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一种锂电池 电解液及其制备方法

阅读：114发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种锂电池电解液及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种锂电池电解液，包括以下原料：碳酸酯类有机溶剂、导电锂盐、稳定剂、SEI成膜添加剂、三苯基磷酸酯、三（三甲基硅烷）硼酸酯、1,4- 丁烷磺酸内酯、六氟磷酸锂和改性海泡石，其中，所述SEI成膜添加剂由碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯乙酯、亚硫酸丁烯酯组合而成，所述碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯乙酯、亚硫酸丁烯酯的比例为1-1.5:0.5-1：1-2，本发明还公开了一种锂电池电解液的制备方法。本发明的阻燃性、稳定性相比现有技术都要好。，下面是一种锂电池电解液及其制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种锂电池电解液，其特征在于，包括以下原料：碳酸酯类有机溶剂、导电锂盐、稳定剂、SEI成膜添加剂、三苯基磷酸酯、三（三甲基硅烷）硼酸酯、1 ,4-丁烷磺酸内酯、六氟磷酸锂和改性海泡石，其中，所述SEI成膜添加剂由碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯乙酯、亚硫酸丁烯酯组合而成，所述碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯乙酯、亚硫酸丁烯酯的比例为1-1.5:0.5-1：1-2。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池电解液，其特征在于：所述碳酸酯类有机溶剂包含碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯及碳酸丙烯酯中的至少一种并组合线性羧酸酯。
3.根据权利要求2所述的一种锂电池电解液，其特征在于：所述线性羧酸酯为甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯中的一种。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种锂电池电解液，其特征在于：所述导电锂盐包含LiPF6、LiBF4、 LiBOB中的至少一种。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种锂电池电解液，其特征在于：所述三（三甲基硅烷）硼酸酯占锂电池电解液总质量的0.2-0.8%。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种锂电池电解液，其特征在于：所述碳酸酯类有机溶剂的含水量≤5ppm，纯度≥99.99％。
7.根据权利要求1或2或3所述的一种锂电池电解液，其特征在于：所述改性海泡石占锂电池电解液总质量的1.2-1.5%。
8.一种锂电池电解液的制备方法，其特征在于具体包括以下步骤：
S1、将三（三甲基硅烷）硼酸酯、1 ,4-丁烷磺酸内酯加入到碳酸酯类有机溶剂中，70-
80r/min搅拌15-25min，降温至0-5℃，将六氟磷酸锂加入250-300r/min搅拌60min后，恢复室温，备用；
S2、将海泡石与四氯化铝锂混合，并加入海泡石质量3-4倍的水，搅拌混合后，过滤，干燥，得预处理海泡石；将预处理的海泡石与聚乙烯蜡混合物混合，冷冻粉碎，过筛，得改性海泡石，备用；
S3、将导电锂盐、稳定剂、SEI成膜添加剂、三苯基磷酸酯、步骤S1制备的产物以及制备步骤S2制备的改性海泡石进行混合，然后放入500-800r/min搅拌5-10min即可得到所述锂电池电解液。
9.根据权利要求8所述的一种锂电池电解液的制备方法，其特征在于：三（三甲基硅烷）硼酸酯、1 ,4-丁烷磺酸内酯加入到碳酸酯类有机溶剂时，控制温度≤30℃。

说明书全文

一种锂电池 电解液及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种属于锂电池的技术领域，尤其是一种锂电池电解液及其制备方法。

背景技术

[0002] 锂电池因其能够储存能量，并且能量密度高、循环寿命长及环境友好等特点得到了广泛应用。近几年来，随着化石能源短缺及环境污染问题的日益严峻，锂电池在汽车行业得到了推广应用。然而锂电池的使用温度范围较窄，在高于60℃时容量衰减快，容易发生燃烧或爆炸。实际使用过程中，锂电池在大电流放电时的局部温度高于60℃，因而十分必要研究并提高锂电池的高温性能。

[0003] 现有技术中，电解液是影响锂电池高温性能的主要原因，因为常规电解液在高温环境下的分解加快，导致锂电池的老化加剧，严重时甚至易燃烧或爆炸，同时现有的电解液应用于锂电池时性能不稳定、电导率不高。

发明内容

[0004] 本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种具有稳定性好、阻燃性高、抗老化的一种锂电池电解液及其制备方法。

[0005] 为了实现上述目的，本发明所设计的一种锂电池电解液，包括以下原料：碳酸酯类有机溶剂、导电锂盐、稳定剂、SEI成膜添加剂、三苯基磷酸酯、三（三甲基硅烷）硼酸酯、1 ,4-丁烷磺酸内酯、六氟磷酸锂和改性海泡石，其中，所述SEI成膜添加剂由碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯乙酯、亚硫酸丁烯酯组合而成，所述碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯乙酯、亚硫酸丁烯酯的比例为1-1.5:0.5-1：1-2。

