本發(fā)明涉及一種耐高溫鋰電池電解液的制備方法，屬于電解液制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

鋰離子電池是目前比能量最高的可充電電池，它以嵌鋰的化合物取代了金屬鋰作為陽極，從而克服了傳統(tǒng)鋰電池中陽極的鈍化與鋰枝晶問題，而且鋰離子電池具有工作電壓高、能量密度高、功率密度大等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于數(shù)碼、移動(dòng)通訊等領(lǐng)域，并逐步在國防、軍事方面應(yīng)用，近年來，隨著電動(dòng)自行車以及電動(dòng)汽車的迅速發(fā)展，鋰離子電池被認(rèn)為是當(dāng)前最具潛力發(fā)展的車用動(dòng)力電池。電解液是鋰電池的重要組成部分，它是在電池正、負(fù)極之間起到傳導(dǎo)作用的離子導(dǎo)體，它本身的性能及其與正負(fù)極形成的界面狀況很大程度上影響電池的性能。優(yōu)良的鋰電池非水電解液應(yīng)具備以下幾點(diǎn)要求：（1）化學(xué)穩(wěn)定性好，與電池內(nèi)的正負(fù)極活性物質(zhì)和集流體（一般用鋁箔和銅箔）不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；（2）電化學(xué)穩(wěn)定窗口寬；（3）離子電導(dǎo)率高，電子電導(dǎo)率低；（4）溫度范圍合適即沸點(diǎn)高，熔點(diǎn)低；（5）安全低毒，無環(huán)境污染。

傳統(tǒng)的可以獲得高循環(huán)效率的電解液有LiAlCl₄+SO₂，在此種電解液中金屬鋰電極的循環(huán)效率接近100％，但是由于該電解液腐蝕性強(qiáng)，SO₂極易揮發(fā)，易對(duì)環(huán)境造成污染，制備工藝要求高，因此這種電解液不適宜實(shí)際應(yīng)用；此外LiAsF₆/DOL體系電解液在小電流密度下也可以獲得高循環(huán)效率，但是這種電解液中的溶質(zhì)LiAsF₆有毒，且體系不穩(wěn)定，對(duì)溫度敏感，尤其是處于高溫環(huán)境（55℃），鋰電池電解液的穩(wěn)定性會(huì)急劇降低，存在極大的安全隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對(duì)傳統(tǒng)鋰電池電解液在使用過程中對(duì)溫度敏感，尤其當(dāng)環(huán)境溫度高于55℃以上時(shí)，電解液穩(wěn)定性急劇下降，存在較大安全隱患的問題，提供了一種以自制硼酸鹽為電解質(zhì)，與氯代碳酸乙烯酯及碳酸丙烯酯復(fù)配，制得耐高溫鋰電池電解液的方法。本發(fā)明首先將氫氧化鋰、硼酸及五氧化二磷球磨混合均勻，并壓制成薄片，隨后將草酸加熱升華，利用升華的草酸熏蒸薄片，再將薄片置于烘箱中反應(yīng)，制得粗品電解質(zhì)，隨后利用無水乙腈除去雜質(zhì)，經(jīng)濃縮干燥得到精制電解質(zhì)，再利用納米二氧化鈦為催化劑，在紫外光照射條件下催化氯氣與部分碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯反應(yīng)，生成鹵代物，提高溶劑的電化學(xué)穩(wěn)定性和電池的安全性，最后經(jīng)混合制得耐高溫鋰電池電解液。本發(fā)明自制的硼酸鹽熱穩(wěn)定性高，熱分解溫度可達(dá)300℃以上，可滿足電動(dòng)汽車或混合電動(dòng)車的高溫需要，提高了鋰電池的使用安全，有效解決了傳統(tǒng)鋰電池耐高溫性能差的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

（1）按重量份數(shù)計(jì)，依次取25～35份氫氧化鋰，60～70份硼酸，3～5份五氧化二磷，倒入球磨罐中，按球料質(zhì)量比為10:1～15:1加入氧化鋯球磨珠，球磨處理2～4h后，出料，并將球磨罐中物料以2～4MPa壓力壓制成厚度為0.6～0.8mm薄片；

