[發明專利]防過充阻燃電池電解液

在審

• 申請號: 201410474938.7
• 申請日: 2014-09-17
• 公開（公告）號: CN104218258A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發明（設計）人: 陳世彬;薛利
• 申請（專利權）人: 宜春金暉新能源材料有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567
• 代理公司: 宜春贛西專利代理事務所 36121
• 代理人: 朱兵

技術領域：

本發明涉及一種電池電解液，特別是一種防過充阻燃電池電解液。?

背景技術：

隨著便攜式電子設備、混合動力車、電動汽車以及空間技術等的迅猛發展，二次電池在容量、循環壽命、安全性等方面提出了更高的要求。但鋰離子電池因本身內部材料性能活潑，當電池過充電時碳電極表面易析出金屬鋰結晶而引起短路、熱失控等,因而給電池、特別是動力電池造成很大的安全隱患。提高電池的安全性能是鋰電研究的重點之一。防過充的聯苯及環己基苯化合物已經作為鋰離子電池電解液常規用添加劑。但聯苯和環己基苯副作用也比較明顯，比如增加鋰離子電池的內阻，降低電池的循環性能。?

引入三聯苯以及氫化三聯苯化合物，如氫化三聯苯在世界上公認一種熱穩定性好，凝固點低(-30℃)，無毒，無臭，無公害，不污染環境，可在(-10～350℃)溫度范圍內長期液相使用的高溫熱載體。氫化三聯苯兼有聯苯、環己基苯功能基團，三聯苯比聯苯多一個基團，提高電池耐壓性能。與本發明的磷腈系阻燃劑協同作用，提高電池安全性能。?

在提高鋰電安全性能方面，添加一些高沸點、高閃點和不易燃的溶劑可改善鋰電池的安全性。氟代有機溶劑具有較高的閃點、不易燃等特點，將其加入到有機電解液中有助于改善電池在受熱、過充放電等狀態下的安全性能。但能夠選用的價格合適的添加劑比較少。?

傳統的鹵系阻燃劑在燃燒時發煙量大，并產生有毒氣體，除氟外其它鹵系比較少適合鋰電需求；無機阻燃劑燃燒時發煙量很低，且不產生有毒氣體，但添加量較大，常會影響制品的物性和機械性能，不適合溶解在鋰電電解液中，或者不適合鋰電引入雜質需求；磷系阻燃劑發煙量小，但大多為低分子量的磷酸酯，通常為液體，揮發性大，耐熱性不高；氮系阻燃劑單獨使用時，阻燃效果較差。當氮系阻燃劑與磷系阻燃劑復配或同時含有N-P的化合物作阻燃劑時，由于N-P的協同作用，顯示出良好的阻燃性能，其發煙量小，可自熄，不產生有毒氣體。?

N-P系阻燃劑復配使用時，磷腈熱分解時吸熱是冷卻機理，首先是N系阻燃劑受熱分解產生的氣體與P系阻燃劑分解生成的焦磷酸保護膜形成磷一碳泡沫隔熱層。其次是磷的氧化物與氮的氧化物形成一種與焦化炭結成的漿糊狀覆蓋物，中斷燃燒的連鎖反應。在磷腈阻燃物受熱時放出CO₂、NH₃、N₂、H₂0等氣體，阻斷了氧的供應，實現了阻燃增效和協同的目的，且聚合物燃燒時有PO·形成，它可與火焰區域中的H·、HO·自由基結合，起到抑制火焰的作用，這是終止鏈反應機理。?

目前市場上，還未有N-P系阻燃劑及其復配物，應用于鋰電池及其電解液方面。?

發明內容：

本發明提供一種防過充阻燃電池電解液，在其電池的電解液配方中，添加功能添加劑，作為固體電解液界面(SEI膜)層的組分，提高電解液的防過充性能，?提高阻燃性能，從而解決鋰電池的安全問題。且不影響電池高低溫及循環性能，具有良好的防過充性能和阻燃作用。?

本發明一種防過充阻燃電池電解液，包括非水有機溶劑、鋰鹽、成膜及防過充添加劑，其特征是：還包括功能添加劑，所述功能添加劑的分子式為：?

上式中，R₁-R₆可以是分別獨立地選自氫、鹵素、烷基、烷氧基、鹵代烷基、鹵代烷氧基、烯烴基、鹵代烯烴基、苯基、鹵代苯基、聯苯基、鹵代聯苯基、鹵代三苯基、酯基、氰基中的一種或幾種，其中：鹵素選自氟或氯；優選為氟。?

本發明所述功能添加劑占所述電解液的質量百分比為0.05-15wt％。?

本發明所述的防過充阻燃電池電解液，其特征是所述電解液包括1)70-90wt％的有機溶劑，2)8-20wt％的鋰鹽，3)0.05％-15wt％的添加劑。?

本發明所述功能添加劑優選為碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯、聯苯、環己基苯、三聯苯、氫化三聯苯、1,3-丙烷磺酸內酯、1,3-丙烯磺內酯或磷睛衍生物中的一種或兩種或兩種以上的混合。?

本發明所述功能添加劑進一步優選為三聯苯、氫化三聯苯、磷腈及其衍生物。?

本發明所述的防過充阻燃電池電解液，其所述鋰鹽為六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰、六氟砷酸鋰、高氯酸鋰、三氟甲基磺酸鋰中的一種或幾種。?