【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于二次電池，尤其涉及一種電解質(zhì)添加劑及其應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、儲能器件性能的提高，能夠有效地促進(jìn)新能源的應(yīng)用。在眾多的儲能設(shè)備中，電化學(xué)儲能電池以其能量密度高、能源轉(zhuǎn)換效率好、污染小、組合和移動(dòng)方便等優(yōu)點(diǎn)，成為世界各國重要研究方向之一。
2、在各類電化學(xué)儲能電池中，鋰金屬負(fù)極具有高容量(3860ma?h?g-1)，作為石墨(理論容量為372ma?h?g-1)的替代材料得到了廣泛的研究，被認(rèn)為最有前景的鋰離子電池負(fù)極材料。鋰金屬負(fù)極與硫正極，三元正極搭配的電池能量密度可高達(dá)700wh/kg，具有非常光明的應(yīng)用前景。然而，鋰枝晶的生長，會(huì)導(dǎo)致鋰金屬電極粉化、產(chǎn)生死鋰、引起電池庫倫效率降低與循環(huán)壽命縮減等系列問題；鋰枝晶的生長還會(huì)刺穿隔膜，導(dǎo)致電池短路，甚至燃燒爆炸，嚴(yán)重阻礙了li-s電池等含鋰金屬電池的實(shí)際應(yīng)用，此外，金屬na電池、金屬k電池和金屬zn電池也會(huì)遇到枝晶生長問題，也會(huì)影響這些電池的循環(huán)壽命和安全性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)提出了一種電解質(zhì)添加劑及其應(yīng)用，旨在解決現(xiàn)有的堿金屬或堿土金屬電池負(fù)極易生長鋰枝晶的問題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：
3、本專利技術(shù)的技術(shù)目的之一在于提供了一種電解質(zhì)添加劑，包括如下結(jié)構(gòu)通式ⅰ、ⅱ或ⅲ所示的化合物：
4、
5、其中：r1、r2、r3各自獨(dú)立地選自含有至少一個(gè)碳原子的烴或鹵代烴；
6、m為zn、sn、si、al、ge和in中的
7、a為n、p、s、b、cl、i和br中的一種；
8、d為o、f和cl中的一種；
9、n為1-4中的任意整數(shù)。
10、本專利技術(shù)提供的添加劑中，結(jié)構(gòu)通式ⅰ-ⅲ中的m將與電解質(zhì)中的金屬鹽形成合金，該合金將引導(dǎo)金屬沉積在電解質(zhì)內(nèi)部，減少鋰枝晶生成。
11、進(jìn)一步地，所述r1、r2、r3各自獨(dú)立地選自烴或鹵代烴的碳原子數(shù)為1-16。
12、進(jìn)一步地，所述結(jié)構(gòu)通式ⅰ包括如下結(jié)構(gòu)所示化合物中的至少一種：
13、
14、所述結(jié)構(gòu)通式ⅱ包括如下結(jié)構(gòu)所示化合物中的至少一種：zn(clo4)2、zn(no3)2或zn(bf4)2；和/或
15、所述結(jié)構(gòu)通式ⅲ包括如下結(jié)構(gòu)所示化合物中的至少一種in(ooccf3)4或zn(ooccf3)2。
16、本專利技術(shù)的技術(shù)目的之二在于提供了一種電解質(zhì)，所述電解質(zhì)包括所述電解質(zhì)添加劑、溶劑和電解質(zhì)鹽。
17、本專利技術(shù)提供的添加劑中含有的結(jié)構(gòu)通式ⅰ-ⅲ中的m將與電解質(zhì)鹽中的金屬(li、na或k)形成金屬合金，該合金能夠誘導(dǎo)金屬離子在固體電解質(zhì)界面(sei)膜下方3d沉積，減少金屬離子垂直于sei沉積的可能，從而抑制鋰枝晶生長。此外，該固態(tài)電解質(zhì)中含有金屬離子，該金屬離子能夠在負(fù)極表面分解形成富含lif、licl、li3n、linox、lico3、li2o的sei，從而提高sei膜的韌性，進(jìn)一步抑制鋰枝晶生長。
18、進(jìn)一步地，所述電解質(zhì)添加劑在所述電解質(zhì)中的含量為0.1-30wt％。
19、進(jìn)一步地，所述電解質(zhì)包括聚合物固態(tài)電解質(zhì)、有機(jī)-無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)和液態(tài)電解質(zhì)。
20、更進(jìn)一步地，所述聚合物固態(tài)電解質(zhì)包括聚1，3-二氧戊環(huán)(pdol)和聚氧化乙烯(peo)中的一種，該電解質(zhì)中含有l(wèi)itfsi、lifsi、lino3、lipf6、libf4、libob、liclo4、licf3so3、liodfb、lipf2、lihfdf、natfsi、ktfsi和環(huán)狀的酰亞胺鹽中的至少一種；和/或
21、所述有機(jī)-無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)包括pdol-鋰鏑鉭氧化物(llto)固態(tài)電解質(zhì)和pdol-鋰鑭鋯氧(llzo)中的一種，該電解質(zhì)中含有l(wèi)itfsi、lifsi、lino3、lipf6、libf4、libob、liclo4、licf3so3、liodfb、lipf2、lihfdf、natfsi、ktfsi和環(huán)狀的酰亞胺鹽中的至少一種；和/或
22、所述液態(tài)電解質(zhì)中的溶劑包括氟代溶劑、乙二醇二甲醚、碳酸二甲酯、1,3-二氧戊環(huán)、碳酸亞乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、亞硫酸丙烯脂、丙酸甲酯、聚氧化乙烯和二甲基乙酰胺中的至少一種，其中，所述氟代溶劑包括氟代碳酸乙烯酯、3,3,3-三氟乙基碳酸甲酯、1,1,2,2-四氟乙基-2’,2’,2’-三氟乙基醚和三(2,2,2-三氟乙基)亞磷酸酯中的至少一種。
23、進(jìn)一步地，所述電解質(zhì)鹽包括六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、雙草酸硼酸鋰、高氯酸鋰、三氟甲磺酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰、二(一氟甲基磺酰)亞胺鋰、雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰、雙(氟磺酰)亞胺鋰、1,1,2,2,3,3-六氟丙烷-1,3-二磺酸亞胺鋰、雙(三氟甲基磺酰)亞胺鈉、雙(三氟甲基磺酰)亞胺鉀、雙(氟磺酰)亞胺鈉、雙(氟磺酰)亞胺鉀、雙三氟甲烷磺酰亞胺鋅、雙(氟磺酰)亞胺鋅、雙(氟磺酰)亞胺鈉、雙(氟磺酰)亞胺鉀、雙三氟甲烷磺酰亞胺鋅、雙(氟磺酰)亞胺鋅和環(huán)狀酰亞胺鹽中的至少一種；其中，所述環(huán)狀酰亞胺鹽包括1,1,2,2,3,3-六氟丙烷-1,3-二磺酸亞胺鋰、1,1,2,2-四氟乙烷-1,3-二磺酸亞胺鋰和1,1,2,2,3,3,4,4-八氟丁烷-1,3-二磺酸亞胺鋰中的至少一種。
