盐电解质，有机溶剂和添加剂，其中添加剂为二氟磷酸锂、丁酸乙酯、氟代碳酸乙烯酯的混合添加剂。其在锂电池电解液质量分数为3%。本发明提供的电解液各组分熔点低，黏度小，电导率高，低温性能好等特点，可以提高高倍率锂电池低温环境下的性能，还可以形成更加稳定的SEI膜，使电池在高倍率使用下保持良好性能。

技术研发人员：段宗正,孙全,肖莹,刘徽
受保护的技术使用者：双登集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1