一种适用于钛酸锂电池的新型电解液体系的利记博彩app
【专利摘要】本发明公开了一种适用于钛酸锂电池的新型电解液体系，包含电解质和溶剂，所述溶剂为醚类溶剂与包含环状碳酸酯的碳酸酯类溶剂的混合溶剂,所述醚类溶剂与碳酸酯类溶剂的质量比例为(1-x):x，其中0＜x≤0.9。本发明的电解液体系，与现有的钛酸锂电池符合很好，不需要更换薄膜、正极材料、外壳，能够有效抑制钛酸锂电池的胀气现象，在动力电池和储能电池领域具有广泛的应用前景。
【专利说明】—种适用于钛酸锂电池的新型电解液体系
【技术领域】
[0001]本发明属于电化学储能【技术领域】，涉及到一种适用于钛酸锂电池的新型电解液体系O
【背景技术】
[0002]随着全球经济的高速发展，传统化石能源的采集和利用难以满足现代经济发展的需求，并带来一系列社会及环境问题，已成为世界范围内亟待解决的现实和战略问题，因此开发利用可再生能源在可持续发展的能源体系的建立、能源生产和消费方式的进步、全球经济发展和环境保护等方面具有深远意义。目前可供人类利用的新能源类型主要有太阳能、风能和潮汐能等，共同特点在于分布广泛，环境友好，可再生，同时也有一定的波动性和随机性，不能直接储存利用，需要使用适合的储能技术对其进行储存和管理，其中二次电池是最重要的储能技术之一。目前主要应用的二次电池种类中，相较于传统的铅酸电池、镍镉电池和镍氢电池等，锂离子电池具有无记忆效应、环境友好、工作电压和能量密度高以及循环寿命长等优点，在世界范围内受到了广泛的重视和应用。
[0003]安全性好、长寿命和高容量是储能电池和动力电池最重要的指标。传统的碳负极材料嵌锂电位较低，易产生锂枝晶；循环过程中形变较大，导致容量衰减；插锂状态下热稳定性较低，具有一定的安全隐患。相对于传统的碳负极材料，钛酸锂的嵌锂电位较高，不易产生锂枝晶；充放电过程中几乎无形变，循环性能优良；材料内部离子扩散速率快且原料无毒，绿色环保，是最受关注的新一代负极材料。
[0004]然而实际应用中发现钛酸锂电池在循环及储存过程中胀气现象明显，导致容量衰减严重。因此，研发可以有效抑制胀气现象的、适用于钛酸锂电池的电解液体系，可以有效推动钛酸锂电池在储能和动力电池领域的应用。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种适用于钛酸锂电池的新型电解液体系，可以有效抑制钛酸锂电池胀气现象。
[0006]本发明的第一方面，提供一种电解液体系，包含电解质和溶剂，所述溶剂为醚类溶剂与碳酸酯类溶剂的混合溶剂，所述醚类溶剂与碳酸酯类溶剂的质量比例为(1-x):χ，其中O < X < 0.9 ;其中，所述碳酸酯类溶剂为环状碳酸酯类溶剂、或环状碳酸酯类溶剂与链状碳酸酯类溶剂的混合溶剂，所述环状碳酸酯类溶剂与链状碳酸酯类溶剂的质量比例为a-y):y，其中0<y<0.9。
[0007]在另一优选例中，所述环状碳酸酯类溶剂为碳酸丙烯酯PC、氟代碳酸乙烯酯中的一种或两种的混合溶剂；和/或
[0008]所述链状碳酸酯溶剂为碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙酯EMC中的一种或两种以上(包括两种)的混合溶剂。
[0009]在另一优选例中，所述醚类溶剂为:[0010]H3C (CH2) n-0 (CH2CH2O) m- (CH2) nCH3,氟代的 H3C (CH2) ^O(CH2CH2O)m-(CH2) nCH3、二恶烷、三恶烷、1，3-二恶烷、Y-羟基丁酸内酯、三聚乙醛、桉树脑、四氟乙基-环己基醚、甲基-4-(l，l，2，2-四氟乙氧基)苯甲酸酯、乙基-4-(l，l，2，2-四氟乙氧基)苯甲酸酯、四氟乙基-4-甲基苯基醚、四氟乙基苯甲基醚、4-(1，1,2, 2-四氟乙氧基)氯苯、I, 3-(1, I, 2, 2-四氟乙氧基)苯、1，4- (1，1，2，2-四氟乙氧基)苯中的一种或两种以上(包括两种)的混合溶剂，
