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一種防過充的鋰離子電池電解液的制作方法

文檔序號:7058807閱讀:279來源:國知局
一種防過充的鋰離子電池電解液的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種防過充的鋰離子電池電解液,由有機(jī)溶劑、鋰鹽和添加劑組成,添加劑包括添加劑A,添加劑A的質(zhì)量占電解液的質(zhì)量的0.1%~30%,鋰鹽的濃度為0.1~2mol/L,添加劑A的結(jié)構(gòu)式為其中:R1、R2、R3、R4獨(dú)立地選自烷基、烷氧基、烯烴基、鹵代烷基、鹵代烷氧基、鹵代烯烴基、羥基、羧基、醚氧基、鹵素中的任一種,其中,鹵素為F、Cl或Br,鹵代為部分取代或全取代。本發(fā)明通過在電解質(zhì)溶液中添加添加劑A,能夠有效延緩過充時(shí)電壓升高,大大提高電解質(zhì)溶液的耐過充性能和防爆性能。
【專利說明】-種防過充的鋰離子電池電解液

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電化學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】,具體涉及一種防過充的鋰離子電池電解液。

【背景技術(shù)】
[0002] 鋰離子二次電池由于兼具高比能量和高比功率的顯著優(yōu)勢,被認(rèn)為是最具發(fā)展?jié)?力的動力電池體系。但近年來發(fā)生的動力電池?zé)崾Э厥鹿蕵O大地打擊了消費(fèi)者接受電動汽 車的信心,阻礙了電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此,安全問題是大型鋰離子電池?zé)o法商業(yè)化的最 大障礙。其中,過充電是引發(fā)鋰離子電池不安全行為的最危險(xiǎn)因素之一。
[0003] 當(dāng)鋰離子電池過充時(shí),由于電池電壓隨極化增大而迅速上升,勢必引發(fā)正極活性 物質(zhì)結(jié)構(gòu)的不可逆變化以及電解液的氧化分解,進(jìn)而產(chǎn)生大量的氣體并放出大量的熱,致 使電池內(nèi)壓和溫度急劇上升,存在爆炸、燃燒等不安全隱患,同時(shí),處于過充狀態(tài)的碳負(fù)極 表面也會因金屬鋰的沉積而降低其安全性。目前,鋰離子電池的過充電保護(hù)一般通過在電 池殼外部安裝電流中斷裝置、防爆安全閥和正溫系數(shù)電阻器(PTC)開關(guān)等以防止電池過 充。這些方法雖有效果但并不能徹底解決電池過充的問題。通過添加劑來實(shí)現(xiàn)電池的過 充電保護(hù),具有用量小、效果明顯的特點(diǎn),而且可以簡化電池制造工藝,降低電池生產(chǎn)成本。 在鋰電池防過充電解液專利中,主要采用兩種類型(電聚合和氧化還原型)防過充添加劑 來提高電池過充安全性能,如聯(lián)苯、環(huán)己基苯,這兩種電聚合添加劑雖可以有效抑制電池過 充,但其的加入會損害電池的循環(huán)性能。而二茂鐵及其衍生物、茴香苯及其衍生物等氧化還 原型添加劑,雖過充保護(hù)機(jī)制可逆但由于其較低的氧化電勢,未能達(dá)到鋰離子電池正常工 作電壓4. 2V就發(fā)生氧化還原反應(yīng),往往限制了其在不同電池材料體系的鋰離子電池中的 大規(guī)模使用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種對鋰離子電池性能影響小、防過充效果明 顯的電解液。
[0005] 為達(dá)到上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0006] -種防過充的鋰離子電池電解液,由有機(jī)溶劑、鋰鹽和添加劑組成,所述的添加劑 包括添加劑A,所述的添加劑A的質(zhì)量占所述的電解液的質(zhì)量的0. 1 %?30%,所述的鋰鹽 的濃度為〇. 1?2mol/L,所述的添加劑A的結(jié)構(gòu)式為
[0007] 其中:

【權(quán)利要求】
1. 一種防過充的鋰離子電池電解液,由有機(jī)溶劑、鋰鹽和添加劑組成,其特征在于:所 述的添加劑包括添加劑A,所述的添加劑A的質(zhì)量占所述的電解液的質(zhì)量的0. 1 %?30%, 所述的鋰鹽的濃度為0. 1?2mol/L,所述的添加劑A的結(jié)構(gòu)式為 其中:
9 Rl、R2、R3、R4獨(dú)立地選自氫、烷基、烷氧基、烯烴基、齒代烷基、齒代烷氧基、齒代烯烴 基、輕基、羧基、醚氧基、鹵素中的任一種,其中,鹵素為F、Cl或Br,鹵代為部分取代或全取 代。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的防過充的鋰離子電池電解液,其特征在于:所述的添加劑A 的質(zhì)量占所述的電解液的質(zhì)量的1. 5%?3%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的防過充的鋰離子電池電解液,其特征在于:所述的R1、 R2、R3、R4獨(dú)立地選自氫、烷基、鹵素中的任一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的防過充的鋰離子電池電解液,其特征在于:所述的添加劑A 為
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的防過充的鋰離子電池電解液,其特征在于:所述的有機(jī)溶劑 為環(huán)狀酯和/或鏈狀酯的混合物,所述的環(huán)狀酯為選自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、Y- 丁內(nèi) 酯、碳酸亞丁酯中的一種或多種的組合;所述的鏈狀酯為選自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳 酸二丙酯、碳酸甲基乙基酯中的一種或多種的組合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的防過充的鋰離子電池電解液,其特征在于:所述的有機(jī)溶劑 為碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲基乙基酯的混合物,其中,所述的碳酸乙烯酯、所述的碳 酸二甲酯、所述的碳酸甲基乙基酯的質(zhì)量比為1 :〇. 8?1. 2 :0. 8?1. 2。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的防過充的鋰離子電池電解液,其特征在于:所述的鋰鹽為 LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiC104、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5) 2、LiFSI、LiSO3CF3 中的一種或多種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的防過充的鋰離子電池電解液,其特征在于:所述的鋰鹽 的濃度為〇? 9?I. 2mol/L。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的防過充的鋰離子電池電解液,其特征在于:所述的添加劑還 包括其他添加劑,所述的其他添加劑的濃度為〇. 1?〇. 5mol/L。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的防過充的鋰離子電池電解液,其特征在于:所述的其他添加 劑為聯(lián)苯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯、1、3_丙磺酸內(nèi)酯、1、4_ 丁磺 酸內(nèi)酯、1、3-(1_丙烯)磺內(nèi)酯、亞硫酸乙烯酯、硫酸乙烯酯中的一種或多種。
【文檔編號】H01M10/056GK104241685SQ201410487259
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月22日
【發(fā)明者】陳俊彩, 王峰, 秦虎, 袁翔云, 錢春峰, 吳欽 申請人:張家港市國泰華榮化工新材料有限公司
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