[發明專利]一種防過充鋰電池電解液及其制備方法

在審

• 申請號: 201910137246.6
• 申請日: 2019-02-25
• 公開（公告）號: CN109786837A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 蔣利
• 申請（專利權）人: 安徽瑞達機械有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/42;H01M10/0525
• 代理公司: 昆明合眾智信知識產權事務所 53113
• 代理人: 錢磊

本發明公開一種防過充鋰電池電解液及其制備方法，所述電解液由電解質鋰鹽、非水有機溶劑、防過充添加劑、功能添加劑、阻燃劑組成；所述防過充添加劑的質量為電解液總質量的0.5?7％，至少由具有式(I)結構的芳香族化合物中的一種和聯苯及其衍生物中的一種組成；式中：X代表H原子、鹵素原子、烷基、烷氧基或鹵代烷基，R1?R10分別代表H原子、鹵素原子、烷基、環烷基、烷氧基、鹵代烷基、烯烴基或鹵代烯烴基。本發明電解液穩定性高，在過充情況下，能自動阻斷電解液和電極材料的氧化分解反應，防過充性能優良，高電壓循環性能好，耐高低溫變化。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種防過充鋰電池電解液及其制備方法。

背景技術

當鋰離子電池的充電電壓＞4.3V時，就會引起電池過充現象，由于電池電壓隨極化增大而迅速上升，必然會引發正負電極的超負荷問題，正極活性材料發生不可逆變化，并迅速氧化分解電解液中的有機溶劑，進而使電池內聚集大量氣體和熱量，導致電池內壓和溫度驟增，另外，過充到一定程度時，金屬鋰會沉積在負極材料表面，使鋰電池安全性能降低，引發熱量大面積擴散，電池內部短路等問題，加大電池自燃、爆炸風險。

現有技術，主要通過在鋰電池電解液加入防過充添加劑提高過充安全性，減少電池在過充情況下的熱失控問題，但現有防過充添加劑主要限于氧化還原對添加劑、電聚合添加劑和氣體發生添加劑，如鋰的鹵化物、金屬茂化合物(二茂鐵及其衍生物)、聚吡啶絡合物(如Fe、Ru、Ir和Ce等的菲羅啉和聯苯絡合物及其衍生物)、噻蒽、茴香醚、聯苯及其衍生物、環己苯及其衍生物、3-氯噻吩等，在阻斷電池過充時發生的是不可逆的分解反應或電聚合反應，循環穩定性差，隨著電池過充次數的增加，添加劑的性能不斷降低，還易造成電池內阻增大問題。如申請號為CN201710015032.2的專利，公開一種三元電池用防過充電解液及其制備方法，以聯苯和/或苯基環己烷作為防過充添加劑，利用聯苯和苯基環己烷的電聚合反應阻斷電池過充，但添加劑自身的循環穩定性欠佳；如申請號為CN201810577367.8的專利，公開一種防過充鋰電池電解液及鋰電池、鋰電池制備方法，以苯的衍生物作為防過充添加劑，同樣也存在循環穩定性差的問題。

因此，本發明提出一種循環穩定性高、具有分流限壓性能的新型防過充添加劑，并具體應用于鋰電池電解液中。

發明內容

針對現有技術的不足之處，本發明的目的在于提供一種防過充鋰電池電解液及其制備方法。

本發明的技術方案概述如下：

一種防過充鋰電池電解液，所述電解液由電解質鋰鹽、非水有機溶劑、防過充添加劑、功能添加劑、阻燃劑組成；

其中，所述電解質鋰鹽在電解液中的摩爾濃度為0.8-2mol/L；

所述防過充添加劑的質量為電解液總質量的0.5-7％，至少由具有式(I)結構的芳香族化合物中的一種和聯苯及其衍生物中的一種組成；

式中：X代表H原子、鹵素原子、烷基、烷氧基或鹵代烷基，R1-R10分別代表H原子、鹵素原子、烷基、環烷基、烷氧基、鹵代烷基、烯烴基或鹵代烯烴基；

所述功能添加劑的質量為電解液總質量的0.5-3％，由5-羥基-6-甲基-1H-吲唑、雙馬來酰亞胺、硫酸乙烯酯、正丁醇、玻璃粉按1:4:2:1:2的質量比組成。

優選的是，所述電解質鋰鹽至少包括二氟草酸硼酸鋰、雙草酸硼酸鋰、六氟磷酸鋰、六氟甲基磺酸鋰、二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰、四氟硼酸鋰中的一種。

優選的是，所述非水有機溶劑為乙酸乙酯、丙酸甲酯、γ-戊內酯、δ-戊內酯、碳酸亞乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯中的兩種或兩種以上的等體積比混合液。

優選的是，所述具有式(I)結構的芳香族化合物和聯苯及其衍生物的質量比為1：(0.5-2)。