[0011]式中，m=0~10, n=0 ~10。
[0012]在另一优选例中，η为 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9 或 10。
[0013]在另一优选例中，m=l~6。
[0014]在另一优选例中，n=0~4，较佳地，为1~4。
[0015]在另一优选例中，m=2~4。
[0016]在另一优选例中，n=2~3。
[0017]在另一优选例中，所述电解质选自:LiPF6、LiBF4,LiCF3S03、LiODFB、LiN(SO2CF3)2中的一种或其组合。
[0018]在另一优选例中，所述醚类溶剂与碳酸酯类溶剂的质量比例为(1-x):X，其中O
<X ~0.8o
[0019]在另一优选例中，所述电解液中还包含添加剂，所述添加剂选自:
[0020]对甲苯磺酰异氰酸酯、联苯、环己基苯、二苯胺、三苯胺、乙腈、二甲基砜、甲乙基砜、环丁砜、NC-(CH2)r-CN, H2N-(CH2)s-NH2、邻苯二胺、对苯二胺、间苯二胺、OCN-(CH2)t-NCO中的一种或两种以上的组合，
[0021]各式中，r、S、t独立地为O~10，较佳地，各自独立地为1飞，更佳地为1~4。
[0022]在另一优选例中,所述添加剂的质量占所述添加剂与所述溶剂的总质量的0-30%,较佳地为1_25%。
[0023]在另一优选例中，所述电解液体系中，所述电解质的浓度为0.25_2mol/L，较佳地为 0.5_2mol/L。
[0024]在另一优选例中，m、n、r、S、t均为正整数。
[0025]本发明的第二方面，提供第一方面所述的电解液体系的制备方法，包括:
[0026](a)在惰性气氛下，将醚类溶剂与碳酸酯类溶剂混合得到混合溶剂，所述醚类溶剂与碳酸酯类溶剂的质量比例为(1-x):χ，其中O < X < 0.9 ;其中，所述碳酸酯类溶剂为环状碳酸酯类溶剂、或环状碳酸酯类溶剂与链状碳酸酯类溶剂的混合溶剂，所述环状碳酸酯与链状碳酸酯类溶剂的质量比例为(1-y):y，其中O < y≤0.9 ;
[0027](b)将所述电解质加入到所述混合溶剂中，混合均匀，得到所述电解液体系。
[0028]在另一优选例中，所述环状碳酸酯类溶剂为碳酸丙烯酯PC、氟代碳酸乙烯酯中的一种或两种的混合溶剂。
[0029]在另一优选例中，所述链状碳酸酯溶剂为碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙酯EMC中的一种或两种以上(包括两种)的混合溶剂。
[0030]在另一优选例中，所述醚类溶剂为:
[0031]H3C (CH2) n-0 (CH2CH2O) m- (CH2) nCH3> 氟代的 H3C (CH2) n-0 (CH2CH2O) m- (CH2) nCH3> 二恶烷、三恶烷、1，3-二恶烷、Y-羟基丁酸内酯、三聚乙醛、桉树脑、四氟乙基-环己基醚、甲基-4-(1，1,2, 2-四氟乙氧基)苯甲酸酯、乙基_4-(1，1,2, 2-四氟乙氧基)苯甲酸酯、四氟乙基-4-甲基苯基醚、四氟乙基苯甲基醚、4-(1，1,2, 2-四氟乙氧基)氯苯、I, 3-(1, I, 2, 2-四氟乙氧基)苯、1，4-(1，1，2，2-四氟乙氧基)苯中的一种或两种以上(包括两种)的混合溶剂，
[0032]式中，m=0~10, n=0 ~10。
[0033]在另一优选例中，η为 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9 或 10。
