[發明專利]一種防過充的鋰離子電池電解液

有效

• 申請號: 201410487259.3
• 申請日: 2014-09-22
• 公開（公告）號: CN104241685A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 陳俊彩;王峰;秦虎;袁翔云;錢春峰;吳欽
• 申請（專利權）人: 張家港市國泰華榮化工新材料有限公司
• 主分類號: H01M10/056
• 分類號: H01M10/056
• 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

本發明屬于電化學技術領域，具體涉及一種防過充的鋰離子電池電解液。

背景技術

鋰離子二次電池由于兼具高比能量和高比功率的顯著優勢，被認為是最具發展潛力的動力電池體系。但近年來發生的動力電池熱失控事故極大地打擊了消費者接受電動汽車的信心，阻礙了電動汽車產業的發展。因此，安全問題是大型鋰離子電池無法商業化的最大障礙。其中，過充電是引發鋰離子電池不安全行為的最危險因素之一。

當鋰離子電池過充時，由于電池電壓隨極化增大而迅速上升，勢必引發正極活性物質結構的不可逆變化以及電解液的氧化分解，進而產生大量的氣體并放出大量的熱，致使電池內壓和溫度急劇上升，存在爆炸、燃燒等不安全隱患，同時，處于過充狀態的碳負極表面也會因金屬鋰的沉積而降低其安全性。目前，鋰離子電池的過充電保護一般通過在電池殼外部安裝電流中斷裝置、防爆安全閥和正溫系數電阻器(PTC)開關等以防止電池過充。這些方法雖有效果但并不能徹底解決電池過充的問題。通過添加劑來實現電池的過充電保護，具有用量小、效果明顯的特點，而且可以簡化電池制造工藝，降低電池生產成本。在鋰電池防過充電解液專利中，主要采用兩種類型(電聚合和氧化還原型)防過充添加劑來提高電池過充安全性能，如聯苯、環己基苯，這兩種電聚合添加劑雖可以有效抑制電池過充，但其的加入會損害電池的循環性能。而二茂鐵及其衍生物、茴香苯及其衍生物等氧化還原型添加劑，雖過充保護機制可逆但由于其較低的氧化電勢，未能達到鋰離子電池正常工作電壓4.2V就發生氧化還原反應，往往限制了其在不同電池材料體系的鋰離子電池中的大規模使用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種對鋰離子電池性能影響小、防過充效果明顯的電解液。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種防過充的鋰離子電池電解液，由有機溶劑、鋰鹽和添加劑組成，所述的添加劑包括添加劑A，所述的添加劑A的質量占所述的電解液的質量的0.1％～30％，所述的鋰鹽的濃度為0.1～2mol/L，所述的添加劑A的結構式為

其中：

R1、R2、R3、R4獨立地選自烷基、烷氧基、烯烴基、鹵代烷基、鹵代烷氧基、鹵代烯烴基、羥基、羧基、醚氧基、鹵素中的任一種，其中，鹵素為F、Cl或Br，鹵代為部分取代或全取代。

優選地，所述的添加劑A的質量占所述的電解液的質量的1.5％～3％。

優選地，所述的R1、R2、R3、R4獨立地選自氫、烷基、鹵素中的任一種。

優選地，所述的添加劑A為(4-甲基鄰苯二甲酸酐)或(4,5-二氟鄰苯二甲酸酐)。

優選地，所述的有機溶劑為環狀酯和/或鏈狀酯的混合物。

進一步優選地，所述的環狀酯為選自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、γ-丁內酯(GBL)、碳酸亞丁酯(BC)中的一種或多種的組合；所述的鏈狀酯為選自碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲基乙基酯(EMC)中的一種或多種的組合。

進一步優選地，所述的有機溶劑為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲基乙基酯(EMC)的混合物，其中，所述的碳酸乙烯酯(EC)、所述的碳酸二甲酯(DMC)、所述的碳酸甲基乙基酯(EMC)的質量比為1：0.8～1.2：0.8～1.2。

優選地，所述的鋰鹽為LiPF₆(六氟磷酸鋰)、LiBF₄(四氟硼酸鋰)、LiAsF₆(六氟砷酸鋰)、LiClO₄(高氯酸鋰)、LiN(SO₂CF₃)₂(二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰)、LiN(SO₂C₂F₅)₂(二(五氟乙基磺酰)亞胺鋰)、LiFSI(二(氟磺酸酰)亞胺鋰)、LiSO₃CF₃(三氟甲基磺酸鋰)中的一種或多種。

優選地，所述的鋰鹽的濃度為0.9～1.2mol/L。

優選地，所述的添加劑還包括其他添加劑，所述的其他添加劑的濃度為0.1～0.5mol/L。

進一步優選地，所述的其他添加劑為聯苯(BP)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸亞乙烯酯(VC)、碳酸乙烯亞乙酯(VEC)、1、3-丙磺酸內酯(PS)、1、4-丁磺酸內酯(BS)、1、3-(1-丙烯)磺內酯(PST)、亞硫酸乙烯酯(ESI)、硫酸乙烯酯(ESA)中的一種或多種。