一种用于二次注液的电解液、二次注液方法以及锂离子电池与流程

专利2025-12-27  9


本发明属于电解液,涉及一种用于二次注液的电解液、二次注液方法以及锂离子电池。


背景技术:

1、锂电池以其高能量密度、长循环寿命和无记忆效应等优点,在储能设备市场上取得了巨大成功。随着锂电池应用场景的不断拓展,例如航天、军事装备和极地探索等新型领域的增加,对锂离子电池的要求也变得更加严格。这些新应用场景需要锂电池具有更广泛的工作温度范围,过低的工作温度会使锂电池内的电化学反应动力学过程变慢。由于电解液的黏度增加、电解质盐的溶解度降低以及锂离子去溶剂化能垒的升高等原因,低温下电荷转移的速率明显减慢,从电解质和电极材料内的离子扩散到电极-电解液界面上的电荷转移的每个阶段都受到影响。这会导致电池极化增加、容量下降,甚至使电池难以正常工作。因此,开发宽温域锂电池技术成为迫在眉睫的任务。

2、传统碳酸脂溶剂作为锂离子电池电解液时,锂离子电池在低温环境下电解液黏度增加且锂离子电池电解液电导率大幅降低。因此,如何改善锂离子电池在低温环境下的性能是本领域研究的重点。


技术实现思路

1、针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种用于二次注液的电解液、二次注液方法以及锂离子电池。相比于传统的碳酸脂体系电解液在低温领域的不足,本发明的电解液具有优异的低温性能。

2、为达此目的,本发明采用以下技术方案:

3、一方面,本发明提供一种用于二次注液的电解液,所述低温电解液包括用于一次注液的第一电解液和用于二次注液的第二电解液,其中所述第一电解液包括第一锂盐、第一添加剂和第一溶剂;所述第二电解液包括第二锂盐、第二添加剂和第二溶剂;所述第一锂盐与所述第二锂盐的种类不同。

4、优选地,所述第一锂盐选自lipf6、lifsi、litfs、litfsi或libf4中的一种或至少两种的组合。

5、优选地,所述第一添加剂选自成膜添加剂;

6、优选地,所述第一添加剂选自碳酸亚乙烯酯、二氟磷酸锂、甲基二磺酸亚甲酯或甲基三氟乙基碳酸酯中的一种或至少两种的组合。

7、优选地,所述第一添加剂中至少包括碳酸亚乙烯酯。

8、优选地,所述第一添加剂中碳酸亚乙烯酯的含量占第一电解液总重量的2-3%,例如2%、2.3%、2.5%、2.8%或3%等。在本发明中,如果第一电解液中碳酸亚乙烯酯的含量低于2%,制备的电池首次库伦效率较低,如果碳酸亚乙烯酯的含量高于3%,则电池在循环过程中容易阻抗过大,不利于电池的循环。

9、优选地,所述第一溶剂选自碳酸脂类溶剂。

10、优选地,所述第一溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯中的至少两种的组合。

11、优选地,所述第一电解液中第一锂盐的重量百分含量为10-20%,例如10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%或20%。

12、优选地,所述第一电解液中第一添加剂的重量百分含量为2-5%,例如2%、2.5%、3%、4%或5%。

13、优选地,所述第一电解液中第一溶剂的重量百分含量为75-90%,例如75%、77%、79%、80%、82%、85%、88%或90%。

14、优选地,所述第二锂盐选自lifsi、litfs、litfsi或libf4中的任意一种或至少两种的组合。

15、优选地,所述第二添加剂选自低温添加剂;

16、优选地,所述第二添加剂选自1,3-丙烯基-磺酸内酯和/或1,3-丙烷磺内酯。

17、优选地,所述第二溶剂选自包含至少一种碳酸酯类溶剂和至少一种羧酸酯类溶剂的混合溶剂。

18、优选地,所述碳酸酯类溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯中的至少一种或至少两种的组合;

19、优选地,所述羧酸酯类溶剂选自乙酸甲酯、丁酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯或丙酸丙酯中的至少一种或至少两种的组合。

20、优选地,所述混合溶剂中碳酸酯类溶剂和羧酸酯类溶剂的重量比为9:1-1:9,例如9:1,8:1、7:1、6:1、5:1、4:1、3:1、2:1、1:1、2:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1或9:1等,在本发明中,所述第二溶剂中如果碳酸脂比重过高电解液低温电导率、低温粘度等数据会偏高,影响电解液的低温性能,羧酸酯溶剂比重过高则电池高温循环产气现象严重,影响电池循环性能。