[0034]在另一优选例中，m= I~6。在另一优选例中，η=0~4，较佳地，为1~4。
[0035]在另一优选例中，m=2~4。在另一优选例中，n=2~3。
[0036]在另一优选例中，所述电解质选自:LiPF6、LiBF4,LiCF3S03、LiODFB、LiN(SO2CF3)2中的一种或其组合。
[0037]在另一优选例中，所述醚类溶剂与碳酸酯类溶剂的质量比例为(1-x):X，其中O
<X ≤ 0.8o
[0038]在另一优选例中，所述方法还包括将添加剂加入到混合溶剂的步骤，所述添加剂选自:
[0039]对甲苯磺酰异氰酸酯、联苯、环己基苯、二苯胺、三苯胺、乙腈、二甲基砜、甲乙基砜、环丁砜、NC-(CH2)r-CN, H2N-(CH2)s-NH2、邻苯二胺、对苯二胺、间苯二胺、OCN-(CH2)t-NCO中的一种或两种以上的组合，
[0040]各式中，r、S、t独立地为O~10，较佳地，各自独立地为1飞，更佳地为1~4。
[0041]所述添加剂的质量占所述添加剂与所述混合溶剂的总质量的0-30%，较佳地为1-25%。
[0042]在另一优选例中，所述电解液体系中，所述电解质的浓度为0.25_2mol/L，较佳地为 0.5_2mol/L。
[0043]本发明的第三方面，提供一种锂离子电池，包括正极、负极，还包括如第一方面所述的电解液体系。
[0044]在另一优选例中，所述负极以钛酸锂或钛酸锂改性产物、钛氧化物或钛氧化物的改性产物、或上述材料的混合物为负极活性材料。
[0045]在另一优选例中，所述正极含有磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂，镍钴锰酸锂、磷酸锰锂、三元富锂材料、其他正极材料、或其改性材料。
[0046]在另一优选例中，所述负极含有钛酸锂、钛氧化物或二者的改性材料中的一种或几种的组合。
[0047]在另一优选例中，所述的正极还含有导电剂和粘结剂。
[0048]在另一优选例中，所述导电剂为乙炔黑、或活性碳。
[0049]在另一优选例中，所述粘结剂为聚偏氟乙烯。
[0050]在另一优选例中，所述电池还包括隔膜和外壳。
[0051]在另一优选例中，所述隔膜聚丙烯隔膜、聚乙烯隔膜、聚丙烯-聚乙烯隔膜或玻璃纤维隔膜。
[0052]本发明的电池体系，与现有的锂离子电池符合很好，不需要更换薄膜、正极材料、外壳，有效抑制钛酸锂电池的胀气现象，在动力电池和储能电池领域具有广泛的应用前景。
[0053]应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在
此不再一一累述。
【具体实施方式】
[0054]本申请的发明人经过广泛而深入的研究，意外发现采用包含醚类溶剂与包含环状碳酸酯的碳酸酯类溶剂的混合溶剂，且醚类溶剂与包含环状碳酸酯的碳酸酯类溶剂的质量比例为(1-x):χ，其中O < X≤0.9的电解液体系，可以有效抑制钛酸锂电池的胀气现象。在此基础上，完成了本发明。
[0055]电解液体系
[0056]本发明的电解液体系，包含电解质和溶剂，所述溶剂为醚类溶剂与碳酸酯类溶剂的混合溶剂，所述醚类溶剂与碳酸酯类溶剂的质量比例为(l-x):x，其中0<x<0.9;其中，所述碳酸酯类溶剂为环状碳酸酯类溶剂、或环状碳酸酯类溶剂与链状碳酸酯类溶剂的混合溶剂，所述环状碳酸酯类溶剂与链状碳酸酯类溶剂的质量比例为(1-y):y，其中O
<y ^ 0.9o
[0057]较佳地，所述环状碳酸酯类溶剂为碳酸丙烯酯PC、氟代碳酸乙烯酯中的一种或两种的混合溶剂。
[0058]如本文所用，氟代碳酸乙烯酯的结构为:
[0059]
