【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰電池。

背景技術(shù)：

目前，鋰電池已經(jīng)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域。鋰電池主要由正極材料、負(fù)極材料、電解液及隔膜組成。盡管有機(jī)電解液已經(jīng)在商品化電池中實(shí)際應(yīng)用，但安全性一直是制約其發(fā)展的難題，這主要是由于電解液有機(jī)溶劑閃點(diǎn)比較低，容易燃燒，因而電池在加熱、過(guò)充電或過(guò)放電、短路、高溫等條件下導(dǎo)致內(nèi)部溫度升高，過(guò)量的熱積聚在電池內(nèi)部會(huì)使得電解液發(fā)生分解而產(chǎn)生大量氣體，引起電池內(nèi)壓急劇升高，帶來(lái)燃燒或爆炸等安全隱患。而目前商業(yè)化隔膜主要是聚烯烴類隔膜，但是聚烯烴類隔膜在120℃左右會(huì)出現(xiàn)閉孔現(xiàn)象，超過(guò)160℃會(huì)融化，導(dǎo)致電池正負(fù)極直接接觸而發(fā)生短路，進(jìn)而引發(fā)電池著火或爆炸，因此用聚烯烴類隔膜組裝的電池安全性能較低。離子液體具有以下優(yōu)異的特性：(1)蒸汽壓極低；(2)耐熱性高，液態(tài)溫度范圍寬(可達(dá)300℃)；(3)難燃性；(4)化學(xué)穩(wěn)定性高，物質(zhì)的溶解力強(qiáng)；(5)電化學(xué)窗口寬，分解電壓高；(6)可通過(guò)陰陽(yáng)離子的設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)離子液體的性能，又被稱為“可設(shè)計(jì)溶劑”；因此有望取代傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑解決鋰離子電池安全性問(wèn)題。然而，離子液體是由陽(yáng)、陰離子組成極性較強(qiáng)的離子化合物，導(dǎo)致離子液體(極性)與商業(yè)化聚烯烴類隔膜(非極性)的浸潤(rùn)性較差，電池的充放電性能不佳，限制了其在鋰離子電池中的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服有機(jī)溶劑閃點(diǎn)比較低，容易燃燒和聚烯烴類隔膜，在120℃左右會(huì)出現(xiàn)閉孔現(xiàn)象，超過(guò)160℃會(huì)融化等安全性問(wèn)題，提供一種具有高安全性阻燃動(dòng)力鋰離子電池溶劑和隔膜的鋰電池。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種鋰電池，包括纖維素?zé)o紡布隔膜和電解液，所述電解液包含離子液體溶劑；所述纖維素?zé)o紡布電池隔膜選自聚丙烯纖維、聚丙烯腈纖維、聚乙烯醇縮甲醛纖維、聚(乙二醇對(duì)苯二甲酸酯)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺纖維、聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺的一種或幾種；所述離子液體溶劑優(yōu)選為脂肪族季銨鹽、季膦鹽、吡咯鹽、吡咯烷酮鹽、咪唑鹽和哌啶鹽。

本發(fā)明的有益效果是：提供一種高安全性纖維素?zé)o紡布隔膜和離子液體溶劑，同時(shí)解決離子液體溶劑與傳統(tǒng)的聚烯烴隔膜浸潤(rùn)性不好等問(wèn)題，提高動(dòng)力電池的充放電性能，加倍提高鋰電池的安全性。

【附圖說(shuō)明】

圖1為pp及pet隔膜的實(shí)物對(duì)照?qǐng)D。

圖2為分別滴加適量的離子液體溶劑于pp隔膜及pet隔膜上后的實(shí)物對(duì)照?qǐng)D。

圖3為分別滴加5μl包含離子液體溶劑的電解液于pp隔膜及pet隔膜的表面，通過(guò)接觸角測(cè)量?jī)x獲取的圖像。

圖4為pet隔膜在pc和pyr13tfsi兩種溶劑浸潤(rùn)后的的燃燒性能對(duì)比圖。

圖5離子液體電解液在pp和pet隔膜的充放電曲線。

【具體實(shí)施方式】

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益技術(shù)效果更加清晰明白，以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，本說(shuō)明書(shū)中描述的具體實(shí)施方式僅僅是為了解釋本發(fā)明，并不是為了限定本發(fā)明。

本發(fā)明提供一種鋰電池，包括纖維素?zé)o紡布隔膜和電解液，所述電解液包含離子液體溶劑。所述纖維素?zé)o紡布隔膜作為電池隔膜，所述纖維素?zé)o紡布電池隔膜選自聚丙烯纖維、聚丙烯腈纖維、聚乙烯醇縮甲醛纖維、聚(乙二醇對(duì)苯二甲酸酯)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺纖維、聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺的一種或幾種。所述離子液體溶劑優(yōu)選為脂肪族季銨鹽、季膦鹽、吡咯鹽、吡咯烷酮鹽、咪唑鹽和哌啶鹽，通式為c⁺[a]^-，所述c⁺陽(yáng)離子的結(jié)構(gòu)式如下：

其中r1,r2,r3和r4為c1～c3烷基、烯丙基、醚基中的任意一種，通式中[a]^-陰離子為cf3so3^-，tfsi^-、fsi^-、bob^-或dfob^-中的任意一種。

進(jìn)一步的，所述電解液還包含鋰鹽，所述鋰鹽選自lipf6、libf4、libob、liodfb、lin2(cf3so2)、lin2(f3so2)、lin2(c2f5so2)、licf3so3中的一種或幾 種的組合。所述鋰鹽的濃度為0.3mol/l～1.0mol/l。