（2）將上述所得薄片均勻平鋪于鐵絲網(wǎng)上，并將鐵絲網(wǎng)懸掛于坩堝上方3～5cm處，隨后向坩堝中加入上述氫氧化鋰質(zhì)量6～8倍的草酸，加熱坩堝，使坩堝中草酸升溫至120～125℃，保溫直至草酸完全升華，收集鐵絲網(wǎng)上的薄片，經(jīng)研缽研磨5～10min后倒入坩堝中，并將坩堝移至烘箱中，于溫度為140～150℃條件下，保溫反應(yīng)20～24h，出料，待自然冷卻至室溫，得粗品電解質(zhì)；

（3）將上述所得粗品電解質(zhì)倒入燒杯中，再加入粗品電解質(zhì)質(zhì)量4～6倍的無水乙腈，用玻璃棒攪拌混合20～30min后，過濾，收集濾液，并將所得濾液轉(zhuǎn)入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，于溫度為65～70℃條件下，旋蒸濃縮至原體積的1/10，得濃縮液，再將所得濃縮液轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為105～110℃條件下干燥至恒重，出料，得精制電解質(zhì)，備用；

（4）在三口燒瓶中依次加入600～800g碳酸乙烯酯，400～600g碳酸丙烯酯，30～50g納米二氧化鈦，再將燒瓶置于超聲振蕩儀中，于溫度為45～50℃，頻率為40～60KHz條件下，超聲振蕩45～60min，待超聲結(jié)束，將三口燒瓶移出，用紫外燈以80～120W功率持續(xù)照射3～5h，在照射過程中，以3～5mL/min速率向三口燒瓶中通入氯氣，待照射結(jié)束，停止通入氯氣，并以4～6mL/min速率向三口燒瓶中通入氮?dú)?，直至置換出所有氯氣，過濾，收集得濾液；

（5）按重量份數(shù)計(jì)，在混料機(jī)中依次加入100～120份上述所得濾液，20～30份步驟（3）備用精制電解質(zhì)，于溫度為55～60℃，轉(zhuǎn)速為600～800r/min條件下，恒溫?cái)嚢杌旌?5～60min，待自然冷卻至室溫，出料，灌裝，即得耐高溫鋰電池電解液。

本發(fā)明的應(yīng)用方法：首先按質(zhì)量比45:3:2:1，將LiFePO₄、導(dǎo)電劑Super P、聚偏二氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮混合均勻后，置于研磨機(jī)中研磨，得到A漿料，將A漿料均勻涂覆于鋁箔上，經(jīng)烘干、對(duì)輥，制成正極片；再按質(zhì)量比42:3:1，將人造石墨、聚偏四氟乙烯、N-甲基吡咯烷酮混合均勻后，置于研磨機(jī)中研磨，得到B漿料，將B漿料均勻涂覆于銅箔上，經(jīng)烘干、對(duì)輥，制成負(fù)極片，將正極片、隔膜、負(fù)極片焊接后卷繞入殼，向殼中注入本發(fā)明制備的耐高溫鋰電池電解液，注入的量宜高過極板7～8mm，最后組裝，即可得到鋰電池。經(jīng)檢測(cè)，使用本發(fā)明制備的耐高溫鋰電池電解液制備的鋰電池，可以達(dá)到670～750個(gè)充放電循環(huán)，在溫度為50～55℃的環(huán)境中工作，電極的放電容量達(dá)到220～240mAh/g，且使用過程中未發(fā)現(xiàn)起鼓現(xiàn)象，熱穩(wěn)定性能優(yōu)越。

本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：

（1）使用本發(fā)明制備的耐高溫鋰電池電解液，延長(zhǎng)了鋰電池的使用壽命，可以達(dá)到670～750個(gè)充放電循環(huán)；

（2）本發(fā)明制備的耐高溫鋰電池電解液在50～55℃的溫度環(huán)境中工作，使得鋰電池的電極的放電容量達(dá)到220～240mAh/g，提高了其熱穩(wěn)定性能。

