[發明專利]一種防過充鋰電池電解液及其制備方法

有效

• 申請號: 201710293086.5
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN106972197B
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 劉永;李立飛;王吉峰;趙志華;任加興
• 申請（專利權）人: 山東海容電源材料股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/42
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 張桂松

本發明公開了一種防過充鋰電池電解液及其制備方法，屬于鋰電池材料技術領域。本發明由鋰鹽、復合溶劑和添加劑組成；其特征在于：所述鋰鹽為無機鋰鹽、有機硼酸鋰、磺酰亞胺類鋰鹽中的至少一種；所述復合溶劑為碳酸酯類溶劑中的至少兩種溶劑；所述添加劑為亞硫酸酯類化合物、碳酸酯類化合物、磺酸酯類化合物中的至少一種和2',4'?二甲基?2,4?二氟聯苯；所述添加劑的質量占電解液的1%?15%。本發明制備防過充鋰電池電解液在鋰電池過充時能夠優先于電解液發生氧化分解，隔斷電解液與電極表面的接觸，提升安全性能。

技術領域

本發明涉及鋰電池材料技術領域，特別涉及一種防過充鋰電池電解液及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池是目前比能量最高的可充電電池，它以嵌鋰的化合物取代了金屬鋰作為陽極，從而克服了傳統鋰電池中陽極的鈍化與鋰枝晶問題，而且鋰離子電池具有工作電壓高、能量密度高、功率密度大等優點，已被廣泛應用于數碼、移動通訊等領域，并逐步在國防、軍事方面應用，近年來，隨著電動自行車以及電動汽車的迅速發展，鋰離子電池被認為是當前最具潛力發展的車用動力電池。然而目前多數鋰電池使用的電解質為易燃的碳酸酯的混合溶劑體系，如果鋰電池充電不正確造成過度充電時，電極的電位較高，容易引發溶劑分解反應，使電池的溫度升高，引發電芯破裂、燃燒或者爆炸引起安全問題，制約鋰電池向大型化、高能化方向發展的瓶頸。

針對該項問題，研究者們通過優化電解液組成，引入少量的功能物質，在電池內部建立一種防過充的電化學自我保護機制。如美國專利US5776627公開了一種防過充添加劑聯苯，當電池過充時，產氣添加劑聯苯就會聚合在電極表面形成SEI膜，阻止鋰離子的遷移，提高電池內阻，使其斷電進而提高電池的安全性能，但是該種添加劑產氣量較多，易引發電芯爆裂引起安全事故。因此，尋找一種合適的過充保護添加劑，使SEI膜既能避免過充造成的安全問題，又不至于影響電池充放電性能，是目前急需解決的技術問題。

發明內容

為了彌補現有技術的不足，本發明提供了一種防過充鋰電池電解液及其制備方法。

本發明的技術方案為：

一種防過充鋰電池電解液，由鋰鹽、復合溶劑和添加劑組成；所述鋰鹽為無機鋰鹽、有機硼酸鋰、磺酰亞胺類鋰鹽中的至少一種；所述復合溶劑為碳酸酯類溶劑中的至少兩種溶劑；所述添加劑為亞硫酸酯類化合物、碳酸酯類化合物、磺酸酯類化合物中的至少一種和2',4'-二甲基-2,4-二氟聯苯；所述添加劑的質量占電解液的1%-15%。

作為優選方案，所述無機鋰鹽的濃度為0.5-2mol/L，所述磺酰亞胺類鋰鹽的濃度為0.1-0.5mol/L，所述有機硼酸鋰的濃度為0.1-0.5mol/L。

作為優選方案，所述無機鋰鹽為LiPF₆或LiBF₄；所述的有機硼酸鋰為二草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰，所述的磺酰亞胺類鋰鹽為雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰、雙氟磺酰亞胺鋰。

作為優選方案，所述碳酸酯類溶劑由環狀碳酸酯和線性碳酸酯組成。

進一步地，所述環狀碳酸酯為碳酸乙烯酯和/或碳酸丙烯酯。

作為優選方案，所述線性碳酸酯為碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯中的一種或多種。

作為優選方案，環狀碳酸酯和線性碳酸酯的質量比為1:1-4。

作為優選方案，所述亞硫酸酯類化合物為亞硫酸乙烯酯、亞硫酸丙烯酯；所述碳酸酯類化合物為碳酸亞乙烯酯和/或氟代碳酸乙烯酯；所述磺酸酯類化合物為1,3-丙烷磺內脂。

進一步地，所述添加劑為碳酸酯類化合物、磺酸酯類化合物和2',4'-二甲基-2,4-二氟聯苯的混合物。

所述防過充鋰電池電解液的制備方法，包括步驟：

1）取溶劑并混合均勻，降溫至10℃以下；