[发明专利]一种用于锂电池的电解液及其制备方法

说明书

本发明属于锂电池技术领域，特别涉及一种用于锂电池的电解液及其制备方法，首先将硼酸和2‑二甲氨基乙醇溶于溶剂中制得基于硼酸盐氨基醚配体的对称星形有机溶剂，然后将其替代现有锂电池碳酸亚乙酯/碳酸二甲酯混合溶剂用于制备锂电池电解液。所得电解液熔点低，不易挥发，化学稳定，具有较大的电化学窗口。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，特别涉及一种用于锂电池的电解液及其制备方法。

背景技术

随着创造新的清洁和可持续能源以替代传统化石燃料的需求不断增加，锂离子电池作为最有前景的储能装置之一已引起很大关注。锂电池通常由正极、负极和电解液组成。其中，正极包含钴酸锂和许多添加成分，这些物质通过涂覆在铝箔上产生充放电的化学反应；负极是石墨等纳米级碳粉，这些物质通过涂覆在铜箔上进行使用。电解液中的电解质通常有高氯酸锂、六氟磷酸锂等，但以高氯酸锂为原料制成的电池低温效果不好，有爆炸的危险；而用含氟锂盐制成的电池性能好，无爆炸危险，适用性强，特别是用六氟磷酸锂制成的电池，除上述优点外，将来废弃电池的处理工作相对简单，对生态环境友好，因此该类电解质的市场前景十分广泛。

目前有机碳酸盐混合物是商业锂离子电池最常用的液体电解质溶剂系统。碳酸亚乙酯/碳酸二甲酯(EC/DMC)和六氟磷酸锂(LiPF₆)可作为锂离子电池系统的标准溶液。但是，现有锂离子电池电解液系统的高可燃性和低温性能差是大尺寸应用(例如，电动汽车)的主要挑战。

发明内容

针对现有技术中锂离子电池电解液存在的技术问题，本发明提供了一种用于锂电池的电解液及其制备方法，采用基于硼酸盐氨基醚配体的对称星形有机溶剂作为电解液的溶剂，替代现有锂电池碳酸亚乙酯/碳酸二甲酯(EC/DMC)混合溶剂。

本发明提供一种锂电池电解液，所述电解液由一种锂盐和本发明合成的基于硼酸盐氨基醚配体的对称星形有机溶剂组成，其中，锂盐和有机溶剂的质量比为1:2.5-3.5；

本发明所述的基于硼酸盐氨基醚配体的对称星形有机溶剂的结构式为：

本发明所述的用于锂电池的电解液的具体制备方法如下：

(1)基于硼酸盐氨基醚配体的对称星形有机溶剂的制备

在迪安-斯达克装置下，将硼酸和2-二甲氨基乙醇按照摩尔比溶解于有机溶剂中并置于250ml的圆底烧瓶中，在回流状态下加热一天；在旋转蒸发器和高真空蒸馏中除去所得液体中的所有挥发物，再经过氧化铝柱之后获得纯净的透明有机液体；

所述制备基于硼酸盐氨基醚配体的对称星形有机溶剂的具体过程如下述方程式所示。

(2)电解液的制备

将双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)溶解在步骤(1)的产物溶剂中，得到用于锂电池的电解液。

其中，步骤(1)所述硼酸和2-二甲氨基乙醇的摩尔比为1:3.2-4.0；所述有机溶剂为甲苯，二甲苯或环己烷，其用量为100-170ml。

将聚丙烯隔膜(Celgard公司型号2400)浸入本发明的电解液中，浸泡的隔膜用作液体电解质。

有益效果：

本发明针对现有电解液易燃易复发、低温性能差等问题，以基于硼酸盐氨基醚配体的对称星形溶剂替代现有锂电池碳酸亚乙酯/碳酸二甲酯(EC/DMC)混合溶剂，得到双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)为1摩尔浓度的电解液，本发明方法的到的电解液具有以下特点：低熔点，不易挥发，化学稳定，具有大的电化学窗口。25℃下离子电导率可达1.18mS/cm，有相对于Li⁺/Li高达3.9V的电化学稳定性。此外，电解质表现出优异的低凝固点(-80℃)，这意味着它可以提供出色的低温性能。

具体实施方式