一種能夠提升鋰離子電池安全性能的電解液的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種能夠提升鋰離子電池安全性能的電解液，由電解質(zhì)鹽、有機(jī)溶劑和添加劑混合而成；電解質(zhì)鹽是固體溶質(zhì)LiBOB；有機(jī)溶劑為碳酸乙烯酯EC、碳酸丙烯酯PC和碳酸甲乙酯EMC；添加劑為碳酸亞乙烯酯VC、碳酸乙烯亞乙酯VEC、亞硫酸丙烯酯PS和磷酸三丁酯TBP。本發(fā)明通過(guò)使用新型電解質(zhì)鋰鹽和功能性添加劑，增加了鋰離子電池自身的熱穩(wěn)定性，在保證電池循環(huán)性能的前提下，有效改善了電池的安全性能，避免了電池在過(guò)熱條件下的燃燒和爆炸等問(wèn)題。應(yīng)用本發(fā)明提高了鋰離子電池可靠性和安全性，使鋰離子電池質(zhì)量大幅提升，有利于提高電池生產(chǎn)廠家產(chǎn)品的市場(chǎng)應(yīng)用前景，因此新電解液的研發(fā)成功，具有重大的生產(chǎn)實(shí)踐意義。
【專利說(shuō)明】一種能夠提升鋰離子電池安全性能的電解液
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)，特別是涉及一種能夠提升鋰離子電池安全性能的電解液。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，鋰離子電池具有比能量高、高電壓、循環(huán)使用次數(shù)多、存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，不僅在便攜式電子設(shè)備上，如移動(dòng)電話、數(shù)碼攝像機(jī)和手提電腦得到廣泛應(yīng)用，而且也廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能、電動(dòng)自行車以及電動(dòng)工具等大中型電動(dòng)設(shè)備方面。
[0003]隨著鋰離子電池市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，安全性問(wèn)題是鋰離子電池市場(chǎng)創(chuàng)新的重要前提。有機(jī)電解液作為鋰離子電池內(nèi)離子運(yùn)動(dòng)的載體，主要對(duì)于鋰離子二次電池，其在高溫加熱、過(guò)度充放電、短路和大電流長(zhǎng)時(shí)間工作的情況下放出大量的熱量，這些熱量成為易燃電解液的安全隱患，可能造成電池發(fā)生災(zāi)難性熱擊穿(熱崩潰)、燃燒等問(wèn)題，甚至引起電池發(fā)生爆破。而目前鋰離子電池通常采用電解質(zhì)鋰鹽LiPF6 (六氟磷酸鋰)與有機(jī)溶劑混合而成的電解液，應(yīng)用這種電解液，可能會(huì)產(chǎn)生上述安全隱患，因此，目前迫切需要開(kāi)發(fā)出一種可以增加自身的熱穩(wěn)定性，避免電池在過(guò)熱條件下的燃燒和爆炸等問(wèn)題，有效改善電池的安全性能，提高電池使用安全的電解液。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠提升鋰離子電池安全性能的電解液，此種電解液通過(guò)使用新型的電解質(zhì)鋰鹽LiBOB和添加添加劑，增加自身的熱穩(wěn)定性，在保證電池循環(huán)性能的前提下，有效改善電池的安全性能。
[0005]本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:一種能夠提升鋰離子電池安全性能的電解液，其特征在于，所述的電解液由電解質(zhì)鋰鹽、有機(jī)溶劑和添加劑混合而成，電解質(zhì)鋰鹽為固體溶質(zhì)LiBOB ;有機(jī)溶劑為碳酸乙烯酯EC、碳酸丙烯酯PC和碳酸甲乙酯EMC的混合劑；添加劑為碳酸亞乙烯酯VC、碳酸乙烯亞乙酯VEC、亞硫酸丙烯酯PS和磷酸三丁酯TBP的混合劑；電解液各組分所占重量百分比范圍為:固體溶質(zhì)LiBOB:5-20%，碳酸乙烯酯EC:5_40%，碳酸丙烯酯PC: 1-20%，碳酸甲乙酯EMC: 10-60%，碳酸亞乙烯酯VC:0.1_10%，碳酸乙烯亞乙酯VEC:
