[發明專利]非水電解液與鋰離子電池

有效

• 申請號: 201710271348.8
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN106953119B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 鐘國彬;徐凱琪;梁棟棟;蘇偉;鄭浩;魏增幅;趙偉;項宏發
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525
• 代理公司: 11227 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 張春水;唐京橋<國際申請>=<國際公布>

本發明屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及非水電解液和鋰離子電池。本發明提供了非水電解液，包括：鋰鹽和阻燃添加劑；所述阻燃添加劑包括多氟化合物，或者多氟化合物和含磷化合物的混合物；所述多氟化合物為多氟代鏈狀碳酸酯、多氟代環狀碳酸酯、多氟代鏈狀醚和多氟代環狀醚中的一種或多種。該發明解決了在鋰電池濫用情況下，容易形成鋰枝晶，導致電池短路的安全問題。同時，本發明還提供了一種鋰離子電池，包括鋰離子電池正極、隔膜、負極、電解液和電池外殼，所述電解液為所述非水電解液。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及非水電解液與鋰離子電池。

背景技術

自1800年意大利物理學家Volta發明“伏達電堆”以來，化學電源的發展歷程已有200多年，在此期間，世界各國科學家發明了很多種電池。隨著電池技術的不斷發展，電池性能得到大幅度提升，電池的用途越來越廣。近年來，隨著科學技術的快速發展，電子設備向便攜化、輕量化發展，電池領域受到越來越多的關注，而鋰離子電池由于具有較高的能量密度和充放電效率成為了研究的熱點。

在享受高容量鋰離子電池為我們帶來便利的同時，近些年發生的數起移動設備爆炸事件使我們不得不愈加重視電池的安全問題。引起鋰離子電池安全性風險的因素很多，可分為“內部因素”和“外部因素”兩大部分，“外部因素”主要是電池受到外力的作用引起內部正負極之間發生短路，導致起火爆炸等事件。“內部因素”主要是由于設計和加工等因素導致的內部缺陷，例如電極內部多余物，負極析理等因素引起的電池安全性風險。其中，負極析鋰是造成鋰離子電池安全事故頻發的重要因素。導致鋰離子電池負極析鋰的因素很多，例如正負極冗余度設計不足，電池低溫充電，充電電流過大，過充等。負極析鋰不僅僅會導致鋰離子電池可以利用的鋰資源變少，容量下降，還會在負極形成鋰枝晶，鋰枝晶隨著鋰離子電池的循環不斷生長，最終會穿透隔膜，造成正負極短路，引發安全問題。近幾十年來，各國科研人員對低溫析鋰進行了大量的研究，采用新型溶劑、鋰鹽、添加劑以及其它方法來提高鋰離子電池的循環性能和循環壽命，抑制鋰枝晶的生長。

現階段研究的溶劑主要集中在碳酸酯及醚類溶劑，如碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、1，3-二氧環戊烷(DOL)、4-甲基-1，3-二氧環戊烷(4MeDOL)、四氫呋喃(THF)等，然而，大多數鋰電池濫用情況下，容易形成鋰枝晶，導致電池短路的安全問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了非水電解液和鋰離子電池，目的是針對現有電解液容易形成鋰枝晶，導致電池短路的技術缺陷。

本發明提供了一種非水電解液，包括：鋰鹽、有機溶劑和阻燃添加劑；所述有機溶劑為碳酸酯類化合物；所述阻燃添加劑為多氟化合物；所述多氟化合物為多氟代鏈狀碳酸酯、多氟代環狀碳酸酯、多氟代鏈狀醚、多氟代環狀醚中的一種或多種。

作為優選，所述多氟代鏈狀碳酸酯具有式I所示結構：C_nH_2n+1-xF_xOCOC_mH_2m+1-yF_y式I，

其中n，m，x，y為整數，且0≤n≤7，1≤m≤7，0≤x≤15，1≤y≤15；

所述多氟代環狀碳酸酯具有式Ⅱ所示結構：

其中n，x為整數，且0≤n≤7，0≤x≤15；所述多氟代鏈狀醚具有式Ⅲ所示結構：C_nH_2n+1-xF_xOC_mH_2m+1-yF_y式Ⅲ，其中n，m，x，y為整數，且1≤n≤7，1≤m≤7，1≤x≤15，1≤y≤15；所述多氟代環狀醚具有式Ⅳ所示結構:其中n，x為整數，且1≤n≤7，1≤x≤15。