本技术公开了一种具有温度开关功能的电解液及其制备方法和应用,涉及锂离子电池技术领域。本发明提供的电解液,组分包括锂盐、第一有机溶剂和聚合物;锂盐为双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、双(氟磺酰基)亚胺锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂中的至少一种;聚合物为聚甲基丙烯酸酯,第一有机溶剂为[C<subgt;n</subgt;mim][TFSI]。本发明的上述电解液,实现了可逆的相转变过程,可以在高温下关闭电极反应,防止锂电池过热失控;在降温至恢复常温时,电池又可以正常工作。电解液的相转变温度灵活可控,通过优化电解液的组成和各组分的用量(浓度),可以将相转变温度调控到一个合理的区间,即高于电池的正常工作温度,低于放热副反应的起始温度。
背景技术
随着新能源行业的迅速发展,新能源电池技术作为关键核心技术之一,逐渐成为影响新能源行业发展的重要因素。目前常见的新能源电池包括铅酸电池、镍氢电池、钠硫电池、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池和三元锂电池等,其中三元锂电池能量密度高,循环寿命长,不惧低温,是目前新能源电池技术研发的主攻方向。随着高能量密度锂离子电池的广泛应用,其安全性问题也日益突出;尤其是三元锂电池,其高温下的稳定性不足,存在一定的安全风险。在过充、短路、过热等情况下,锂离子电池内部温度会异常升高,高温进而加速了内部放热副反应速度,从而导致热失控,引起安全事故。电解液作为锂离子电池的重要组成部分,除了会影响电池的容量和循环性能,还会影响其安全性能。近年来具有热聚合特性的安全电解液被广泛研究。
现有技术中,例如中国专利申请CN116914246A公开了一种热响应的宽温域电解质,其电解质体系由锂盐、有机溶剂、聚合物单体和引发剂组成,在锂离子电池内部温度升高到120℃时,这种电解质会原位聚合形成凝胶电解质,使得离子传输被抑制,进而导致电极反应关闭,最终避免了热失控的发生,保证了锂离子电池的安全性。然而,利用这种电解质的宽温域热响应特性实现停止电池工作的过程是不可逆的,即热关闭一旦被激活,锂离子电池将永远失去其活性,虽然保证了安全性,但也造成了极大的资源浪费,难以在实际中推广应用。
实现思路