0.1_10%，亞硫酸丙烯酯PS:0.1-6%，磷酸三丁酯TBP:0.1_8%。
[0006]本發(fā)明的特點(diǎn)和產(chǎn)生的有益效果是:本發(fā)明提供的一種提升鋰離子電池安全性能的電解液，不僅可以有效保證了電池的安全性，又不對(duì)電池的電性能產(chǎn)生影響，可以很好的滿足消費(fèi)者對(duì)電池高安全性的需求。本發(fā)明可以適用于所有的鋰離子電池和鋰電池體系中。例如，可以適用于方型鋰離子電池、圓柱型鋰離子電池、聚合物鋰離子電池、動(dòng)力電池、儲(chǔ)能電池等多種形式的鋰離子二次電池中。本發(fā)明通過(guò)使用新型電解質(zhì)鋰鹽和功能性磷酸酯類阻燃添加劑，增加了鋰離子電池自身的熱穩(wěn)定性，在保證電池循環(huán)性能的前提下，有效改善電池的安全性能，避免了電池在過(guò)熱條件下的燃燒和爆炸等問(wèn)題，尤其對(duì)提高動(dòng)力電池的安全性有重大的意義。應(yīng)用本發(fā)明提高了鋰離子電池可靠性和安全性，使鋰離子電池質(zhì)量大幅提升，有利于提高電池生產(chǎn)廠家產(chǎn)品的市場(chǎng)應(yīng)用前景，因此，新電解液的研發(fā)成功，具有重大的生產(chǎn)實(shí)踐意義。
【具體實(shí)施方式】
[0007]為了使本【技術(shù)領(lǐng)域】的人員更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明:
本發(fā)明電解液中的LiBOB為固體溶質(zhì)(生產(chǎn)廠家:南開(kāi)大學(xué)功能材料研究室)，提供游離離子作為鋰離子遷移與電荷傳遞的介質(zhì)，碳酸乙烯酯EC、碳酸丙烯酯PC和碳酸甲乙酯EMC (市售公知產(chǎn)品)為電解液溶質(zhì)，不僅能溶解固體溶質(zhì)LiBOB，且共混后能形成穩(wěn)定的電化學(xué)體系，在各種環(huán)境中保證電解液體系的電化學(xué)穩(wěn)定性；碳酸乙烯酯EC (市售公知產(chǎn)品)能形成有效的SEI膜，因而，盡管熔點(diǎn)高，會(huì)影響電池的低溫性能，仍是電解液中必不可少的成分；碳酸丙烯酯PC能夠提高電池的低溫使用性能，但會(huì)導(dǎo)致負(fù)極的剝落；碳酸亞乙烯酯VC (市售公知產(chǎn)品)是有機(jī)成膜添加劑與過(guò)充電保護(hù)添加劑，具有良好的高低溫性能，降低產(chǎn)氣量防氣脹，提升電池容量和壽命；碳酸乙烯亞乙酯VEC (市售公知產(chǎn)品)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，是高反應(yīng)活性的成膜添加劑，在1.35V開(kāi)始分解，在負(fù)極形成穩(wěn)定致密的SEI膜，有效組織溶劑中的碳酸丙烯酯PC分子和溶劑化鋰離子共同嵌入石墨層間，將電解液的分解抑制到最小程度，進(jìn)而提高鋰離子電池的充放電效率和循環(huán)特性；亞硫酸丙烯酯PS (市售公知產(chǎn)品)可以提高電解液的低溫性能，還能防止溶劑中的碳酸丙烯酯PC分子嵌入石墨電極，對(duì)負(fù)極材料產(chǎn)生保護(hù)作用，使材料結(jié)構(gòu)不容易坍塌，增加電極材料的循環(huán)壽命；磷酸三丁酯TBP (市售公知產(chǎn)品)為阻燃添加劑，可以使電解液產(chǎn)生難燃性或不可燃性的效果，具有很好的氧化穩(wěn)定性，且不影響電池本身的電化學(xué)性能。
