本發(fā)明屬于鋰離子電池，具體涉及一種改善電池低溫性能的電解液添加劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、鋰電池是一種二次電池(可充電電池)，其主要依靠鋰離子(li+)在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來工作。在鋰電池充電過程中，li+從正極脫嵌，經(jīng)由電解質(zhì)嵌入負(fù)極，使得負(fù)極處于富鋰狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)電能至化學(xué)能的轉(zhuǎn)化，而放電過程則正好相反。
2、鋰電池由于具有較高的工作電壓、能量密度高、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，在3c消費(fèi)電池、動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池等方面均有廣泛的應(yīng)用，例如，當(dāng)前鋰電池已然充分應(yīng)用于手機(jī)等移動(dòng)通訊設(shè)備、5g基站、二三輪電瓶車、船舶、乘用車、客車、大型儲(chǔ)能電站等領(lǐng)域，并且在航空航天、國(guó)防軍工等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。然而，某些領(lǐng)域?qū)︿囯姵氐男阅芤蟊容^苛刻，如體現(xiàn)在高低溫性能、循環(huán)性能和安全性能上，而電解液是決定這些性能的關(guān)鍵因素之一。因?yàn)椋阡囯姵刂?，電解液是唯一與正極、負(fù)極、隔膜都相接觸的材料，其對(duì)電池的比容量、工作溫度范圍、循環(huán)效率及安全性能等都起著至關(guān)重要的作用。
3、目前商業(yè)化的鋰電池大多采用石墨、中間相碳微球(mcmb)等碳材料或者氧化硅等硅材料作為電池負(fù)極，以licoo2、limn2o4、ncm、nca、lifepo4等材料作為電池正極，然后在正負(fù)極之間插入多孔聚乙烯pe、聚丙烯pp等材料制成的隔膜，最后灌注包含非水有機(jī)溶劑和電解質(zhì)鋰鹽的混合溶液作為電解液來完成鋰電池的制造。其中，商用電解液的電解質(zhì)鋰鹽大部分采用六氟磷酸鋰(lipf6)，但是其在高溫下不穩(wěn)定，一般在達(dá)到60℃時(shí)就會(huì)開始分解，產(chǎn)生pf5等物質(zhì)，這些物質(zhì)會(huì)破壞負(fù)極sei膜并影響正極活性材料，因此極大地制約了電池的高溫性能。另外，在低溫條件(如-20℃)下，鋰電池放電能力下降，放電量甚至不到常溫放電量的70％，也制約了鋰電池低溫下的性能發(fā)揮。
4、公開號(hào)cn108511800a專利公開了一種低溫電解液，通過常規(guī)鋰鹽與成膜添加劑組合，在-40℃超低溫條件下仍然具有較高的離子電導(dǎo)率，并且所述添加劑在負(fù)極表面成膜能夠形成低阻抗的穩(wěn)定sei膜，有利于低溫條件下鋰離子的快速嵌入和脫出。雖然在一般性的低溫環(huán)境條件下電池性能有所改善，但在-60℃超低溫條件下仍然解決不了鋰鹽電導(dǎo)率低的問題，因此開發(fā)新型的超低溫的鋰鹽電解液對(duì)擴(kuò)寬鋰離子電池的應(yīng)用范圍，提高極端條件下應(yīng)用價(jià)值有重要意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種改善電池低溫性能的電解液添加劑及其制備方法，旨在解決所述背景技術(shù)中存在的問題。
2、為實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種改善電池低溫性能的電解液添加劑，該電解液添加劑包括無水有機(jī)溶劑、鋰鹽以及電解質(zhì)；所述無水有機(jī)溶劑包括以下重量份數(shù)的組分：乙基磷酸乙烯酯5-10份、聚乙烯醇5-10份、陰離子表面活性劑0.05-0.10份、多巴胺0.5-1份、氟代碳酸乙烯酯1-3份、乙二醇5-10份、五硼酸銨5-10份、三氟代碳酸丙烯酯5-10份、二甘醇5-10份、十二雙酸銨2-4份、次亞磷酸銨2-4份、鄰硝基茴香醚2-4份、琉基苯并噻唑2-4份、檸檬酸2-4份、磷酸二氫銨2-4份、去離子水30-40份；
3、所述鋰鹽20-30份；
4、所述電解質(zhì)10-20份。
5、進(jìn)一步地，所述鋰鹽為穩(wěn)定鋰鹽可以將水相分離后進(jìn)行純化，得到所述穩(wěn)定鋰鹽后續(xù)使用到鋰離子電池中，所述穩(wěn)定鋰鹽包括liso3cf3和ltfsi，所述鋰鹽為對(duì)水敏感的鋰鹽可以將水相分離后加入氫氧化鋰在180℃下加熱24h后取出，靜置冷卻后分離出沉淀，并使用去離子水清洗三次后進(jìn)行烘干。
6、進(jìn)一步地，所述鋰鹽的濃度為1mol/l-1.5mol/l。
7、進(jìn)一步地，所述電解質(zhì)為六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、雙草酸硼酸鋰、雙氟草酸硼酸鋰、雙三氟甲烷基磺酰亞胺鋰、雙氟磺酰亞胺鋰中的一種或幾種。