進(jìn)一步的，所述電解液還包含功能添加劑，所述的功能添加劑選自碳酸亞乙烯酯、1,3-丙磺酸內(nèi)酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亞乙烯酯、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、1,3-丙烯磺酸內(nèi)酯、甲烷二磺酸亞甲酯、1,4-丁磺酸內(nèi)酯、聯(lián)苯、氟苯、環(huán)己基苯、叔丁基苯、六甲基二硅胺、七甲基二硅胺、丁二腈、己二腈中的一種或幾種的組合，功能添加劑的質(zhì)量占電解液總質(zhì)量的0.1～2％。

對(duì)比例1：室溫下，滴加適量的離子液體溶劑于pp隔膜上，通過(guò)肉眼觀察兩者之間的浸潤(rùn)性能。

對(duì)比例2：室溫下，滴加5μl包含離子液體溶劑的電解液于pp隔膜的表面，通過(guò)接觸角測(cè)量?jī)x獲取其圖像信息，再由計(jì)算機(jī)對(duì)所得的圖像進(jìn)行分析即可得到接觸角的具體數(shù)值。

對(duì)比例3：將一小片pet隔膜浸潤(rùn)于碳酸丙烯酯(pc)有機(jī)溶劑后，通過(guò)點(diǎn)火槍直接點(diǎn)火觀察pet隔膜的可燃性。

對(duì)比例4：室溫下，在充滿氬氣的手套箱中將六氟磷酸鋰(lipf6)溶解于體積分?jǐn)?shù)為98％離子液體(pyr13tfsi)中，其中添加體積分?jǐn)?shù)為2％的碳酸亞乙烯酯(vc)，制備成鋰鹽濃度為0.3mol/l電解液，分別與三元正極(limn1/3ni1/3co1/3o2)、負(fù)極鋰片、pp隔膜組裝成cr2023扣式電池，進(jìn)行25℃0.1c恒電流充放電測(cè)試，電壓范圍2.75-4.3v。

實(shí)施例1：按照與對(duì)比例1相同的方法，滴加適量的離子液體溶劑于(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯/pet)纖維隔膜上，通過(guò)肉眼觀察兩者之間的浸潤(rùn)性能。

實(shí)施例2：按照與對(duì)比例2相同的方法，滴加5μl包含離子液體溶劑的電解液于pet隔膜的表面，通過(guò)接觸角測(cè)量?jī)x獲取其圖像信息，再由計(jì)算機(jī)對(duì)所 得的圖像進(jìn)行分析即可得到接觸角的具體數(shù)值。

實(shí)施例3：按照與對(duì)比例3相同的方法，不同之處在于將pet隔膜浸潤(rùn)于離子液體(pyr13tfsi)中，再通過(guò)點(diǎn)火槍直接點(diǎn)火觀察隔膜的可燃性。

實(shí)施例4：按照與對(duì)比例4相同的方法制備電解液，不同之處在于選用(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯/pet)纖維隔膜組裝成cr2023扣式電池進(jìn)行25℃0.1c恒電流充放電測(cè)試，電壓范圍2.75-4.3v。

圖1為pp隔膜與pet隔膜的實(shí)物對(duì)照?qǐng)D。圖2為對(duì)比例1和實(shí)施例1離子液體溶劑滴加于pp隔膜與pet隔膜兩張不同隔膜的浸潤(rùn)性對(duì)比圖。結(jié)果顯示，相較傳統(tǒng)的pp聚烯烴隔膜，pet隔膜滲透離子液體的速度非?？?，說(shuō)明離子液體與無(wú)紡布隔膜的浸潤(rùn)性能較好。圖3為對(duì)比例2和實(shí)施例2包含離子液體溶劑的電解液滴加于兩張不同隔膜的接觸角對(duì)比圖。結(jié)果顯示，包含離子液體溶劑的電解液在pp隔膜上的接觸角為60°，浸潤(rùn)性不好；相反滴加于pet隔膜上，快速鋪展開(kāi)，完全潤(rùn)濕，親液性能好，由于無(wú)紡布大多數(shù)都是極性較強(qiáng)的聚合物，而離子液體也是有陰、陽(yáng)離子組成的極性離子化合物，兩則具有一定的相容性，因此無(wú)紡布對(duì)離子液體的浸潤(rùn)性能良好。

圖4為對(duì)比例3和實(shí)施例3pet隔膜浸泡于pc和pyr13tfsi溶劑中的燃燒性能對(duì)比圖。pet隔膜浸泡離子液體pyr13tfsi后，用明火直接接觸不發(fā)生燃燒，如圖4中a所示；而浸泡pc有機(jī)溶劑后，明火點(diǎn)燃直接燃燒，如圖4中b所示；說(shuō)明pet在離子液體溶劑體系，具有更高的安全性。

圖5為對(duì)比例4和實(shí)施例4的離子液體電解液分別與兩種不同隔膜組裝成cr2023扣式電池的恒電流充放電曲線圖。由圖5可知，包含離子液體的電解液在pp隔膜的充放電過(guò)程中，由于極差較大，電壓上升和下降較快，充電和放電 克容量分別為89.5mah·g^-1、7.7mah·g^-1；相反，包含離子液體的電解液在pet隔膜的電性能較好，充放電克容量分別為189.1mah·g^-1、153.1mah·g^-1。說(shuō)明離子液體電解液與pet的浸潤(rùn)性較好，能有效的改善電池的電化學(xué)性能。

本發(fā)明并不僅僅限于說(shuō)明書(shū)和實(shí)施方式中所描述，因此對(duì)于熟悉領(lǐng)域的人員而言可容易地實(shí)現(xiàn)另外的優(yōu)點(diǎn)和修改，故在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念的精神和范圍的情況下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)、代表性的設(shè)備和這里示出與描述的圖示示例。