21、优选地,所述第二电解液中第二锂盐的重量百分比含量为10-20%,例如10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%或20%。

22、优选地,所述第二电解液第二添加剂的重量百分含量为2-6%,例如2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%或6%。

23、优选地,所述第二电解液中第二溶剂的重量百分含量为74-88%,例如74%、75%、78%、80%、82%、84%、86%或88%。

24、优选地,所述第一电解液占所述二次注液的电解液总重量的60-90%,例如60%、65%、70%、75%、80%、85%或90%,优选70-90%,所述第二电解液占所述二次注液的电解液总体积的10-40%,例如10%、12%、15%、18%、20%、23%、25%、28%、30%、32%、35%、38%或40%,优选10-30%。

25、另一方面,本发明提供了一种二次注液方法,所述二次注液方法包括以下步骤:

26、采用所述第一电解液对电芯进行第一次注液,经浸润、化成后,采用所述第二电解液进行第二次注液。

27、另一方面,本发明提供了一种锂离子电池,所述锂离子电池是由如上所述的二次注液方法制备得到的。

28、相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:

29、本发明的第一电解液中为常用的碳酸脂溶剂与成膜添加剂体系,通过一次注液与高温化成,形成稳定的sei膜。sei膜的主要功能有以下几点:(1)保护电池:sei膜防止电池内部的金属锂与电解液直接接触,以防止金属锂的腐蚀和电池短路。这有助于维护电池的长寿命和安全性。(2)离子传导:sei膜允许锂离子穿过它,从而实现电池的充电和放电。它有助于维持电池的性能。(3)限制电解液分解:sei膜可以限制电解液中的溶解产物继续分解,从而提高电池的循环寿命。第二电解液中主要为低温性能更为优异的锂盐、碳酸脂与羧酸酯溶剂以及低温添加剂,通过二次注液在电池中加入羧酸酯溶剂降低了电解液的低温黏度同时提高了低温下电解液的电导率。其次,低温添加剂在二次注液的使用避免了化成阶段低温添加剂的过度分解。



技术特征:

1.一种用于二次注液的电解液,其特征在于,所述低温电解液包括用于一次注液的第一电解液和用于二次注液的第二电解液,其中所述第一电解液包括第一锂盐、第一添加剂和第一溶剂;所述第二电解液包括第二锂盐、第二添加剂和第二溶剂;所述第一锂盐与所述第二锂盐的种类不同。

2.根据权利要求1所述的用于二次注液的电解液,其特征在于,所述第一锂盐选自lipf6、lifsi、litfs、litfsi或libf4中的一种或至少两种的组合。

3.根据权利要求1或2所述的用于二次注液的电解液,其特征在于,所述第一添加剂选自成膜添加剂;

4.根据权利要求1-3中任一项所述的用于二次注液的电解液,其特征在于,所述第一溶剂选自碳酸脂类溶剂;

5.根据权利要求1-4中任一项所述的用于二次注液的电解液,其特征在于,所述第一电解液中第一锂盐的重量百分含量为10-20%;

6.根据权利要求1-5中任一项所述的用于二次注液的电解液,其特征在于,所述第二锂盐选自lifsi、litfs或litfsi或libf4中的任意一种或至少两种的组合;

7.根据权利要求1-6中任一项所述的用于二次注液的电解液,其特征在于,所述第二电解液中第二锂盐的重量百分比含量为10-20%;

8.根据权利要求1-7中任一项所述的用于二次注液的电解液,其特征在于,所述第一电解液占所述二次注液的电解液总重量的60-90%,优选70-90%,所述第二电解液占所述二次注液的电解液总体积的10-40%,优选10-30%。

9.一种二次注液方法,其特征在于,所述二次注液方法包括以下步骤:

10.一种锂离子电池,其特征在于,所述锂离子电池是由如权利要求9所述的二次注液方法制备得到的。


技术总结
本发明提供一种用于二次注液的电解液、二次注液方法以及锂离子电池,所述低温电解液包括用于一次注液的第一电解液和用于二次注液的第二电解液,其中所述第一电解液包括第一锂盐、第一添加剂和第一溶剂;所述第二电解液包括第二锂盐、第二添加剂和第二溶剂;所述第一锂盐与所述第二锂盐的种类不同,相比于传统的碳酸脂体系电解液在低温领域的不足,本发明的电解液具有优异的低温性能。

技术研发人员:王鹏博,申海鹏,刘军,吕佳瑞,罗婷婷,李新丽,郭营军
受保护的技术使用者:湖州昆仑亿恩科电池材料有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
转载请注明原文地址: https://tieba.8miu.com/read-18782.html

最新回复(0)