具體實(shí)施方式

首先按重量份數(shù)計(jì)，依次取25～35份氫氧化鋰，60～70份硼酸，3～5份五氧化二磷，倒入球磨罐中，按球料質(zhì)量比為10:1～15:1加入氧化鋯球磨珠，球磨處理2～4h后，出料，并將球磨罐中物料以2～4MPa壓力壓制成厚度為0.6～0.8mm薄片；將上述所得薄片均勻平鋪于鐵絲網(wǎng)上，并將鐵絲網(wǎng)懸掛于坩堝上方3～5cm處，隨后向坩堝中加入上述氫氧化鋰質(zhì)量6～8倍的草酸，加熱坩堝，使坩堝中草酸升溫至120～125℃，保溫直至草酸完全升華，收集鐵絲網(wǎng)上的薄片，經(jīng)研缽研磨5～10min后倒入坩堝中，并將坩堝移至烘箱中，于溫度為140～150℃條件下，保溫反應(yīng)20～24h，出料，待自然冷卻至室溫，得粗品電解質(zhì)；將上述所得粗品電解質(zhì)倒入燒杯中，再加入粗品電解質(zhì)質(zhì)量4～6倍的無水乙腈，用玻璃棒攪拌混合20～30min后，過濾，收集濾液，并將所得濾液轉(zhuǎn)入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，于溫度為65～70℃條件下，旋蒸濃縮至原體積的1/10，得濃縮液，再將所得濃縮液轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為105～110℃條件下干燥至恒重，出料，得精制電解質(zhì)，備用；再在三口燒瓶中依次加入600～800g碳酸乙烯酯，400～600g碳酸丙烯酯，30～50g納米二氧化鈦，再將燒瓶置于超聲振蕩儀中，于溫度為45～50℃，頻率為40～60KHz條件下，超聲振蕩45～60min，待超聲結(jié)束，將三口燒瓶移出，用紫外燈以80～120W功率持續(xù)照射3～5h，在照射過程中，以3～5mL/min速率向三口燒瓶中通入氯氣，待照射結(jié)束，停止通入氯氣，并以4～6mL/min速率向三口燒瓶中通入氮?dú)猓敝林脫Q出所有氯氣，過濾，收集得濾液；最后按重量份數(shù)計(jì)，在混料機(jī)中依次加入100～120份上述所得濾液，20～30份備用精制電解質(zhì)，于溫度為55～60℃，轉(zhuǎn)速為600～800r/min條件下，恒溫?cái)嚢杌旌?5～60min，待自然冷卻至室溫，出料，灌裝，即得耐高溫鋰電池電解液。

實(shí)例1

首先按重量份數(shù)計(jì)，依次取35份氫氧化鋰，70份硼酸，5份五氧化二磷，倒入球磨罐中，按球料質(zhì)量比為15:1加入氧化鋯球磨珠，球磨處理4h后，出料，并將球磨罐中物料以4MPa壓力壓制成厚度為0.8mm薄片；將上述所得薄片均勻平鋪于鐵絲網(wǎng)上，并將鐵絲網(wǎng)懸掛于坩堝上方5cm處，隨后向坩堝中加入上述氫氧化鋰質(zhì)量8倍的草酸，加熱坩堝，使坩堝中草酸升溫至125℃，保溫直至草酸完全升華，收集鐵絲網(wǎng)上的薄片，經(jīng)研缽研磨10min后倒入坩堝中，并將坩堝移至烘箱中，于溫度為150℃條件下，保溫反應(yīng)24h，出料，待自然冷卻至室溫，得粗品電解質(zhì)；將上述所得粗品電解質(zhì)倒入燒杯中，再加入粗品電解質(zhì)質(zhì)量6倍的無水乙腈，用玻璃棒攪拌混合30min后，過濾，收集濾液，并將所得濾液轉(zhuǎn)入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，于溫度為70℃條件下，旋蒸濃縮至原體積的1/10，得濃縮液，再將所得濃縮液轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為110℃條件下干燥至恒重，出料，得精制電解質(zhì)，備用；再在三口燒瓶中依次加入800g碳酸乙烯酯，600g碳酸丙烯酯，50g納米二氧化鈦，再將燒瓶置于超聲振蕩儀中，于溫度為50℃，頻率為40KHz條件下，超聲振蕩45min，待超聲結(jié)束，將三口燒瓶移出，用紫外燈以80W功率持續(xù)照射3h，在照射過程中，以3mL/min速率向三口燒瓶中通入氯氣，待照射結(jié)束，停止通入氯氣，并以4mL/min速率向三口燒瓶中通入氮?dú)?，直至置換出所有氯氣，過濾，收集得濾液；最后按重量份數(shù)計(jì)，在混料機(jī)中依次加入100份上述所得濾液，20份備用精制電解質(zhì)，于溫度為55℃，轉(zhuǎn)速為600r/min條件下，恒溫?cái)嚢杌旌?5min，待自然冷卻至室溫，出料，灌裝，即得耐高溫鋰電池電解液。

