[發明專利]一種適用于鋰原電池的電解液

在審

• 申請號: 202210835264.3
• 申請日: 2022-07-15
• 公開（公告）號: CN115172874A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 蔡偉;錢家輝;張尹;惠銀銀;孫操;甘朝倫
• 申請（專利權）人: 張家港市國泰華榮化工新材料有限公司
• 主分類號: H01M10/0566
• 分類號: H01M10/0566;H01M10/0567;H01M10/0525
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 汪青;周敏

本發明涉及一種適用于鋰原電池的電解液。為了解決現有鋰原電池的電解液存在的高溫條件下安全性能、大倍率放電及放電性能不好的問題，本發明的電解液包含電解質鋰鹽、添加劑和有機溶劑，其中，電解質鋰鹽包括三氟甲基磺酸鋰、二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰、二氟磷酸鋰、草酸二氟硼酸鋰中的一種或多種；添加劑包括(2?三甲基硅基乙基)2?腈基乙酸酯、二苯基二甲氧基硅烷、檸康酸酐中的一種或多種；有機溶劑包括碳酸酯類溶劑和醇醚類溶劑。本發明通過上述電解質鋰鹽、添加劑及溶劑的選擇組合，在鋰原電池中應用可同時滿足常溫放電，使得鋰原電池能夠同時兼顧常高溫性能、大倍率放電性能以及安全性能，進而使鋰原電池能夠得到更好的推廣應用。

技術領域

本發明屬于鋰原電池技術領域，具體涉及一種適用于鋰原電池的電解液。

背景技術

隨著科學技術的發展，鋰原電池已成為武器裝備和電子設備的關鍵配套產品和重要技術基礎，是制約它們發展的重要因素之一。各國對鋰原電池的研制非常重視，如美國國防部將能源技術(包括電池技術)作為國防關鍵技術和典型的軍民兩用技術進行研究與開發。在現有武器裝備和電子設備中，應用的鋰原電池種類繁多，根據鋰原電池正極材料的不同，主要分鋰二氧化硫電池、鋰亞硫酰氯電池、鋰二氧化錳電池、鋰二硫化鐵電池和鋰氟化碳電池等。

鋰二氧化錳電池(Li/MnO₂)是第一種商品化的鋰/固體正極體系電池，也是應用最廣泛的一種鋰原電池，其實際比能量在260～400Wh/kg以上。該類電池的額定電壓大于3V，工作電壓平臺在2.7V左右，工作溫度范圍在-40～75℃，儲存壽命達10年以上。鋰二氧化錳電池是以二氧化錳為正極，多以高氯酸鋰和多種有機溶劑的混合物為電解質，其結構類型主要有紐扣、圓柱、方形和軟包裝電池等。

應用在鋰錳原電池中傳統的電解質鋰鹽為高氯酸鋰，因其強氧化性，被列入易制爆化學品，實際在應用過程中在高溫條件下也有安全隱患，高溫放電性能不理想、大倍率放電性能受限，且其電導率也有局限。

鑒于此，亟需提供一種適用于鋰原電池的電解液，使得鋰原電池能夠同時兼顧常高溫性能、大倍率放電性能以及安全性能，進而使鋰原電池能夠得到更好的推廣應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種適用于鋰原電池的電解液，該電解液在具備優異的常溫下放電性能的同時，還能夠提高鋰原電池的高溫性能、大倍率放電性能以及安全性能。

本發明的另一目的是提供一種常溫和高溫性能以及大倍率放電性能優異的鋰原電池。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種適用于鋰原電池的電解液，其包含電解質鋰鹽、添加劑和有機溶劑，所述的電解質鋰鹽包括三氟甲基磺酸鋰、二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰、二氟磷酸鋰、草酸二氟硼酸鋰中的一種或多種；所述的添加劑包括(2-三甲基硅基乙基)2-腈基乙酸酯、二苯基二甲氧基硅烷、檸康酸酐中的一種或多種；所述的有機溶劑包括碳酸酯類溶劑和醇醚類溶劑。

本發明通過電解質鋰鹽、添加劑及溶劑的選擇組合，在鋰原電池中應用可同時滿足常溫放電、大倍率放電、高溫放電性能。其中，三氟甲基磺酸鋰和二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰，相比高氯酸鋰，不具有強氧化性，并有更高的離子電導率；二氟磷酸鋰和草酸二氟硼酸鋰可以在柱式鋰錳原電池的正極集流體上與金屬鋁箔反應，在其表面形成一層鈍化膜，從而阻止了其他腐蝕性物質對鋁箔的腐蝕，以避免電池低電壓、高內阻造成電池失效；(2-三甲基硅基乙基)2-腈基乙酸酯、二苯基二甲氧基硅烷、檸康酸酐能夠參與二氧化錳正極材料上鈍化膜的形成過程，以提高鈍化膜的成膜質量，提高高溫性能；結合溶劑的優化選擇在提高鋰鹽的解離度，提高電導率的同時，還能起到一定的阻燃性能；從而優化了電解液在鋰原電池中的綜合性能，因而在未來鋰錳原電池中有廣泛的應用前景。