一种锂电池电解液、制备方法与流程

1.本发明涉及锂离子电池技术领域，具体地说，涉及一种锂电池电解液、制备方法。


背景技术：

2.锂离子电池因具有高的能量密度、以及优异的循环稳定性，而成为当前的主流电源。锂离子电池主要是由正极、负极、电解液、隔膜组成，由于其中的电解液具有易燃性，当电池出现热失控时，电池内部温度升高，因持续的热过程将会导致电池的燃烧和爆炸。而导致这一原因的主要因素在于可燃电解液。因此，如何提高电解液的安全性，是当前亟需解决的技术问题。
3.当前有效的方法之一，是向电解液中加入阻燃剂，用以达到抑制电解液燃烧的目的。然而，现有常见的阻燃添加剂的阻燃效率低，因而需要添加过多的阻燃添加剂，而在量大的情况下，则会导致电池发生副反应，导致电池的电化学性能降低。


技术实现要素：

4.《本发明解决的技术问题》
5.用以解决现有技术中因阻燃添加剂过量而导致的电池的电化学性能下降的问题。
6.《本发明采用的技术方案》
7.针对上述的技术问题，本发明的目的在于提供锂电池电解液、制备方法。
8.具体内容如下：
9.第一，本发明提供了一种锂电池电解液，各组分按重量份数计，包括10～20份锂盐、3～10份阻燃物、2～8份添加剂、60～90份有机溶剂；
10.阻燃物为硅烷改性阻燃负载体；阻燃负载体是以无机阻燃物为核、以pan为壳。
11.第二，本发明提供了一种前述提及的锂电池电解液的制备方法，包括如下步骤：
12.将锂盐、有机溶剂、添加剂、阻燃物经共混，得到。
13.《本发明达到的有益效果》
14.本发明通过将无机阻燃物通过pan进行包覆，通过包覆的作用，用以将无机阻燃物与电解液隔离开，从而避免了直接加入阻燃剂而引起的副反应；同时，利用pan为壳，再加之无机阻燃物中的阻燃元素，能够提升对阻燃元素的负载量，从而降低阻燃添加剂的添加量；当发生热失控时，pan壳分解，从而将无机阻燃物释放出来，从而达到降低电解液的阻燃性；通过将阻燃物进行硅烷改性处理，一是能够确保阻燃剂在未受热前的稳定性，二是硅烷类能够在电极表面形成si-o-si键，从而抑制添加剂嵌入电极中。
具体实施方式
15.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产
品。
16.《技术方案》
17.第一，本发明提供了一种锂电池电解液，各组分按重量份数计，包括10～20份锂盐、3～10份阻燃物、2～8份添加剂、60～90份有机溶剂。
18.具体地，阻燃物为硅烷改性阻燃负载体；阻燃负载体是以无机阻燃物为核、以pan为壳。
19.本发明中，锂盐包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锂中的至少一种。
20.本发明中，添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、硝酸锂中的至少一种。
21.本发明中，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、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯中的至少一种。
22.本发明中，阻燃负载体的制备方法为，
23.无机阻燃物经乙烯基硅烷偶联剂改性后，得到第一改性体；
24.第一改性体、丙烯腈、引发剂经聚合得到阻燃负载体。
25.将第一改性体经超声分散，得到预处理液，预处理液中加入丙烯腈、乳化剂(las)加热，再加入引发剂过硫酸钾反应，反应结束后，经洗涤、干燥，得到。反应温度是60～70℃，反应时间为4h。过硫酸钾占丙烯腈的3％。
26.本发明中，无机阻燃物包括聚磷酸铵、磷酸铵、硫酸铵中的至少一种。
27.本发明中，乙烯基偶联剂为a151、a171或a172。
28.本发明中，无机阻燃物、乙烯基硅烷偶联剂、丙烯腈的质量比为1:0.2～0.6:1～3。
29.本发明中，聚合反应后，加入naoh反应，再经离心、洗涤、干燥得到。具体地，naoh的浓度为1mol/l，反应参数为75℃，1h。经naoh处理后，聚丙烯腈中的腈基转化为羧基、酰胺键，从而络合难燃元素，达到进一步提升阻燃的效果。
30.本发明中，硅烷改性阻燃负载体的制备方法为，将aptes或aps与阻燃负载体经反应得到。
31.本发明中，aptes或aps、阻燃负载体的质量比为1:3～10；反应温度为85～100℃，反应时间为10～30h。
32.本发明中，阻燃负载体的直径为0.1μm-5μm，pan壳的厚度为0.01μm-1.5μm。
33.第二，本发明提供了一种前述提及的锂电池电解液的制备方法，包括如下步骤：
34.将锂盐、有机溶剂、添加剂、阻燃物经共混，得到。
35.《实施例》
36.实施例1
37.锂电池电解液的制备方法，包括如下步骤：
38.(1)a151与乙醇水溶液按质量比为1:1共混，经超声分散，得到第一处理液；聚磷酸铵与乙醇按质量比为1:20共混，经超声分散，得到第二处理液；第一处理液与第二处理液共混，于80℃下反应5h，反应后，经常规的离心、过滤、干燥得到第一改性体。第一改性体与纯水共混经分散，得到第三处理液，向第三处理液中加入丙烯腈、las，并于60～70℃下反应4h，在反应温度下加入过硫酸钾，最后反应得到中间体。a151:聚磷酸铵：丙烯腈的质量比为1:0.5:1.5，过硫酸钾的加入量占丙烯腈质量的3％。中间体加入1mo/l的naoh溶液中，经75
℃、1h反应后，再经离心、洗涤、干燥得到阻燃负载体。
39.(2)将(1)中得到的阻燃负载体与aptes按质量比为5:1的比例共混，再于85～100℃下，反应20～24h，得到硅烷改性阻燃负载体。
40.(3)将15份六氟磷酸锂、8份(2)中得到硅烷改性阻燃负载体、5份氟代碳酸乙烯酯、72份有机溶剂(碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯＝3:1:6，质量比)经共混得到。
41.实施例2
42.本实施例与实施例1的区别在于，(3)中10份三氟甲基磺酸锂、3份硅烷改性负载体、5份氟代碳酸乙烯酯、82份有机溶剂(碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯＝3:1:6，质量比)经共混得到锂电池电解液。
43.实施例3
44.本实施例与实施例1的区别在于，a151:聚磷酸铵：丙烯腈的质量比为1:0.2:1。
45.《对比例》
46.对比例1
47.锂电池电解液的制备方法，将将15份六氟磷酸锂、8份聚磷酸铵、5份氟代碳酸乙烯酯、72份有机溶剂(碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯＝3:1:6，质量比)经共混得到。
48.对比例2
49.本对比例与实施例1的区别在于，中间体未经naoh处理。
50.对比例3
51.本对比例与实施例1的区别在于，未有步骤(2)。
52.《试验例》
53.电解液的阻燃效果采用set测试方法。
54.电解液的电化学性能指标有容量保持率(％)(循环300次)。结果如表1所示。
55.表1性能测试结果表
[0056][0057][0058]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。