[0006] 进一步，所述碳酸酯类有机溶剂包含碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯及碳酸丙烯酯中的至少一种并组合线性羧酸酯。

[0007] 进一步，所述线性羧酸酯为甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯中的一种。

[0008] 进一步，所述导电锂盐包含LiPF6、LiBF4、 LiBOB中的至少一种。

[0009] 进一步，所述三（三甲基硅烷）硼酸酯占锂电池电解液总质量的0.2-0.8%。

[0010] 进一步，所述碳酸酯类有机溶剂的含水量≤5ppm，纯度≥99.99％。

[0011] 进一步，所述改性海泡石占锂电池电解液总质量的1.2-1.5%。

[0012] 本发明还公开了一种锂电池电解液的制备方法，其具体包括以下步骤：S1、将三（三甲基硅烷）硼酸酯、1 ,4-丁烷磺酸内酯加入到碳酸酯类有机溶剂中，70-
80r/min搅拌15-25min，降温至0-5℃，将六氟磷酸锂加入250-300r/min搅拌60min后，恢复室温，备用；
S2、将海泡石与四氯化铝锂混合，并加入海泡石质量3-4倍的水，搅拌混合后，过滤，干燥，得预处理海泡石；将预处理的海泡石与聚乙烯蜡混合物混合，冷冻粉碎，过筛，得改性海泡石，备用；
S3、将导电锂盐、稳定剂、SEI成膜添加剂、三苯基磷酸酯、步骤S1制备的产物以及制备步骤S2制备的改性海泡石进行混合，然后放入500-800r/min搅拌5-10min即可得到所述锂电池电解液。

[0013] 进一步，三（三甲基硅烷）硼酸酯、1 ,4-丁烷磺酸内酯加入到碳酸酯类有机溶剂时，控制温度≤30℃。

[0014] 本发明得到的一种锂电池电解液及其制备方法，具有稳定性好、阻燃性高、抗老化的优点。

具体实施方式

[0015] 下面结合实施例对发明创造作作为优选考虑说明。

[0016] 实施例1：本实施例提供的一种锂电池电解液，包括以下原料：碳酸酯类有机溶剂、导电锂盐、稳定剂、SEI成膜添加剂、三苯基磷酸酯、三（三甲基硅烷）硼酸酯、1 ,4-丁烷磺酸内酯、六氟磷酸锂和改性海泡石，其中，所述SEI成膜添加剂由碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯乙酯、亚硫酸丁烯酯组合而成，所述碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯乙酯、亚硫酸丁烯酯的比例为1-1.5:0.5-1：1-2。

[0017] 进一步，所述碳酸酯类有机溶剂包含碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯及碳酸丙烯酯中的至少一种并组合线性羧酸酯。在本实施例中所述碳酸酯类有机溶剂包碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯并组合线性羧酸酯。

[0018] 进一步，所述线性羧酸酯为甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯中的一种。在本实施例中所述线性羧酸酯为丙酸乙酯。

[0019] 进一步，所述导电锂盐包含LiPF6、LiBF4、 LiBOB中的至少一种。在本实施例中所述导电锂盐包含LiPF6、 LiBOB。

[0020] 进一步，所述三（三甲基硅烷）硼酸酯占锂电池电解液总质量的0.2-0.8%。在本实施例中所述三（三甲基硅烷）硼酸酯占锂电池电解液总质量的0.7%。

[0021] 进一步，所述碳酸酯类有机溶剂的含水量≤5ppm，纯度≥99.99％。

[0022] 进一步，所述改性海泡石占锂电池电解液总质量的1.2-1.5%。在本实施例中所述改性海泡石占锂电池电解液总质量的1.3%。

[0023] 本实施例还公开了一种锂电池电解液的制备方法，其具体包括以下步骤：S1、将三（三甲基硅烷）硼酸酯、1 ,4-丁烷磺酸内酯加入到碳酸酯类有机溶剂中，70-
80r/min搅拌15-25min，降温至0-5℃，将六氟磷酸锂加入250-300r/min搅拌60min后，恢复室温，备用；
S2、将海泡石与四氯化铝锂混合，并加入海泡石质量3-4倍的水，搅拌混合后，过滤，干燥，得预处理海泡石；将预处理的海泡石与聚乙烯蜡混合物混合，冷冻粉碎，过筛，得改性海泡石，备用；
S3、将导电锂盐、稳定剂、SEI成膜添加剂、三苯基磷酸酯、步骤S1制备的产物以及制备步骤S2制备的改性海泡石进行混合，然后放入500-800r/min搅拌5-10min即可得到所述锂电池电解液。

