[發明專利]一種防熱失控的添加劑及其在二次鋰金屬電池中的應用

有效

• 申請號: 201810388743.9
• 申請日: 2018-04-27
• 公開（公告）號: CN108615941B
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 崔光磊;張煥瑞;王鵬;董杉木;徐紅霞
• 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: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/42;H01M10/052
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種二次鋰金屬電池，包括鋰金屬負極、正極、置于鋰金屬負極和正極之間的隔膜以及非水電解質，其特征在于：鋰金屬負極表面涂敷防熱失控的添加劑或非水電解質含有防熱失控的添加劑，其中添加劑占非水電解質總重量的0.1%~60%；所述防熱失控的添加劑鏈端一端含有不飽和雙鍵，另一端含有碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、亞硫酸酯、氟代亞硫酸酯、磷酸酯、硅烷、砜結構中的一種；所述添加劑的結構如通式1所示：

通式1，

其中， m，n的取值是0-2000，但m和n的取值不同時為0；A為CH₂, 羰基或無取代基；R₁，R₁’，R₂，R₂’，R₃分別獨立取自H，鹵素，甲基，CF₃，CCl₃，三甲基硅基，三甲基硅基甲基或三甲基硅氧基；R取自中的一種，其中X，Y分別獨立地選自碳6以下的烴基。

2.按權利要求1所述的一種二次鋰金屬電池，其特征在于：鋰金屬負極為金屬鋰或鋰合金，金屬鋰或鋰合金的形態為箔、片、粒或粉；所述正極的活性材料為鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、磷酸錳鐵鋰、錳酸鋰、鎳錳酸鋰、富鋰錳基、三元材料、硫、硫復合物、硫酸鐵鋰、鋰離子氟磷酸鹽、鋰釩氟磷酸鹽、鋰鐵氟磷酸鹽、鋰錳氧化物的一種或幾種；所述隔膜材料為纖維素無紡膜、海藻纖維無紡膜、芳綸無紡膜、聚芳砜酰胺無紡膜、聚丙烯無紡膜、玻璃纖維、聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚酰亞胺無紡膜中的一種；所述的非水電解質包括占鋰金屬電池非水電解質總重量的0%~40%的鋰鹽、占鋰金屬電池非水電解質總重量的0%~70%的有機基質和占鋰金屬電池非水電解質總質量的0 %~99.9%的無機鋰離子導體。

3.按權利要求2所述一種二次鋰金屬電池，其特征在于：所述鋰鹽為六氟磷酸鋰、高氯酸鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、三氟甲磺酸鋰、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰、雙氟磺酰亞胺鋰中的一種或者幾種；所述的有機基質為碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、丁二腈、乙二腈、氟代碳酸乙烯酯、四乙二醇二甲醚、聚碳酸亞乙烯酯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸酯、聚氧化乙烯、聚碳酸乙烯酯、聚碳酸丙烯酯中一種或幾種的混合物；所述的無機鋰離子導體為Li_3aLa_(2/3)-aTiO₃，其中0.04a0.14；Li_3+aX_aY_1-aO₄，其中X選自Si、Sc、Ge、Ti，Y選自P、As、V、Cr，0a1；LiZr₂(PO₄)₃；Li₇La₃Zr₂O₁₂；Li_1+aAl_aTi_2-a(PO₄)₃，其中0a2；Li_1+aAl_aGe_2-a(PO₄)₃，其中0a2；Li₃OCl；Li₃OCl_0.5Br_0.5；Li₁₀GeP₂S₁₂；Li₁₄Zn(GeO₄)₄；Li₅La₃M₂O₁₂，M選自Ta、Nb；Li_5.5La₃Nb_1.75In_0.25O₁₂；Li₃N-LiX，其中X選自Cl、Br、I；Li_9-naM_aN₂Cl₃，其中M選自Na、K、Rb、Cs、Mg、Al，0a9，0n4；3Li₃N-MI，其中M選自Li、Na、K；LiPON；Li₂S-M_aS_b，其中M選自Al、Si、P，0a3，0b6；Li₆PS₅X，其中X選自F、Cl、Br、I中的一種或者幾種。