首先按質(zhì)量比45:3:2:1，將LiFePO₄、導(dǎo)電劑Super P、聚偏二氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮混合均勻后，置于研磨機(jī)中研磨，得到A漿料，將A漿料均勻涂覆于鋁箔上，經(jīng)烘干、對(duì)輥，制成正極片；再按質(zhì)量比42:3:1，將人造石墨、聚偏四氟乙烯、N-甲基吡咯烷酮混合均勻后，置于研磨機(jī)中研磨，得到B漿料，將B漿料均勻涂覆于銅箔上，經(jīng)烘干、對(duì)輥，制成負(fù)極片，將正極片、隔膜、負(fù)極片焊接后卷繞入殼，向殼中注入本發(fā)明制備的耐高溫鋰電池電解液，注入的量宜高過極板8mm，最后組裝，即可得到鋰電池。經(jīng)檢測(cè)，使用本發(fā)明制備的耐高溫鋰電池電解液制備的鋰電池，可以達(dá)到750個(gè)充放電循環(huán)，在溫度為50℃的環(huán)境中工作，電極的放電容量達(dá)到240mAh/g，且使用過程中未發(fā)現(xiàn)起鼓現(xiàn)象，熱穩(wěn)定性能優(yōu)越。

實(shí)例2

首先按重量份數(shù)計(jì)，依次取35份氫氧化鋰，70份硼酸，5份五氧化二磷，倒入球磨罐中，按球料質(zhì)量比為15:1加入氧化鋯球磨珠，球磨處理4h后，出料，并將球磨罐中物料以4MPa壓力壓制成厚度為0.8mm薄片；將上述所得薄片均勻平鋪于鐵絲網(wǎng)上，并將鐵絲網(wǎng)懸掛于坩堝上方5cm處，隨后向坩堝中加入上述氫氧化鋰質(zhì)量8倍的草酸，加熱坩堝，使坩堝中草酸升溫至125℃，保溫直至草酸完全升華，收集鐵絲網(wǎng)上的薄片，經(jīng)研缽研磨10min后倒入坩堝中，并將坩堝移至烘箱中，于溫度為150℃條件下，保溫反應(yīng)24h，出料，待自然冷卻至室溫，得粗品電解質(zhì)；將上述所得粗品電解質(zhì)倒入燒杯中，再加入粗品電解質(zhì)質(zhì)量6倍的無水乙腈，用玻璃棒攪拌混合30min后，過濾，收集濾液，并將所得濾液轉(zhuǎn)入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，于溫度為70℃條件下，旋蒸濃縮至原體積的1/10，得濃縮液，再將所得濃縮液轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為110℃條件下干燥至恒重，出料，得精制電解質(zhì)，備用；再在三口燒瓶中依次加入800g碳酸乙烯酯，600g碳酸丙烯酯，50g納米二氧化鈦，再將燒瓶置于超聲振蕩儀中，于溫度為50℃，頻率為60KHz條件下，超聲振蕩60min，待超聲結(jié)束，將三口燒瓶移出，用紫外燈以120W功率持續(xù)照射5h，在照射過程中，以5mL/min速率向三口燒瓶中通入氯氣，待照射結(jié)束，停止通入氯氣，并以6mL/min速率向三口燒瓶中通入氮?dú)猓敝林脫Q出所有氯氣，過濾，收集得濾液；最后按重量份數(shù)計(jì)，在混料機(jī)中依次加入120份上述所得濾液，30份備用精制電解質(zhì)，于溫度為60℃，轉(zhuǎn)速為800r/min條件下，恒溫?cái)嚢杌旌?0min，待自然冷卻至室溫，出料，灌裝，即得耐高溫鋰電池電解液。

