[發(fā)明專利]一種改善電池高溫性能的非水電解液離子液體添加劑

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110187776.5
• 申請日: 2011-07-06
• 公開（公告）號: CN102867989A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設計）人: 張鎖江;王梅嶺;蔡迎軍;孫敏倩;張亮;常嵩
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種非水電解液離子液體添加劑，特別涉及一種用于改善鋰離子電池高溫條件下安全性能的非水電解液離子液體添加劑。

背景技術

鋰離子電池憑借其自身的綜合優(yōu)勢正在走進一個更為龐大的產(chǎn)業(yè)群——汽車動力電池領域。非水電解液作為鋰電池內(nèi)離子運動的載體，它的每一次進步都有力地推動了鋰離子電池的應用和迅速發(fā)展，而且在可預見的未來動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，電解液材料仍將在鋰電池的發(fā)展中扮演非常關鍵的角色。常見的有機溶劑主要有：碳酸乙烯酯EC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸二乙酯DEC、碳酸二甲酯DMC、碳酸丙烯酯PC等。而有機溶液普遍具有電導性差的缺點(即電阻大)，在短路和超負荷的工作下，大電流將快速引起電池內(nèi)部放熱，引發(fā)電解液燃燒；而在過充、過放的情況下，電解液被氧化或還原，產(chǎn)生大量氣體，使密封的鋰離子電池甚至有爆炸的危險！另外，電池內(nèi)部升溫與電池反應的加劇是一對正反饋惡性循環(huán)，導致電池短時間內(nèi)燃燒或爆炸。提高電池高溫性能添加劑的加入可以使易燃有機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，同時也增加電解液自身的熱穩(wěn)定性，避免電池在過熱條件下的燃燒或爆炸。離子液體的加入可以有效改善鋰離子電池在高溫條件下的安全性能，提高電池在高溫條件下的循環(huán)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種非水電解液添加劑，可以有效改善鋰離子電池在高溫條件下的安全性能，提高電池在高溫條件下的循環(huán)性能。

本發(fā)明一種改善電池高溫性能的非水電解液添加劑，是一系列咪唑類離子液體，其陰離子可以是PF₆^-、BF₄^-、TFSI^-、FSI^-、BOB^-、TSAC^-等。

本發(fā)明提供的離子液體添加劑，其特征在于：所述的離子液體添加劑陽離子有如下結構，并且其在鋰電池電解液中的比重含量為1％-10％；

上述結構中取代為一元、二元或三元取代，并且，R₁、R₂、R₃分別獨立選自碳原子在0-10間的烷基、烷氧基、芳香基；尤其分別獨立選自以下基團：甲基、乙基、丙基、乙烯基、烯丙基、亞乙烯基、苯基、苯甲基或芐基。

上述的添加劑選自以下幾種物質(zhì)中的至少一種：1-乙烯基-3-烯丙基咪唑、1-亞乙烯基-3-烯丙基咪唑、1-苯基-3-烯丙基咪唑、1-芐基-3-烯丙基咪唑、2-苯基-1-甲基咪唑、2-亞乙烯基-1-乙基咪唑、2-乙烯基-1-苯基咪唑、2-苯基咪唑、2-乙烯基咪唑、2-烯丙基咪唑、2-亞乙烯基咪唑；

上述離子液體添加劑，其陰離子可以是PF₆^-、BF₄^-、TFSI^-、FSI^-、BOB^-、TSAC^-等其中的任一種。

本發(fā)明提供一種可以有效提高鋰電池在高溫條件下的安全及循環(huán)性能的離子液體添加劑，既有效保證了電池在高溫狀態(tài)下的安全性能，同時又對電池性能影響很小，可以很好滿足廣大消費者對電池高溫安全性能的需求。

具體實施方式

下面結合實施例進一步敘述本發(fā)明。具體實施例不限制本發(fā)明的權利要求。

實施例1

將碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸甲乙酯(EMC)以1∶1∶1的比例混合，配成混合溶劑。取混合溶劑的99份，加入1份本發(fā)明添加劑1-乙烯基-3-烯丙基咪唑雙三氟甲基黃酰亞胺鹽，加入一定量的LiPF₆，使其配制為1M的電解液。

在手套箱中配置電解液，手套箱中水分控制在≤5PPM，將碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)和1-乙烯基-3-烯丙基咪唑雙三氟甲基黃酰亞胺鹽混合均勻，然后加入LiPF₆，使其成為1M的溶液，制備出本發(fā)明的電解液。

以電解液的重量為基準，該添加劑的成分為：1-乙烯基-3-烯丙基咪唑雙三氟甲基黃酰亞胺鹽，1wt％。

實施例2

將碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸甲乙酯(EMC)以1∶1∶1的比例混合，配成混合溶劑。取混合溶劑的97份，加入3份本發(fā)明添加劑1-乙烯基-3-烯丙基咪唑雙三氟甲基黃酰亞胺鹽，加入一定量的LiPF₆，使其配制為1M的電解液。