[發明專利]鋰離子電池及其電解液

在審

• 申請號: 201310047249.3
• 申請日: 2013-02-05
• 公開（公告）號: CN103178300A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 王阿忠;付成華;趙豐剛;儲春波;葉士特
• 申請（專利權）人: 寧德新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0569
• 分類號: H01M10/0569
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 王基才;王冬華

技術領域

本發明屬于鋰離子電池領域，更具體地說，本發明涉及一種鋰離子電池及其電解液。?

背景技術

與其它可充電電池相比，鋰離子電池具有能量密度高、電壓高、循環壽命長等優點，因此在各領域得到了廣泛的應用。目前，商業化的鋰離子電池電解液是通過將LiPF₆溶解在碳酸酯中制備而成的，但碳酸酯是一類易燃化學品，這也就意味著上述鋰離子電池在使用過程中存在著安全隱患，特別是在大規模的應用中將會引起嚴重的后果，以致于安全性能成為了制約鋰離子電池在動力電池組以及儲能方面應用的關鍵因素之一。?

為了解決鋰離子電池的電解液溶劑具有可燃性帶來的安全隱患，目前主要是從改善電解液方面著手，其中常用的方法是在電解液中添加阻燃劑，以使電解液不易燃燒。現有技術中關于阻燃劑的研究主要包括有氟化醚、離子液體和機磷化合物等，然而，這些阻燃劑在鋰離子電池體系中的應用都不夠理想，各自存在不同的缺點：1、氟化醚與離子液體不僅價格昂貴，而且與電池的兼容性差，會降低電池的性能；2、有機磷化合物雖然因具有阻燃性強、介電常數高、價格便宜等優點而適合作為鋰離子電池的阻燃劑或共溶劑使用，但是其與石墨負極的兼容性差，電解液可燃性的降低要以犧牲電池性能為代價，至少現有研究中嘗試過的磷酸三甲酯、乙氧基單元的磷酸酯以及一種或一種以上磷酸酯的組合等都存在上述問題。?

有鑒于此，確有必要提供一種新型的鋰離子電池電解液，以改善鋰離子電池的安全性能而不降低電池的其他性能。?

發明內容

本發明的目的在于：提供一種具有較高安全性能的鋰離子電池及其電解液，同時有效解決電解液與隔離膜的浸潤性問題及與電極材料的兼容性問題。?

為了實現上述發明目的，發明人經潛心研究，發現了一類具有阻燃特性、且與隔離膜和電極材料都具有較好兼容性的化合物。根據研究結果，本發明提供了一種鋰離子電池電解液，其中含有鋰鹽和非水有機溶劑，所述非水有機溶劑中含有具有以下結構式的膦酰二氟類化合物，?

其中，R是碳原子數為1~6的直鏈烷基或支鏈烷基，或是碳原子數為6~12的芳基。?

作為本發明鋰離子電池電解液的一種改進，所述膦酰二氟類化合物在非水有機溶劑中的重量百分含量為5%~30%。?

作為本發明鋰離子電池電解液的一種改進，所述非水有機溶劑中還含有環狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯。?

作為本發明鋰離子電池電解液的一種改進，所述環狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯選自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸丁烯酯、二乙基碳酸酯、二丙基碳酸酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、乙酸乙酯、γ-丁基內酯、甲酸丙酯、乙酸丙酯中的一種或幾種的組合。?

作為本發明鋰離子電池電解液的一種改進，所述非水有機溶劑中優選含有碳酸丙烯酯。?

作為本發明鋰離子電池電解液的一種改進，所述鋰鹽選自LiPF₆、LiBF₄、LiBOB、LiClO₄、LiAsF₆、LiN(C_xF_2x+1SO₂)(C_yF_2y+1SO₂)、LiCF₃SO₃、Li(CF₃SO₂)₂N中的一種或幾種的組合，其中，LiN(C_xF_2x+1SO₂)(C_yF_2y+1SO₂)的x，y為自然數。?

作為本發明鋰離子電池電解液的一種改進，所述鋰鹽的濃度為0.7mol/L~1.5mol/L。?

作為本發明鋰離子電池電解液的一種改進，所述非水有機溶劑中還可以含?有碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙磺酸內酯、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、亞硫酸乙烯酯、亞硫酸丙烯酯、1,3-（1-丙烯-）磺內酯、丁二腈、己二腈、環丁砜、環丁烯砜和氟苯中的一種或其組合。?

作為本發明鋰離子電池電解液的一種改進，所述非水有機溶劑中優選還含有氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙磺酸內酯、碳酸亞乙酯、己二腈、丁二腈中的一種或幾種的組合。?