[發明專利]鈦酸鋰電池及其電解液

有效

• 申請號: 201210397501.9
• 申請日: 2012-10-19
• 公開（公告）號: CN102903956A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 許杰;戴曉兵
• 申請（專利權）人: 珠海市賽緯電子材料有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525;H01M4/485
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 王賢義

技術領域

本發明涉及一種鈦酸鋰電池及其電解液。

背景技術

目前商品化的鋰離子電池負極材料大多是嵌鋰碳材料，由于嵌鋰后碳電極的電位與金屬鋰的電位很接近，當電池過充時，碳電極表面易析出金屬鋰，它與電解液反應產生可燃氣體混合物，因而給電池、特別是動力電池造成很大的安全隱患。同時，石墨電極還存在電解液的共嵌入問題，這也將影響電極的循環穩定性。因此，尋找比碳負極在稍正的電位下嵌入鋰、廉價易得、安全可靠的新型負極材料是必要的。其中低電位過渡金屬氧化物及復合氧化物作為鋰離子電池的負極材料引起了人們的廣泛注意，鈦酸鋰(Li₄Ti₅O₁₂)是其中廣受關注的材料之一。Li₄Ti₅O₁₂相對于鋰電極的電位為1.55V，理論比容量為175mAh/g，實際比容量150～160mAh/g。在Li?嵌入或脫出過程中，晶型不發生變化，體積變化小于1%，因此被稱為“零應變材料”，這具有重要意義，能夠避免充放電循環中由于電極材料的來回伸縮而導致結構的破壞，從而提高電極的循環性能和使用壽命，減少了隨循環次數增加而帶來比容量大幅度的衰減，使Li₄Ti₅O₁₂具有比碳負極更優良的循環性能。在25℃下，Li₄Ti₅O₁₂的化學擴散系數為2×10^-8cm2/s，比碳負極材料中的擴散系數大一個數量級，高的擴散系數使得該負極材料可以快速、多循環充放電。但是，在實際應用中發現，以鈦酸鋰為負極的電池在高溫時容易脹氣，此種現象針對軟包裝電池尤為明顯。經研究，人們普遍認為其原因在于鈦酸鋰中含有微量雜質，在高溫時起到催化溶劑分解產氣的作用。經我們的研究發現，通過電解液的改進是可以解決這一問題的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種能抑制鈦酸鋰電池產氣以避免電池在高溫時脹氣的鈦酸鋰電池及其電解液。

本發明一種鈦酸鋰電池用電解液所采用的技術方案是：本發明包括鋰鹽、有機溶劑以及添加劑，所述添加劑包括雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、二氟草酸硼酸鋰(LiODFB)、1,3-丙烷磺內酯(PS)中的一種或多種組合，所述添加劑的使用質量相當于所述鋰鹽和所述有機溶劑總質量的1%~5%。

所述添加劑的使用質量相當于所述鋰鹽和所述有機溶劑總質量2%-3%。

所述鋰鹽為六氟磷酸鋰(LiPF₆)、四氟硼酸鋰(LiBF₄)、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰(LiN(CF₃SO₂)₂)中的任意一種或是其中的幾種混合使用，所述鋰鹽的濃度為0.5M-1.5M。

所述有機溶劑為鏈狀和環狀碳酸酯類、羧酸酯類、醚類及雜環化合物的一種或多種。

本發明一種鈦酸鋰電池所采用的技術方案是本發明包括負極材料、電解液鋰鹽、有機溶劑以及添加劑，所述添加劑包括雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、二氟草酸硼酸鋰(LiODFB)、1,3-丙烷磺內酯(PS)中的一種或多種組合，所述添加劑的使用質量相當于所述鋰鹽和所述有機溶劑總質量的1%~5%，它還包括負極材料，所述負極材料為鈦酸鋰(Li₄Ti₅O₁₂)。

本發明的有益效果是：由于本發明電解液中加入了雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、二氟草酸硼酸鋰(LiODFB)、1,3-丙烷磺內酯(PS)中的一種或多種組合添加劑，上述物質的加入可使得鈦酸鋰電池的表面形成優良的SEI膜，能阻止電解液與負極為鈦酸鋰材料的直接接觸，因此可以有效抑制鈦酸鋰電池的產氣，所以本發明能抑制鈦酸鋰電池產氣以避免電池在高溫時脹氣。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明及其有益效果進行解釋和說明，但并不是作為對本發明的限制。

實施例一：