一种基于含氟磷酸盐添加剂的锂金属电池电解液的制备方法

本发明涉及锂金属电池电解液及其制备方法。

背景技术：

1、为了缓解传统化石能源所带来的污染，新型能源技术的发展愈加迫切。锂离子电池被广泛应用于便携式电子设备、电动汽车以及储能设备等领域。现有的锂离子电池普遍使用石墨作为负极，理论容量仅为372mah g-1，无法满足日益增长的市场需求。而使用锂金属作为负极的锂金属电池由于具有3860mah g-1的高理论容量，被认为是极有潜力的下一代负极候选者。在适用于锂金属电池的各种正极材料中，li[ni0.8co0.1mn0.1]o2(ncm811)表现出最平衡的性能，具有较高的能量密度和循环稳定性，是作为高容量正极的理想材料。但是现有的锂金属电池是使用商用电解液工作的，锂金属电池存在界面易失稳、sei膜开裂严重、循环寿命短、安全系数低的问题，从而导致锂金属电池性能劣化，寿命短。

技术实现思路

1、本发明是要解决现有的使用商用电解液的锂金属电池的稳定性差、寿命短的技术问题，而提供一种基于含氟磷酸盐添加剂的锂金属电池电解液的制备方法。

2、本发明的基于含氟磷酸盐添加剂的锂金属电池电解液的制备方法，按以下步骤进行：

3、一、将锂盐和含氟磷酸盐添加剂放在温度为40～60℃的真空干燥箱中真空干燥0.5～5天，得到干燥锂盐和含氟磷酸盐添加剂，储存在水氧值均小于0.01ppm的环境中；其中所述的锂盐为六氟磷酸锂、六氟磷酸钾、双三氟甲烷磺酰亚胺锂和高氯酸锂中的一种或几种；含氟磷酸盐添加剂为一氟磷酸锂、二氟磷酸锂、氟磷酸亚锡和二氟双草酸磷酸锂中的一种或几种的组合；

4、二、在水氧值均小于0.01ppm的环境中，先按照溶剂a、溶剂b与溶剂c的体积比为1：(1.8～2.2)：(1.8～2.2)称取溶剂a、溶剂b与溶剂c并混合搅拌20～30min，得到混合溶液；再将酯类添加剂加入到混合溶液中，在常温下搅拌2～4h，得到酯基混合溶剂；其中所述的溶剂a为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯或碳酸丁烯酯；溶剂b为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、丙酸甲酯或乙酸甲酯；溶剂c为碳酸甲乙酯或乙酸乙酯；所述的酯类添加剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、双氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1,3-丙烷磺酸内酯、甲基(三甲基硅基)碳酸酯和硫酸乙烯酯中的一种或几种的组合；

5、三、在水氧值均小于0.01ppm的环境中，将锂盐和含氟磷酸盐添加剂加入到步骤二得到的酯基混合溶剂中，在常温下搅拌12～36h，得到基于含氟磷酸盐添加剂的锂金属电池电解液。

6、更进一步地，步骤二中所述的酯基混合溶剂中酯类添加剂的浓度为1.5％～3％。

7、更进一步地，步骤二和三中所述常温是25～35℃。

8、更进一步地，步骤三中所述的基于含氟磷酸盐添加剂的锂金属电池电解液中锂离子浓度为1～1.5mol/l。

9、更进一步地，步骤三中所述的锂盐与含氟磷酸盐添加剂的物质的量之比为1：(0.05～0.2)。

10、本发明通过将酯类添加剂和含氟磷酸盐添加剂引于酯基电解液溶剂中，组成电解液，用于以镍钴锰酸锂为正极，以锂为负极的锂金属电池中，通过含氟磷酸盐添加剂有效地促进保护性的lif生成，从而抑制锂金属与酯基溶剂与溶解过渡金属的寄生反应，强化sei，保护正极三元材料；有效降低锂枝晶生长，改变锂离子溶剂化结构，抑制锂金属与电解液发生不可逆的寄生反应，改善锂沉积形貌，强化cei，提高锂负极稳定性，使得锂金属电池体系的能够高容量地进行长期充放电循环，显著地提高了锂电池的循环寿命。本发明用于锂电池领域。

技术特征：

1.一种基于含氟磷酸盐添加剂的锂金属电池电解液的制备方法，其特征在于，该方法按以下步骤进行：

2.根据权利要求1所述的一种基于含氟磷酸盐添加剂的锂金属电池电解液的制备方法，其特征在于，步骤二中所述的酯基混合溶剂中酯类添加剂的浓度为1.5％～3％。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于含氟磷酸盐添加剂的锂金属电池电解液的制备方法，其特征在于，步骤二和三中所述常温是25～35℃。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于含氟磷酸盐添加剂的锂金属电池电解液的制备方法，其特征在于，步骤三中所述的基于含氟磷酸盐添加剂的锂金属电池电解液中锂离子浓度为1～1.5mol/l。

5.根据权利要求1所述的一种基于含氟磷酸盐添加剂的锂金属电池电解液的制备方法，其特征在于，步骤三中所述的锂盐与含氟磷酸盐添加剂的物质的量之比为1：(0.05～0.2)。

技术总结
一种基于含氟磷酸盐添加剂的锂金属电池电解液的制备方法，它是涉及锂金属电池电解液的制备方法。它是要解决现有的使用商用电解液的锂金属电池的稳定性差、寿命短的技术问题。本方法：一、将锂盐和含氟磷酸盐添加剂干燥，其中含氟磷酸盐添加剂为一氟磷酸锂、二氟磷酸锂、氟磷酸亚锡和二氟双草酸磷酸锂中的一种或几种；二、再将酯类添加剂加入到混合酯溶剂中，得到酯基混合溶剂；三、将锂盐和含氟磷酸盐添加剂加入到酯基混合溶剂中搅拌，得到基于含氟磷酸盐添加剂的锂金属电池电解液。采用该电解液、以镍钴锰酸锂NCM811为正极、以锂为负极组装电池，在0.5C电流密度下循环500圈后容量保持率为75％～80％。可用于锂电池领域。

技术研发人员：解晶莹,东立伟,任金,王家钧,杨春晖
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2025/2/10