[0008]需要說(shuō)明的是，本發(fā)明通過(guò)使用新型的電解質(zhì)鋰鹽LiBOB和優(yōu)化溶劑組分、添加阻燃添加劑、改善電解液各成分的含量比例，從而可以使得易燃的有機(jī)電解液變成難燃或不可燃的電解液，降低電池的放熱值和電池自熱率，同時(shí)也增加了電解液自身的熱穩(wěn)定性，避免電池在過(guò)熱條件下的燃燒或爆炸。下面通過(guò)實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明電解液的具體性能和效果，參見(jiàn)表I所示。
[0009]表I
【權(quán)利要求】
1.一種能夠提升鋰離子電池安全性能的電解液，其特征在于，所述的電解液由電解質(zhì)鋰鹽、有機(jī)溶劑和添加劑混合而成，電解質(zhì)鋰鹽為固體溶質(zhì)LiBOB ;有機(jī)溶劑為碳酸乙烯酯EC、碳酸丙烯酯PC和碳酸甲乙酯EMC的混合劑；添加劑為碳酸亞乙烯酯VC、碳酸乙烯亞乙酯VEC、亞硫酸丙烯酯PS和磷酸三丁酯TBP的混合劑；電解液各組分所占重量百分比范圍為:固體溶質(zhì)LiBOB:5-20%,碳酸乙烯酯EC:5-40%,碳酸丙烯酯PC: 1-20%,碳酸甲乙酯EMC: 10-60%，碳酸亞乙烯酯VC:0.1-10%，碳酸乙烯亞乙酯VEC:0.1_10%，亞硫酸丙烯酯PS:0.1-6%，磷酸三丁酯 TBP:0.1-8%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠提升鋰離子電池安全性能的電解液，其特征在于，所述的電解液各組分所占重量百分比為:固體溶質(zhì)LiBOB:12.0%，碳酸乙烯酯EC:29.9%，碳酸丙烯酯PC:5.5%，碳酸甲乙酯EMC:44%,碳酸亞乙烯酯VC:1.1%，碳酸乙烯亞乙酯VEC:0.5%，亞硫酸丙烯酯PS:3%，磷酸三丁酯TBP:4%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠提升鋰離子電池安全性能的電解液，其特征在于，所述的電解液各組分所占重量百分比為:固體溶質(zhì)LiBOB:12.5%，碳酸乙烯酯EC:24.4%，碳酸丙烯酯PC:9.5%，碳酸甲乙酯EMC:45%,碳酸亞乙烯酯VC:1.1%，碳酸乙烯亞乙酯VEC:0.5%，亞硫酸丙烯酯PS:3%，磷酸三丁酯TBP:4%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠提升鋰離子電池安全性能的電解液，其特征在于，所述的電解液各組分所占重量百分比為:固體溶質(zhì)LiBOB:13.0%，碳酸乙烯酯EC:26%，碳酸丙烯酯PC:9.5%，碳酸甲乙酯EMC:42.5%，碳酸亞乙烯酯VC:1.1%，碳酸乙烯亞乙酯VEC:.0.5%，亞硫酸丙烯酯PS:3%，磷酸三丁酯TBP:4%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠提升鋰離子電池安全性能的電解液，其特征在于，所述的電解液各組分所占重量百分比為:固體溶質(zhì)LiBOB:13.5%，碳酸乙烯酯EC:26%，碳酸丙烯酯PC:9.5%，碳酸甲乙酯EMC:42.4%，碳酸亞乙烯酯VC:1.1%，碳酸乙烯亞乙酯VEC:.0.5%，亞硫酸丙烯酯PS:3%，磷酸三丁酯TBP:4%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠提升鋰離子電池安全性能的電解液，其特征在于，所述的電解液各組分所占重量百分比為:固體溶質(zhì)LiBOB:14.0%，碳酸乙烯酯EC:26%，碳酸丙烯酯PC:9.5%，碳酸甲乙酯EMC:41.9%，碳酸亞乙烯酯VC:1.1%，碳酸乙烯亞乙酯VEC.0.5%，亞硫酸丙烯酯PS:3%，磷酸三丁酯TBP:4%。
【文檔編號(hào)】H01M10/0567GK103779608SQ201410068646
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月27日
【發(fā)明者】賈曉川, 李晶, 于智睿, 孫俐, 丁宇, 張彬, 王娜 申請(qǐng)人:天津出入境檢驗(yàn)檢疫局工業(yè)產(chǎn)品安全技術(shù)中心