技术特征：
1.一种锂电池电解液，其特征在于，各组分按重量份数计，包括10～20份锂盐、3～10份阻燃物、2～8份添加剂、60～90份有机溶剂；阻燃物为硅烷改性阻燃负载体；阻燃负载体是以无机阻燃物为核、以pan为壳。2.根据权利要求1所述的锂电池电解液，其特征在于，锂盐包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锂中的至少一种。3.根据权利要求1所述的锂电池电解液，其特征在于，添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、硝酸锂中的至少一种。4.根据权利要求1所述的锂电池电解液，其特征在于，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、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯中的至少一种。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的锂电池电解液，其特征在于，阻燃负载体的制备方法为，无机阻燃物经乙烯基硅烷偶联剂改性后，得到第一改性体；第一改性体、丙烯腈、引发剂经聚合得到阻燃负载体。6.根据权利要求5所述的锂电池电解液，其特征在于，无机阻燃物、乙烯基硅烷偶联剂、丙烯腈的质量比为1:0.2～0.6:1～3。7.根据权利要求5所述的锂电池电解液，其特征在于，聚合反应后，加入naoh反应，再经离心、洗涤、干燥得到。8.根据权利要求5所述的锂电池电解液，其特征在于，硅烷改性阻燃负载体的制备方法为，将aptes或aps与阻燃负载体经反应得到。9.根据权利要求8所述的锂电池电解液，其特征在于，aptes或aps、阻燃负载体的质量比为1:3～10；反应温度为85～100℃，反应时间为10～30h。10.一种如权利要求1至9中任意一项所述的锂电池电解液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将锂盐、有机溶剂、添加剂、阻燃物经共混，得到。

技术总结
本发明涉及锂离子电池技术领域，公开了一种锂电池电解液、制备方法，各组分按重量份数计，包括10～20份锂盐、3～10份阻燃物、2～8份添加剂、60～90份有机溶剂；阻燃物为硅烷改性阻燃负载体；阻燃负载体是以无机阻燃物为核、以PAN为壳。本发明通过将无机阻燃物通过PAN进行包覆，通过包覆的作用，用以将无机阻燃物与电解液隔离开，从而避免了直接加入阻燃剂而引起的副反应。起的副反应。


技术研发人员：黄凤翔 袁波 杨俊 石飞
受保护的技术使用者：四川鸿鹏新材料有限公司
技术研发日：2023.06.09
技术公布日：2023/8/1