[發明專利]一種適用于鈦酸鋰電池的新型電解液體系

在審

• 申請號: 201210580802.5
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN103682437A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 劉楊;王辰云;王德宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0569
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司 31266
• 代理人: 馬莉華;祝蓮君

技術領域

本發明屬于電化學儲能技術領域，涉及到一種適用于鈦酸鋰電池的新型電解液體系。

背景技術

隨著全球經濟的高速發展，傳統化石能源的采集和利用難以滿足現代經濟發展的需求，并帶來一系列社會及環境問題，已成為世界范圍內亟待解決的現實和戰略問題，因此開發利用可再生能源在可持續發展的能源體系的建立、能源生產和消費方式的進步、全球經濟發展和環境保護等方面具有深遠意義。目前可供人類利用的新能源類型主要有太陽能、風能和潮汐能等，共同特點在于分布廣泛，環境友好，可再生，同時也有一定的波動性和隨機性，不能直接儲存利用，需要使用適合的儲能技術對其進行儲存和管理，其中二次電池是最重要的儲能技術之一。目前主要應用的二次電池種類中，相較于傳統的鉛酸電池、鎳鎘電池和鎳氫電池等，鋰離子電池具有無記憶效應、環境友好、工作電壓和能量密度高以及循環壽命長等優點，在世界范圍內受到了廣泛的重視和應用。

安全性好、長壽命和高容量是儲能電池和動力電池最重要的指標。傳統的碳負極材料嵌鋰電位較低，易產生鋰枝晶；循環過程中形變較大，導致容量衰減；插鋰狀態下熱穩定性較低，具有一定的安全隱患。相對于傳統的碳負極材料，鈦酸鋰的嵌鋰電位較高，不易產生鋰枝晶；充放電過程中幾乎無形變，循環性能優良；材料內部離子擴散速率快且原料無毒，綠色環保，是最受關注的新一代負極材料。

然而實際應用中發現鈦酸鋰電池在循環及儲存過程中脹氣現象明顯，導致容量衰減嚴重。因此，研發可以有效抑制脹氣現象的、適用于鈦酸鋰電池的電解液體系，可以有效推動鈦酸鋰電池在儲能和動力電池領域的應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種適用于鈦酸鋰電池的新型電解液體系，可以有效抑制鈦酸鋰電池脹氣現象。

本發明的第一方面，提供一種電解液體系，包含電解質和溶劑，所述溶劑為醚類溶劑與碳酸酯類溶劑的混合溶劑,所述醚類溶劑與碳酸酯類溶劑的質量比例為(1-x):x，其中0＜x≤0.9；其中，所述碳酸酯類溶劑為環狀碳酸酯類溶劑、或環狀碳酸酯類溶劑與鏈狀碳酸酯類溶劑的混合溶劑，所述環狀碳酸酯類溶劑與鏈狀碳酸酯類溶劑的質量比例為(1-y):y，其中0＜y≤0.9。

在另一優選例中，所述環狀碳酸酯類溶劑為碳酸丙烯酯PC、氟代碳酸乙烯酯中的一種或兩種的混合溶劑；和/或

所述鏈狀碳酸酯溶劑為碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙酯EMC中的一種或兩種以上（包括兩種）的混合溶劑。

在另一優選例中，所述醚類溶劑為：

H₃C(CH₂)_n-O(CH₂CH₂O)_m-(CH₂)_nCH₃、氟代的H₃C(CH₂)_n-O(CH₂CH₂O)_m-(CH₂)_nCH₃、二惡烷、三惡烷、1,3-二惡烷、γ-羥基丁酸內酯、三聚乙醛、桉樹腦、四氟乙基-環己基醚、甲基-4-(1,1,2,2-四氟乙氧基)苯甲酸酯、乙基-4-(1,1,2,2-四氟乙氧基)苯甲酸酯、四氟乙基-4-甲基苯基醚、四氟乙基苯甲基醚、4-(1,1,2,2-四氟乙氧基)氯苯、1,3-(1,1,2,2-四氟乙氧基)苯、1,4-(1,1,2,2-四氟乙氧基)苯中的一種或兩種以上（包括兩種）的混合溶劑，

式中，m=0～10，n=0～10。

在另一優選例中，n為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。

在另一優選例中，m=1～6。

在另一優選例中，n=0～4，較佳地，為1~4。

在另一優選例中，m=2～4。

在另一優選例中，n=2～3。

在另一優選例中，所述電解質選自：LiPF₆、LiBF₄、LiCF₃SO₃、LiODFB、LiN(SO₂CF₃)₂中的一種或其組合。

在另一優選例中，所述醚類溶劑與碳酸酯類溶劑的質量比例為(1-x):x，其中0＜x≤0.8。

在另一優選例中，所述電解液中還包含添加劑，所述添加劑選自：