8、進(jìn)一步地，所述電解液添加劑中所述電解質(zhì)的用量為電解液總質(zhì)量的1％-5％。
9、進(jìn)一步地，所述電解液添加劑中，所述無水有機(jī)溶劑占高壓電解液總質(zhì)量的75％-85％。
10、進(jìn)一步地，所述電解液添加劑中所述鋰鹽的用量為電解液總質(zhì)量的10％-20％。
11、進(jìn)一步地，一種改善電池低溫性能的電解液添加劑的制備方法，包括以下步驟：
12、將電解質(zhì)中摩爾比為1:(3.0-4.0)的雙氰烷氧基鹵代硼酸鋰和三氟甲磺酸溶于二氯甲烷中，然后向其中加入nahco3飽和溶液，然后加入無水有機(jī)溶劑中的乙基磷酸乙烯酯、聚乙烯醇、陰離子表面活性劑、多巴胺、氟代碳酸乙烯酯、乙二醇、五硼酸銨、三氟代碳酸丙烯酯、二甘醇、十二雙酸銨、次亞磷酸銨、鄰硝基茴香醚、檸檬酸、磷酸二氫銨以及去離子水在0-5℃下攪拌8h-24h，然后加入鋰鹽再繼續(xù)攪拌3-5h將得到的混合液，在40℃-50℃旋蒸得到所述電解液添加劑。
13、本發(fā)明的有益效果：通過采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的一種改善電池低溫性能的電解液添加劑及其制備方法，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的新型電解液添加劑，其含有豐富的吸電子基團(tuán)，基于此，其具有高的氧化電位(大于4.5v)。本發(fā)明所述的含有此種添加劑的電解液具有高的氧化電位，匹配高電壓正極材料，可提高鋰離子電池的電壓，從而達(dá)到提高鋰離子電池的能量密度的目的，同時(shí)該添加劑有助于形成穩(wěn)定的sei膜，從而能延長(zhǎng)電池的循環(huán)性能從而大大改善鋰離子電池循環(huán)性能。
14、本發(fā)明中使用的雙氰烷氧基鹵代硼酸鋰可以在負(fù)極表面形成低阻抗的穩(wěn)定sei膜，有利于低溫條件下鋰離子的快速嵌入和脫出，有效的解決了由于溫度過低而導(dǎo)致的負(fù)極析鋰問題，雙氰烷氧基鹵代硼酸鋰在低溫下更容易在溶劑體系中溶解，與溶劑體系具有更好的兼容性，不會(huì)因?yàn)闇囟冗^低而導(dǎo)致鋰鹽析出，能夠保證在-60℃超低溫環(huán)境下具有較高的離子電導(dǎo)率以及低溫放電和循環(huán)性能。
1.一種改善電池低溫性能的電解液添加劑，其特征在于，該電解液添加劑包括無水有機(jī)溶劑、鋰鹽以及電解質(zhì)；所述無水有機(jī)溶劑包括以下重量份數(shù)的組分：乙基磷酸乙烯酯5-10份、聚乙烯醇5-10份、陰離子表面活性劑0.05-0.10份、多巴胺0.5-1份、氟代碳酸乙烯酯1-3份、乙二醇5-10份、五硼酸銨5-10份、三氟代碳酸丙烯酯5-10份、二甘醇5-10份、十二雙酸銨2-4份、次亞磷酸銨2-4份、鄰硝基茴香醚2-4份、琉基苯并噻唑2-4份、檸檬酸2-4份、磷酸二氫銨2-4份、去離子水30-40份；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善電池低溫性能的電解液添加劑，其特征在于，所述鋰鹽為穩(wěn)定鋰鹽可以將水相分離后進(jìn)行純化，得到所述穩(wěn)定鋰鹽后續(xù)使用到鋰離子電池中，所述穩(wěn)定鋰鹽包括liso3cf3和ltfsi，所述鋰鹽為對(duì)水敏感的鋰鹽可以將水相分離后加入氫氧化鋰在180℃下加熱24h后取出，靜置冷卻后分離出沉淀，并使用去離子水清洗三次后進(jìn)行烘干。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善電池低溫性能的電解液添加劑，其特征在于，所述鋰鹽的濃度為1mol/l-1.5mol/l。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善電池低溫性能的電解液添加劑，其特征在于，所述電解質(zhì)為六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、雙草酸硼酸鋰、雙氟草酸硼酸鋰、雙三氟甲烷基磺酰亞胺鋰、雙氟磺酰亞胺鋰中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善電池低溫性能的電解液添加劑，其特征在于，所述電解液添加劑中所述電解質(zhì)的用量為電解液總質(zhì)量的1％-5％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善電池低溫性能的電解液添加劑，其特征在于，所述電解液添加劑中，所述無水有機(jī)溶劑占高壓電解液總質(zhì)量的75％-85％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善電池低溫性能的電解液添加劑，其特征在于，所述電解液添加劑中所述鋰鹽的用量為電解液總質(zhì)量的10％-20％。
8.一種改善電池低溫性能的電解液添加劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：