首先按質(zhì)量比45:3:2:1，將LiFePO₄、導(dǎo)電劑Super P、聚偏二氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮混合均勻后，置于研磨機(jī)中研磨，得到A漿料，將A漿料均勻涂覆于鋁箔上，經(jīng)烘干、對(duì)輥，制成正極片；再按質(zhì)量比42:3:1，將人造石墨、聚偏四氟乙烯、N-甲基吡咯烷酮混合均勻后，置于研磨機(jī)中研磨，得到B漿料，將B漿料均勻涂覆于銅箔上，經(jīng)烘干、對(duì)輥，制成負(fù)極片，將正極片、隔膜、負(fù)極片焊接后卷繞入殼，向殼中注入本發(fā)明制備的耐高溫鋰電池電解液，注入的量宜高過極板7mm，最后組裝，即可得到鋰電池。經(jīng)檢測(cè)，使用本發(fā)明制備的耐高溫鋰電池電解液制備的鋰電池，可以達(dá)到670個(gè)充放電循環(huán)，在溫度為55℃的環(huán)境中工作，電極的放電容量達(dá)到220mAh/g，且使用過程中未發(fā)現(xiàn)起鼓現(xiàn)象，熱穩(wěn)定性能優(yōu)越。

實(shí)例3

首先按重量份數(shù)計(jì)，依次取30份氫氧化鋰，65份硼酸，4份五氧化二磷，倒入球磨罐中，按球料質(zhì)量比為12加入氧化鋯球磨珠，球磨處理3h后，出料，并將球磨罐中物料以3MPa壓力壓制成厚度為0.7mm薄片；將上述所得薄片均勻平鋪于鐵絲網(wǎng)上，并將鐵絲網(wǎng)懸掛于坩堝上方4cm處，隨后向坩堝中加入上述氫氧化鋰質(zhì)量7倍的草酸，加熱坩堝，使坩堝中草酸升溫至122℃，保溫直至草酸完全升華，收集鐵絲網(wǎng)上的薄片，經(jīng)研缽研磨7min后倒入坩堝中，并將坩堝移至烘箱中，于溫度為145℃條件下，保溫反應(yīng)22h，出料，待自然冷卻至室溫，得粗品電解質(zhì)；將上述所得粗品電解質(zhì)倒入燒杯中，再加入粗品電解質(zhì)質(zhì)量5倍的無水乙腈，用玻璃棒攪拌混合25min后，過濾，收集濾液，并將所得濾液轉(zhuǎn)入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，于溫度為67℃條件下，旋蒸濃縮至原體積的1/10，得濃縮液，再將所得濃縮液轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為107℃條件下干燥至恒重，出料，得精制電解質(zhì)，備用；再在三口燒瓶中依次加入700g碳酸乙烯酯，500g碳酸丙烯酯，40g納米二氧化鈦，再將燒瓶置于超聲振蕩儀中，于溫度為47℃，頻率為50KHz條件下，超聲振蕩50min，待超聲結(jié)束，將三口燒瓶移出，用紫外燈以100W功率持續(xù)照射4h，在照射過程中，以4mL/min速率向三口燒瓶中通入氯氣，待照射結(jié)束，停止通入氯氣，并以5mL/min速率向三口燒瓶中通入氮?dú)猓敝林脫Q出所有氯氣，過濾，收集得濾液；最后按重量份數(shù)計(jì)，在混料機(jī)中依次加入110份上述所得濾液，25份備用精制電解質(zhì)，于溫度為57℃，轉(zhuǎn)速為700r/min條件下，恒溫?cái)嚢杌旌?0min，待自然冷卻至室溫，出料，灌裝，即得耐高溫鋰電池電解液。

首先按質(zhì)量比45:3:2:1，將LiFePO₄、導(dǎo)電劑Super P、聚偏二氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮混合均勻后，置于研磨機(jī)中研磨，得到A漿料，將A漿料均勻涂覆于鋁箔上，經(jīng)烘干、對(duì)輥，制成正極片；再按質(zhì)量比42:3:1，將人造石墨、聚偏四氟乙烯、N-甲基吡咯烷酮混合均勻后，置于研磨機(jī)中研磨，得到B漿料，將B漿料均勻涂覆于銅箔上，經(jīng)烘干、對(duì)輥，制成負(fù)極片，將正極片、隔膜、負(fù)極片焊接后卷繞入殼，向殼中注入本發(fā)明制備的耐高溫鋰電池電解液，注入的量宜高過極板7mm，最后組裝，即可得到鋰電池。經(jīng)檢測(cè)，使用本發(fā)明制備的耐高溫鋰電池電解液制備的鋰電池，可以達(dá)到700個(gè)充放電循環(huán)，在溫度為52℃的環(huán)境中工作，電極的放電容量達(dá)到230mAh/g，且使用過程中未發(fā)現(xiàn)起鼓現(xiàn)象，熱穩(wěn)定性能優(yōu)越。