[0024] 进一步，三（三甲基硅烷）硼酸酯、1 ,4-丁烷磺酸内酯加入到碳酸酯类有机溶剂时，控制温度≤30℃。

[0025] 实施例2：本实施例提供的一种锂电池电解液，包括以下原料：碳酸酯类有机溶剂、导电锂盐、稳定剂、SEI成膜添加剂、三苯基磷酸酯、三（三甲基硅烷）硼酸酯、1 ,4-丁烷磺酸内酯、六氟磷酸锂和改性海泡石，其中，所述SEI成膜添加剂由碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯乙酯、亚硫酸丁烯酯组合而成，所述碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯乙酯、亚硫酸丁烯酯的比例为1:0.5：1。

[0026] 进一步，所述碳酸酯类有机溶剂包含碳酸丙烯酯并组合线性羧酸酯。

[0027] 进一步，所述线性羧酸酯为乙酸乙酯。

[0028] 进一步，所述导电锂盐包含LiPF6、LiBF4、 LiBOB。

[0029] 进一步，所述三（三甲基硅烷）硼酸酯占锂电池电解液总质量的0.3%。

[0030] 进一步，所述碳酸酯类有机溶剂的含水量≤5ppm，纯度≥99.99％。

[0031] 进一步，所述改性海泡石占锂电池电解液总质量的1.4%。

[0032] 本实施例还公开了一种锂电池电解液的制备方法，其具体包括以下步骤：S1、将三（三甲基硅烷）硼酸酯、1 ,4-丁烷磺酸内酯加入到碳酸酯类有机溶剂中，70r/min搅拌16min，降温至2℃，将六氟磷酸锂加入250r/min搅拌60min后，恢复室温，备用；
S2、将海泡石与四氯化铝锂混合，并加入海泡石质量3倍的水，搅拌混合后，过滤，干燥，得预处理海泡石；将预处理的海泡石与聚乙烯蜡混合物混合，冷冻粉碎，过筛，得改性海泡石，备用；
S3、将导电锂盐、稳定剂、SEI成膜添加剂、三苯基磷酸酯、步骤S1制备的产物以及制备步骤S2制备的改性海泡石进行混合，然后放入500-800r/min搅拌5-10min即可得到所述锂电池电解液。

[0033] 进一步，三（三甲基硅烷）硼酸酯、1 ,4-丁烷磺酸内酯加入到碳酸酯类有机溶剂时，控制温度≤30℃。

[0034] 实施例3：本实施例提供的一种锂电池电解液，包括以下原料：碳酸酯类有机溶剂、导电锂盐、稳定剂、SEI成膜添加剂、三苯基磷酸酯、三（三甲基硅烷）硼酸酯、1 ,4-丁烷磺酸内酯、六氟磷酸锂和改性海泡石，其中，所述SEI成膜添加剂由碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯乙酯、亚硫酸丁烯酯组合而成，所述碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯乙酯、亚硫酸丁烯酯的比例为1.3:0.6：1.2。

[0035] 进一步，所述碳酸酯类有机溶剂包含碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯及并组合线性羧酸酯。

[0036] 进一步，所述线性羧酸酯为丙酸乙酯。

[0037] 进一步，所述导电锂盐包含LiBOB。

[0038] 进一步，所述三（三甲基硅烷）硼酸酯占锂电池电解液总质量的0.6%。

[0039] 进一步，所述碳酸酯类有机溶剂的含水量≤5ppm，纯度≥99.99％。

[0040] 进一步，所述改性海泡石占锂电池电解液总质量的1.3%。

[0041] 本实施例还公开了一种锂电池电解液的制备方法，其具体包括以下步骤：S1、将三（三甲基硅烷）硼酸酯、1 ,4-丁烷磺酸内酯加入到碳酸酯类有机溶剂中，78r/min搅拌22min，降温至3℃，将六氟磷酸锂加入280r/min搅拌60min后，恢复室温，备用；
S2、将海泡石与四氯化铝锂混合，并加入海泡石质量3-4倍的水，搅拌混合后，过滤，干燥，得预处理海泡石；将预处理的海泡石与聚乙烯蜡混合物混合，冷冻粉碎，过筛，得改性海泡石，备用；
S3、将导电锂盐、稳定剂、SEI成膜添加剂、三苯基磷酸酯、步骤S1制备的产物以及制备步骤S2制备的改性海泡石进行混合，然后放入500-800r/min搅拌5-10min即可得到所述锂电池电解液。

