[發明專利]一種非水電解液及鈦酸鋰電池

有效

• 申請號: 201310372780.8
• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN103401021A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 甘朝倫;鄭軍偉;袁翔云;陳曉琴;錢臻程;李懷明;王婷婷;趙世勇;方劍慧
• 申請（專利權）人: 輕工業化學電源研究所;張家港市國泰華榮化工新材料有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 孫仿衛;汪青

技術領域

本發明屬于材料技術領域，具體涉及一種非水電解液及鈦酸鋰電池。

背景技術

目前，商品化的鋰離子電池負極材料大多采用可嵌脫鋰的碳材料，碳材料作為鋰離子電池負極材料存在一些缺點：碳負極電位與金屬鋰的電位很接近，在電池過充時容易在負極表面析鋰，同時生成鋰枝晶刺穿隔膜，引起電池內部短路發生燃燒、爆炸，使鋰離子電池在使用時存在很大的安全隱患。

為了提高鋰離子電池的安全性，尋找嵌脫鋰電位比碳負極稍正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。尖晶石型鈦酸鋰被稱為“零應變”電極材料，在充放電過程中，在鋰離子的嵌入-脫嵌過程中，都為尖晶石結構，且晶格常數變化很小，體積變化幾乎不發生變化，使鈦酸鋰電池具有很好的循環性。同時，Li₄Ti₅O₁₂電極電位在1.55V?vsLi+/Li，其嵌脫鋰電位較高，避免了金屬鋰的析出。此外，鋰離子在鈦酸鋰中的擴散系數為2×10^-8cm²/s，比碳負極材料大一個數量級，充放電速度很快，同時，Li₄Ti₅O₁₂還具有抗過充能力好、熱穩定性和安全性好等優點，這是電動汽車等領域所需求的特性。

但是，鈦酸鋰電池與普通電池相比，在電池循環過程容易發生氣脹，這主要是由于鈦酸鋰電池在循環過程中，鈦酸鋰負極和電解液溶劑的本征界面會發生反應，主要是電解液溶劑中的烷基碳酸酯會發生脫羧基、脫羰基和脫氫反應，產生H₂、CO、CO₂等氣體。現有技術中，通常是通過對鈦酸鋰電池的電極材料的改進來解決氣脹的問題，但是該種方法比較復雜。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠抑制鈦酸鋰電池氣脹的非水電解液。

本發明所要解決的另一技術問題是提供一種采用上述電解液的鈦酸鋰電池。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種非水電解液，包括鋰鹽、溶劑和添加劑，所述的添加劑包括添加劑A和添加劑B，其中，所述的添加劑A占所述的電解液的質量百分比為0.01～10%，所述的添加劑B占所述的電解液的質量百分比為0.01～10%，

所述的添加劑A的結構式為其中，R₁、R₂、R₃獨立為C₁至C₃的烷基，R₄為C₁至C₅的直鏈或支鏈的烷基；

所述的添加劑B的化學式為CH₃O(CH₂CH₂O)_mCH₃，其中，m為1至6的整數。

其中，當R₄有1個C時，為CH2；當R₄有4個C時，可以為或者為

優選地，所述的添加劑A為

優選地，所述的添加劑B為

優選地，所述的添加劑A占所述的電解液的質量百分比為1～3%，所述的添加劑B占所述的電解液的質量百分比為1～3%。

優選地，每1L所述的溶劑中溶解1.0～1.5mol的所述的鋰鹽。

優選地，所述的鋰鹽選自LiPF₆、LiBF₄、LiAsF₆、LiClO₄、LiN(SO₂CF₃)₂、LiN(SO₂F)₂、LiN(SO₂C₂F₅)₂、LiSO₃CF₃、LiC₂O₄BC₂O₄、LiF₂BC₂O₄、LiN(SO₂F)₂中的一種或多種。