[發(fā)明專利]一種阻燃型鋰離子電池的電解液

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010615579.4
• 申請日: 2010-12-30
• 公開（公告）號: CN102082296A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 侯濤
• 申請（專利權(quán)）人: 東莞市杉杉電池材料有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/42
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務(wù)所有限公司 44228
• 代理人: 羅曉聰

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及鋰離子電池電解液技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種阻燃型鋰離子電池的電解液。

【背景技術(shù)】

鋰離子電池在過度充放電、短路或大電流長時間工作的情況下放出大量熱，這些熱量成為易燃電解液的安全隱患，可能造成災(zāi)難性熱擊穿，甚至電池的爆炸。因此，安全性問題已經(jīng)成為鋰離子電池市場創(chuàng)新的重要前提，特別是在電動汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用對電池的安全性提出更高、更新的要求。當(dāng)前動力電池已經(jīng)開始實現(xiàn)商業(yè)化規(guī)模，由于各廠家所采用的材料不同，電池也會有很大的區(qū)別。但是，無論采用什么正負(fù)極材料，使用現(xiàn)有體系的電解液，均存在漏液、易燃、易爆等危險，因此而制約了動力電池的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。有人形容說，開著一輛這樣的電動車，好比背著幾百公斤的炸藥包。所以，阻燃電解液的研究開發(fā)成為首當(dāng)其沖需要解決的技術(shù)難題。

對于阻燃電解液的研究開發(fā)，國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)都做了大量的工作，主要是通過阻燃添加劑來實現(xiàn)。阻燃添加劑的加入可以使易燃有機(jī)電解液變成難燃或不可燃的電解液，降低電池放熱值和電池自熱率，增加電解液自身的熱穩(wěn)定性，從而避免電池在過熱條件下的燃燒或爆炸。研究得比較多的主要是磷系阻燃劑，如常見的TMP(磷酸三甲酯)、TEP(磷酸三乙酯)、TPP(磷酸三苯酯)等。在《電源技術(shù)》2007年09期中也刊登有一篇《TEP和TPP用作鋰離子蓄電池電解液阻燃劑的研究》。但是，這些磷系阻燃劑的粘度較大，加入電解液后會很大程度上降低電導(dǎo)率，且電化學(xué)穩(wěn)定性差，如TMP會在碳負(fù)極表面發(fā)生類似于聚碳酸酯的還原分解，造成容量損失、電化學(xué)性能下降。就目前的研究結(jié)果來看，阻燃添加劑的不穩(wěn)定性和其自身的其它性能對電池性能會造成一定的負(fù)面影響，電池安全性的提高總是以犧牲電池性能為代價，這是大家都不希望的，也因此制約了動力電池的大規(guī)模發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就在于克服目前電解液產(chǎn)品中所存在的不足，提供一種阻燃型鋰離子電池的電解液。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案，該電解液包含：鋰鹽和有機(jī)溶劑，其特征在于：所述的電解液中還加入有以下三種阻燃添加劑：第一種添加劑：氟代碳酸酯；第二種添加劑：氟代苯；第三種添加劑：含氮含氟的有機(jī)化合物。

進(jìn)一步而言，上述技術(shù)方案中，所述的氟代碳酸酯在電解液中的含量為1-15％。

進(jìn)一步而言，上述技術(shù)方案中，所述的氟代苯在電解液中的含量為1-5％。

進(jìn)一步而言，上述技術(shù)方案中，所述的含氮含氟有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)式如下：

其中，R1和R2分子基團(tuán)是氫、氟原子，或者是碳分子數(shù)5以內(nèi)的烷基基團(tuán)；

R3和R4分子基團(tuán)是氫、氟、氯原子，或者是甲基、乙基。

進(jìn)一步而言，上述技術(shù)方案中，所述的含氮含氟有機(jī)化合物在電解液中的含量為1-10％。

采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明在現(xiàn)有電解液體系中加入氟代碳酸酯FEC，在一定程度上增大電解液體系的粘度，使其閃點降低；加入電化學(xué)性能比較穩(wěn)定的添加劑氟代苯，在一定程度上能夠增加電解液的不燃性，同時也能保證電解液體系的粘度適中；加入含氮含氟的有機(jī)化合物，在保證電解液電化學(xué)性能的基礎(chǔ)上，增加電解液不燃燒性。

具體實施例

實施例1

在充氬氣的手套箱中(H₂O＜10ppm)，將各有機(jī)溶劑按比例：碳酸乙烯酯(EC)∶碳酸二甲酯(DMC)∶碳酸甲乙酯(EMC)＝1∶1∶1(wt％)，鋰鹽為六氟磷酸鋰(LiPF₆)，其濃度為1M，占總重量的12.5％，添加劑氟代碳酸酯(FEC)的加入量在電解液中的重量比為3％，添加劑氟代苯(FB)加入量在電解液中的重量比為為2％。按上述量依次加入，充分?jǐn)嚢杈鶆颍缓笤偌尤牒砑觿〤NCH₂CHFCH₂CH₂CN，加入量在電解液中的重量比為3％，繼續(xù)充分?jǐn)嚢杓吹玫奖景l(fā)明的鋰離子電池電解液。

實施例2

在充氬氣的手套箱中(H₂O＜10ppm)，將各有機(jī)溶劑按比例EC∶DMC∶EMC＝1∶1∶1(wt％)，鋰鹽為六氟磷酸鋰(LiPF₆)，其濃度為1M，占總重量的12.5％，添加劑FEC的加入量在電解液中的重量比為為3％，添加劑FB加入量在電解液中的重量比為為2％。按上述量依次加入，充分?jǐn)嚢杈鶆?，然后再加入含氮含氟添加劑CNCH₂CHFCHFCH₂CN，加入量在電解液中的重量比為5％。繼續(xù)充分?jǐn)嚢杓吹玫奖景l(fā)明的鋰離子電池電解液。

比較例