[發(fā)明專利]一種可在鋰表面成膜的水體系鋰電池電解液無(wú)效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 200810052011.9 | 申請(qǐng)日： | 2008-01-07 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN101483254A | 公開（公告）日： | 2009-07-15 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 丁飛;張晶;楊凱 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十八研究所 |
| 主分類號(hào)： | H01M10/36 | 分類號(hào)： | H01M10/36;H01M10/40;H01M10/02;H01M6/02;H01M6/04;H01M6/16 |
| 代理公司： | 天津市鼎和專利商標(biāo)代理有限公司 | 代理人： | 李 鳳 |
| 地址： | 300381天津*** | 國(guó)省代碼： | 天津;12 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 表面 水體 鋰電池 電解液 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于水體系鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種可在鋰表面成膜的水體系鋰電池電解液。
背景技術(shù)
金屬鋰電池具有極高的比能量和比容量，長(zhǎng)期來一直是新能源研究的重點(diǎn)。鋰電池所采用的電解液體系主要是非水電解液體系，即將有機(jī)或無(wú)機(jī)鋰鹽溶于一些有機(jī)溶劑中形成電解液，采用非水電解液體系的鋰電池已經(jīng)有多種商品化產(chǎn)品，已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是非水體系往往存在以下一些問題：由于有機(jī)體系電解液的離子導(dǎo)電性不良而導(dǎo)致電池的高功率性能較差；有機(jī)體系受溫度影響明顯而導(dǎo)致電池的高低溫性能不好；有機(jī)體系電解液的制備要求嚴(yán)格，成本較高；有機(jī)體系電解液環(huán)境友好性不理想，往往含有有毒成分等。
而水性體系的鋰電池的電解液采用了水溶液體系，水溶液體系的電解液具有較高的電導(dǎo)率適合高功率放電；耐高低溫性能良好；成本低廉，環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，采用水溶液體系還可以制成以水為反應(yīng)物的的鋰水電池，在航海等領(lǐng)域中水的重量可以不計(jì)，所以該類電池具有極高的比能量和比容量，在航海應(yīng)用中具有非常大的吸引力和廣闊前景，但因?yàn)榻饘黉嚂?huì)和水之間發(fā)生劇烈腐蝕反應(yīng)，容易發(fā)生燃燒或爆炸而造成危險(xiǎn)。
目前，公開的抑制金屬鋰在水溶液中的腐蝕反應(yīng)是在金屬鋰表面提前形成一層性能良好的鋰離子導(dǎo)通的保護(hù)膜，有了這層保護(hù)膜金屬鋰既可以在水溶液體系中放電工作，又能夠避免和水之間的電子傳遞，防止了腐蝕反應(yīng)的發(fā)生。但隨著金屬鋰放電過程的進(jìn)行，上述的這層膜會(huì)不可避免的發(fā)生破裂，保護(hù)膜的作用失效，露出膜層下面的金屬鋰和水溶液發(fā)生劇烈的腐蝕反應(yīng)，同樣容易發(fā)生燃燒或爆炸的危險(xiǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種防止鋰電池燃燒和爆炸的一種可在鋰表面成膜的水體系鋰電池電解液。
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
可在鋰表面成膜的水體系鋰電池電解液，包括堿、水和添加劑，其特點(diǎn)是：所述添加劑為含有(-CH2-O-CH2-)基團(tuán)的有機(jī)物及其衍生的有機(jī)鹽。
本發(fā)明還可以采用如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)：
可在鋰表面成膜的水體系鋰電池電解液，其特點(diǎn)是：所述添加劑基本結(jié)構(gòu)式為R1(-CH2-O-CH2-)R2，其中R1和R2為有機(jī)基團(tuán)，R1和R2中碳原子個(gè)數(shù)均在1-20內(nèi)，R1和R2中也可以包含O、P、N、S、F元素。
可在鋰表面成膜的水體系鋰電池電解液，其特點(diǎn)是：所述R1和R2可以包含一個(gè)或多個(gè)(-CH2-O-CH2-)基團(tuán)，R1和R2中也可以包含K、Na、Li元素。
可在鋰表面成膜的水體系鋰電池電解液，其特點(diǎn)是：所述堿的濃度為1.5M～15M摩爾每升，所述添加劑的含量為0.1～100克/升，電解液配制過程中可以適當(dāng)加熱以加快混濁或沉淀的溶解。
可在鋰表面成膜的水體系鋰電池電解液，其特點(diǎn)是：所述堿的濃度為7～12摩爾每升，所述添加劑的含量為0.5～10克/升。
可在鋰表面成膜的水體系鋰電池電解液，其特點(diǎn)是：所述堿為氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鋰中一種或多種混合物。
可在鋰表面成膜的水體系鋰電池電解液，其特點(diǎn)是：所述添加劑為二乙二醇或三乙醇胺。
本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：由于在水體系鋰電池電解液中添加了一種添加劑，該添加劑可以和金屬鋰發(fā)生界面反應(yīng)，在表面膜破裂處的金屬鋰上迅速成膜，顯著抑制金屬鋰和水的反應(yīng)、降低鋰水副反應(yīng)速度，減少由于金屬鋰表面膜破裂而引起的腐蝕放出氫氣和反應(yīng)熱，提高鋰電極的使用效率和電池安全性。
附圖說明
圖1為水體系鋰電池鋰表面保護(hù)膜破裂露出金屬鋰示意圖；
圖2本發(fā)明可在鋰表面成膜的水體系鋰電池電解液，抑制鋰腐蝕示意圖；
圖3是沒有能在鋰表面成膜的水體系鋰電池電解液，金屬鋰和水劇烈反應(yīng)放出大量氫氣和熱量示意圖；
圖4是實(shí)施例1中鋰電極循環(huán)伏安測(cè)試最大放電電流圖；
圖5是實(shí)施例2中鋰電極循環(huán)伏安測(cè)試最大放電電流圖。
圖中的標(biāo)號(hào)分別為：1.保護(hù)膜；2.金屬鋰；3.電解液中添加劑在鋰表面形成膜；4.金屬鋰和水劇烈反應(yīng)放出的大量氫氣和熱量。
具體實(shí)施方式
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