[發明專利]一種適用于鈦酸鋰電池的非碳酸酯低溫熔鹽電解質體系

在審

• 申請號: 201711370424.7
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108232291A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 崔光磊;溫慧婕;董杉木;劉海勝
• 申請（專利權）人: 中國科學院青島生物能源與過程研究所
• 主分類號: H01M10/0564
• 分類號: H01M10/0564;H01M10/0568;H01M4/485;H01M10/0525
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本發明涉及鋰離子電池電解質領域。本發明提供了一種適用于鈦酸鋰(Li₄Ti₅O₁₂)電池的非碳酸酯低溫熔鹽電解質體系。本發明涉及的電解質體系由鋰鹽和一種或者幾種含氰基或者氨基官能團的固體試劑在低溫下熔融制備得到，不含有任何非碳酸酯溶劑，能夠提高鋰離子電池的安全性能和電化學性能。

技術領域

本發明涉及低溫熔鹽電解質，具體的說是一種適用于鈦酸鋰電池的非碳酸酯低溫熔鹽電解質體系。

背景技術

熔融鹽是指由金屬陽離子和非金屬陰離子所組成的熔融體，主要有室溫熔融鹽(即室溫離子液體)和高溫熔融鹽。由于它具有不揮發、不可燃、熱穩定性和電化學穩定性高、安全性好和液程寬等優點,所以可以考慮用來作為鋰離子電池的電解質。鋰離子電池電解質對鋰離子電池的各項性能具有十分重要的影響，熔鹽電解質與傳統的液態電解質相比，不使用有機碳酸酯作為溶劑，能夠有效降低鋰離子電池的安全隱患，提高鋰離子電池的安全性能和使用范圍。同時，熔鹽電解質具有較高的離子電導率和寬的電化學穩定窗口，具有優異的抗氧化性，在鋰離子電池中具有較好的應用前景。但是，熔鹽電解質在鋰離子電池中的應用和研究較少，大多被應用在蓄電池以及太陽能電池中。目前研究較為廣泛的熔鹽電解質采用有機離子液體與鋰鹽制備，由于有機離子液體制備的鋰離子電池在室溫下離子電導率較低，最高只能達到10^-4 S cm^-2，很難滿足商業化鋰離子電池的要求，難以在室溫下被大規模應用。另一方面，離子液體價格較高，會大大提高鋰離子電池的生產成本。因此，需要開發室溫下離子電導率高，成本低廉的熔鹽電解質體系。

傳統的液態鋰離子電池電解液，多采用有機碳酸酯作為溶劑。但是鈦酸鋰負極在從1.55 V充電到1.75 V的過程中，會催化與碳酸酯溶劑發生副反應產生氫氣和烯烴類氣體，引發脹氣問題，使得電池的安全性能和循環性能大大降低，嚴重阻礙了鈦酸鋰電池的商業化進程。因此，開發新的不產氣的非碳酸酯類適用于鈦酸鋰基鋰離子電池電解液具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種適用于鈦酸鋰電池的非碳酸酯低溫熔鹽電解質體系。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種適用于鈦酸鋰(Li₄Ti₅O₁₂)電池的非碳酸酯低溫熔鹽電解質體系，非碳酸酯低溫熔鹽電解質由鋰鹽和含氰基或者氨基官能團的固體試劑在低溫下熔融制備。

所述的含有氰基或者氨基官能團的固體試劑為尿素、丁二腈、乙酰胺、氨基甲酸乙醋、三聚氰胺、亞氨基二碳酸二酰胺、二甲基脲、乙烯脲中的一種或幾種；所述的鋰鹽為雙乙二酸硼酸鋰（LiBOB）、二氟草酸硼酸鋰（LiDFOB）、六氟磷酸鋰（LiPF₆）、高氯酸鋰（LiClO₄）、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰（LiTFSI）、三氟甲基磺酸鋰（LiCF₃SO₃）、四氟硼酸鋰（LiBF₄）、硝酸鋰（LiNO₃）中的一種或幾種；低溫熔鹽電解質的熔融溫度為-10 ~ 60℃；優選的低溫熔鹽電解質的熔融溫度為0 ~ 50 ^oC； 低溫熔鹽電解質中鋰鹽的濃度為0.1 ~ 6 mol/L；優選的低溫熔鹽電解質體系中鋰鹽的濃度為0.5 ~3 mol/L。

一種鈦酸鋰電池，鈦酸鋰電池由正極、隔膜、負極以及電解質組成，電解質采用上述所述的低溫熔鹽電解質體系。