[發明專利]一種鋰離子電池阻燃電解液的制備方法

在審

• 申請號: 201610047665.7
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN105514494A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 李麗;于文倩;趙成龍;王瑛;王龍;陳建偉;張慶朋;王超武
• 申請（專利權）人: 山東玉皇新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/056;H01M10/0525
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 張貴賓

技術領域

本發明涉及鋰離子電池領域，特別涉及一種鋰離子電池阻燃電解液的制備方法。

背景技術

電解液是鋰離子電池四大關鍵材料（正極、負極、隔膜、電解液）之一，號稱鋰離子 電池的“血液”，在電池中正負極之間起到傳導電子的作用，是鋰離子電池獲得高電壓、高比 能等優點的保證。但在鋰離子電池濫用或受熱的情況下，電解液極易燃燒、爆炸，這是影響 鋰離子電池用于電動車的主要問題之一。為了解決安全問題，可在電解液中加入阻燃添加 劑，降低電解液的燃燒性。

美國專利US6589697公布的鋰離子電解液采用了磷酸三甲酯（TMP）等磷酸酯類作 為電解液添加劑，來降低電解液的可燃性。但是這些添加劑大都具有高粘度，高的凝固點， 且作為阻燃添加劑使用時，添加10%以上才具有阻燃效果，而阻燃添加劑加入過多又會對 電池的性能產生較大的負面影響，因此，急需開發能在不影響鋰離子電池基本性能的基礎 上實現阻燃性能的電解液。

具有高沸點和高閃點的溶劑為電解液的主溶劑時，會相應的提高電解液的閃點， 使電解液難于點燃，A.Abouimrane等報道了以砜類溶劑為電解液制備的Li4Ti5O12/ LiMn2O4電池，循環性能良好且難點燃（.ElectrochemCommun，2009,11(5):1073- 1076.）。專利US0204857報道了以LiBF4為鋰鹽，10%~30%高閃點、高沸點的γ-BL+70%~90 %的EC為溶劑的阻燃電解液。高沸點、高閃點溶劑的加入提高了電解液的閃點，使電解液難 點燃，但不能使電解液的自熄時間降低。

發明內容

本發明的目的是提供一種鋰離子電池阻燃電解液的制備方法，使電解液具有難于 點燃、自熄時間短，同時，對電池性能影響較小的性能。

本發明的技術方案為：一種鋰離子電池阻燃電解液的制備方法，其特征在于：包括 如下步驟：（1）在充滿氬氣的手套箱中配制，按重量計，將高純度的常見碳酸酯類有機溶劑 20~80份、γ-丁內酯80~20份，依次加入到聚四氟乙烯容器中，充分攪拌混合均勻得混合溶 液；再將LiPF₆緩慢的加入上述混合溶液中，充分攪拌；

（2）將質量分數為上述混合溶液加入0.5~5%的成膜添加劑和2~6%的阻燃添加劑，攪拌 混勻，配制完畢。

氬氣手套箱中H₂O<10ppm、O₂<10ppm。

所述有機溶劑中常見碳酸酯類溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸 二甲酯等。所述常見碳酸酯類溶劑與γ-丁內酯按重量分數計量。

所述成膜添加劑優選為碳酸亞乙烯（VC）、所述阻燃添加劑優選為磷酸三甲酯 （TMP）。

本發明所述電解液由有機溶劑、電解質和添加劑組成。由有機溶劑、鋰鹽和添加劑 組成。有機溶劑由常見碳酸酯類溶劑和高閃點溶劑BL組成，添加劑由成膜添加劑和阻燃添 加劑TMP組成，電解質在有機溶劑中的摩爾濃度0.8-1.5mol/L，成膜添加劑在電解液中的重 量百分數為0.5~5%、阻燃添加劑在電解液中的重量百分數為2~6%。

本發明的電解液燃燒性能測試可以采取如下的方法：將5mm厚的陶瓷纖維紙裁成15×20mm大小的長條置于恒溫干燥箱中85℃烘干8小時。將銅絲截成10cm長，鉤在陶瓷纖維紙中心靠上約5mm處，稱量陶瓷纖維紙和銅絲的總質量m1，精確至0.01g。將陶瓷纖維紙放入100ml燒杯中，倒入電解液浸泡5分鐘，取出陶瓷纖維紙，用減重法稱量浸泡電解液后的總質量m2，精確至0.01g。將浸泡電解液的陶瓷纖維紙掛在鐵架臺上，點燃，記錄火源離開后至陶瓷纖維紙熄滅的時間，計算自熄時間：。

本發明的有益效果為：通過添加少量的不燃的、揮發性含磷化合物磷酸三甲酯 (TMP)，阻燃添加劑通過自由基捕獲原理，能阻止電解液中的氫自由基與氧氣結合，使易燃 的有機電解液變成難燃或不可燃的電解液，從而起到阻燃作用，而高閃點溶劑BL加入電解 液后，能夠提高電解液的閃點，使電解液變得難以點燃。BL、TMP結合使用，降低了磷酸三甲 酯的用量。使電解液具有難燃，自熄時間較短、對電池性能影響較小等優點。

附圖說明