【权利要求】
1.一种电解液体系，包含电解质和溶剂，其特征在于，所述溶剂为醚类溶剂与碳酸酯类溶剂的混合溶剂，所述醚类溶剂与碳酸酯类溶剂的质量比例为(1-X):1，其中0<1<0.9;其中，所述碳酸酯类溶剂为环状碳酸酯类溶剂、或环状碳酸酯类溶剂与链状碳酸酯类溶剂的混合溶剂，所述环状碳酸酯类溶剂与链状碳酸酯类溶剂的质量比例为(1-y):y，其中O<y ^ 0.9o
2.如权利要求1所述的电解液体系，其特征在于，所述环状碳酸酯类溶剂为碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯中的一种或两种的混合溶剂；和/或 所述链状碳酸酯类溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一种或两种以上的混合溶剂。
3.如权利要求1所述的电解液体系，其特征在于，所述醚类溶剂为:
H3C (CH2) n-0 (CH2CH2O) m- (CH2) nCH3> 氟代的 H3C (CH2)n-O (CH2CH2O)m-(CH2) nCH3、二恶烷、三恶烷、1，3-二恶烷、Y-羟基丁酸内酯、三聚乙醛、桉树脑、四氟乙基-环己基醚、甲基-4-(1，1,2, 2-四氟乙氧基)苯甲酸酯、乙基_4-(1，1，2，2-四氟乙氧基)苯甲酸酯、四氟乙基-4-甲基苯基醚、四氟乙基苯甲基醚、4-(1，1，2，2-四氟乙氧基)氯苯、1，3-(1, 1, 2，2-四氟乙氧基)苯、1，4-(1, 1, 2，2-四氟乙氧基)苯中的一种或两种以上的混合溶剂， 式中，m=0 ~10, n=0 ~10。
4.如权利要求1所述的电解液体系，其特征在于，所述电解质选自:LiPF6、LiBF4,LiCF3S03、LiODFB、LiN(SO2CF3)2 中的一种或其组合。
5.如权利要求1所述的电解液体系，其特征在于，所述醚类溶剂与碳酸酯类溶剂的质量比例为(1-x):x，其中O < X≤0.8。
6.如权利要求1所述的电解液体系，其特征在于，所述电解液中还包含添加剂，所述添加剂选自: 对甲苯磺酰异氰酸酯、联苯、环己基苯、二苯胺、三苯胺、乙腈、二甲基砜、甲乙基砜、环丁砜、NC- (CH2) r-CN、H2N- (CH2) S_NH2、邻苯二胺、对苯二胺、间苯二胺、OCN- (CH2) t_NC0 中的一种或两种以上的组合， 各式中，r、s、t独立地为O~10。
7.如权利要求6所述的电解液体系，其特征在于，所述添加剂的质量占所述添加剂与所述溶剂的总质量的0-30%。
8.如权利要求1所述的电解液体系，其特征在于，所述电解液体系中，所述电解质的浓度为 0.25_2mol/L。
9.一种权利要求1所述的电解液体系的制备方法，其特征在于，所述方法包括: (a)在惰性气氛下，将醚类溶剂与碳酸酯类溶剂混合得到混合溶剂，所述醚类溶剂与碳酸酯类溶剂的质量比例为(1-x):x，其中O < X < 0.9 ;其中，所述碳酸酯类溶剂为环状碳酸酯类溶剂、或环状碳酸酯类溶剂与链状碳酸酯类溶剂的混合溶剂，所述环状碳酸酯与链状碳酸酯类溶剂的质量比例为(1-y):y，其中O < y≤0.9 ; (b)将所述电解质加入到所述混合溶剂中，混合均匀，得到所述电解液体系。
10.一种锂离子电池，包括正极、负极，其特征在于，还包括如权利要求1所述的电解液体系。
【文档编号】H01M10/0569GK103682437SQ201210580802
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年12月26日 优先权日:2012年9月11日
【发明者】刘杨, 王辰云, 王德宇 申请人:中国科学院宁波材料技术与工程研究所