24、本專利技術(shù)的技術(shù)目的之三在于提供了一種電解液，包括所述電解質(zhì)。
25、進(jìn)一步地，所述電解液還包括硝酸鹽；所述硝酸鹽包括lino3或nano3。
26、本專利技術(shù)的技術(shù)目的之四在于提供了一種二次電池，包括負(fù)極材料、正極材料、隔膜和所述電解液。
27、該二次電池含有上述電解質(zhì)，該電解質(zhì)能有效改善電池的界面狀況，抑制電池鋰枝晶生長，進(jìn)而使電池的循環(huán)性能得到極大改善。
28、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果：
29、本專利技術(shù)提供的添加劑在所述電解質(zhì)中的含量為0.1-30wt％。所述電解質(zhì)添加劑可有效改善電池的界面狀況，抑制電池鋰枝晶生長，進(jìn)而提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性能。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種電解質(zhì)添加劑，其特征在于，包括如下結(jié)構(gòu)通式Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ所示的化合物：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解質(zhì)添加劑，其特征在于，所述R1、R2、R3各自獨(dú)立地選自烴或鹵代烴的碳原子數(shù)為1-16。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電解質(zhì)添加劑，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)通式Ⅰ包括如下結(jié)構(gòu)所示化合物中的至少一種：
4.一種電解質(zhì)，其特征在于，所述電解質(zhì)包括權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的電解質(zhì)添加劑和電解質(zhì)鹽。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電解質(zhì)，其特征在于，所述電解質(zhì)添加劑在所述電解質(zhì)中的含量0.1-30wt％。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電解質(zhì)，其特征在于，所述電解質(zhì)包括聚合物固態(tài)電解質(zhì)、有機(jī)-無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)和液態(tài)電解質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電解質(zhì)，其特征在于，
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電解質(zhì)，其特征在于，所述電解質(zhì)鹽包括六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、雙草酸硼酸鋰、高氯酸鋰、三氟甲磺酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰、二(一氟甲基磺酰)亞胺鋰、雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰、雙(氟磺酰)亞胺鋰、1,1,2,2,3,3-
9.一種電解液，其特征在于，包括權(quán)利要求4-8任一項(xiàng)所述的電解質(zhì)。
10.一種二次電池，其特征在于，包括負(fù)極、正極、隔膜以及權(quán)利要求9所述的電解液。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種電解質(zhì)添加劑，其特征在于，包括如下結(jié)構(gòu)通式ⅰ、ⅱ或ⅲ所示的化合物：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解質(zhì)添加劑，其特征在于，所述r1、r2、r3各自獨(dú)立地選自烴或鹵代烴的碳原子數(shù)為1-16。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電解質(zhì)添加劑，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)通式ⅰ包括如下結(jié)構(gòu)所示化合物中的至少一種：
4.一種電解質(zhì)，其特征在于，所述電解質(zhì)包括權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的電解質(zhì)添加劑和電解質(zhì)鹽。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電解質(zhì)，其特征在于，所述電解質(zhì)添加劑在所述電解質(zhì)中的含量0.1-30wt％。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電解質(zhì)，其特征在于，所述電解質(zhì)包括聚合物固態(tài)電解質(zhì)、有機(jī)-無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)和液態(tài)電解質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電解質(zhì)，其特征在于，
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電解質(zhì)，其特征在于，所述電解質(zhì)鹽包括六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、雙...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：肖映林，吳潤生，林孝斌，吳世濤，董聰，曹龍龍，姜文鋒，杜大樹，
申請(專利權(quán))人：新余學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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