[0042] 进一步，三（三甲基硅烷）硼酸酯、1 ,4-丁烷磺酸内酯加入到碳酸酯类有机溶剂时，控制温度≤30℃。

[0043] 实施例4：本实施例提供的一种锂电池电解液，包括以下原料：碳酸酯类有机溶剂、导电锂盐、稳定剂、SEI成膜添加剂、三苯基磷酸酯、三（三甲基硅烷）硼酸酯、1 ,4-丁烷磺酸内酯、六氟磷酸锂和改性海泡石，其中，所述SEI成膜添加剂由碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯乙酯、亚硫酸丁烯酯组合而成，所述碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯乙酯、亚硫酸丁烯酯的比例为1.4:0.8：1.5。

[0044] 进一步，所述碳酸酯类有机溶剂包含碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯及碳酸丙烯酯并组合线性羧酸酯。

[0045] 进一步，所述线性羧酸酯为乙酸甲酯。

[0046] 进一步，所述导电锂盐包含LiPF6、LiBF4。

[0047] 进一步，所述三（三甲基硅烷）硼酸酯占锂电池电解液总质量的0.7%。

[0048] 进一步，所述碳酸酯类有机溶剂的含水量≤5ppm，纯度≥99.99％。

[0049] 进一步，所述改性海泡石占锂电池电解液总质量的1.4%。

[0050] 本实施例还公开了一种锂电池电解液的制备方法，其具体包括以下步骤：S1、将三（三甲基硅烷）硼酸酯、1 ,4-丁烷磺酸内酯加入到碳酸酯类有机溶剂中，78r/min搅拌24min，降温至4℃，将六氟磷酸锂加入280r/min搅拌60min后，恢复室温，备用；
S2、将海泡石与四氯化铝锂混合，并加入海泡石质量4倍的水，搅拌混合后，过滤，干燥，得预处理海泡石；将预处理的海泡石与聚乙烯蜡混合物混合，冷冻粉碎，过筛，得改性海泡石，备用；
S3、将导电锂盐、稳定剂、SEI成膜添加剂、三苯基磷酸酯、步骤S1制备的产物以及制备步骤S2制备的改性海泡石进行混合，然后放入500-800r/min搅拌5-10min即可得到所述锂电池电解液。

[0051] 进一步，三（三甲基硅烷）硼酸酯、1 ,4-丁烷磺酸内酯加入到碳酸酯类有机溶剂时，控制温度≤30℃。

[0052] 实施例5：本实施例提供的一种锂电池电解液，包括以下原料：碳酸酯类有机溶剂、导电锂盐、稳定剂、SEI成膜添加剂、三苯基磷酸酯、三（三甲基硅烷）硼酸酯、1 ,4-丁烷磺酸内酯、六氟磷酸锂和改性海泡石，其中，所述SEI成膜添加剂由碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯乙酯、亚硫酸丁烯酯组合而成，所述碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯乙酯、亚硫酸丁烯酯的比例为1.5:1：2。

[0053] 进一步，所述碳酸酯类有机溶剂包含碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯并组合线性羧酸酯。

[0054] 进一步，所述线性羧酸酯为甲酸甲酯。

[0055] 进一步，所述导电锂盐包含LiPF6。

[0056] 进一步，所述三（三甲基硅烷）硼酸酯占锂电池电解液总质量的0.8%。

[0057] 进一步，所述碳酸酯类有机溶剂的含水量≤5ppm，纯度≥99.99％。

[0058] 进一步，所述改性海泡石占锂电池电解液总质量的1.5%。

[0059] 本实施例还公开了一种锂电池电解液的制备方法，其具体包括以下步骤：S1、将三（三甲基硅烷）硼酸酯、1 ,4-丁烷磺酸内酯加入到碳酸酯类有机溶剂中，80r/min搅拌25min，降温至5℃，将六氟磷酸锂加入300r/min搅拌60min后，恢复室温，备用；
S2、将海泡石与四氯化铝锂混合，并加入海泡石质量3-4倍的水，搅拌混合后，过滤，干燥，得预处理海泡石；将预处理的海泡石与聚乙烯蜡混合物混合，冷冻粉碎，过筛，得改性海泡石，备用；
S3、将导电锂盐、稳定剂、SEI成膜添加剂、三苯基磷酸酯、步骤S1制备的产物以及制备步骤S2制备的改性海泡石进行混合，然后放入500-800r/min搅拌5-10min即可得到所述锂电池电解液。

[0060] 进一步，三（三甲基硅烷）硼酸酯、1 ,4-丁烷磺酸内酯加入到碳酸酯类有机溶剂时，控制温度≤30℃。

[0061] 经实验数据表明：实施例1-实施例5的电导率分别如下：。

[0062] 由上述表格检测结果可知，本发明所得锂电池电解液热稳定性得到了有效提高、且电导率更高。

[0063] 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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