一种宽温区不燃的锂离子电池电解液制造技术

本发明专利技术公开一种宽温区不燃的锂离子电池电解液，属于锂离子电池研究领域。这种宽温区不燃的锂离子电池电解液，包括锂盐和聚醚及其衍生物有机溶剂。其特征在于：聚醚及其衍生物有机溶剂作为锂离子电池的溶剂，替代传统的碳酸酯类易燃溶剂。部分聚醚及其衍生物具有很低的熔点，温度在-80℃环境中依然为液态，并且高温200℃仍然稳定存在。本发明专利技术提供了一种锂离子电池的电解液与传统电解液相比，在较宽的温度范围内（—40~80℃）表现出较高的离子电导率，闪点燃点高。作为常规电池的电解液在宽温下表现优异的比容量，循环性能以及安全性。

【技术实现步骤摘要】
—种宽温区不燃的锂离子电池电解液
本专利技术提供一种宽温区不燃的锂离子电池电解液，是一种锂离子电池不燃的电解液，属于电化学
。
技术介绍
目前，锂离子电解液中主要由容易挥发、低闪点的有机溶液作为溶剂，例如，碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯等；还包含由低分解温度的锂盐作为溶质，例如六氟磷酸锂等。这些都是易燃、易爆的化学物质。对锂离子电池的安全性能有很大的影响。严重的妨碍了锂离子电池在汽车动力电池、航空航天、移动基站等大规模的应用。迄今为止，提高锂离子电池安全性能通常的办法是向电解液中加入阻燃添加剂，比如烷基磷酸酯、氟化磷酸酯、卤代环状碳酸酯、卤代链状碳酸酯。这些虽然能够降低电解液的可燃性，但是在大规模锂电池堆中，阻燃效果有限。仍然能够燃烧。 部分聚醚及其衍生物具有不燃性，即使暴露在空气中使用时，超过400°C才开始缓慢分解，对腐蚀性极强的酸、碱、氧化剂等即使在高温条件下仍然很稳定，对其它几乎所有化学品都比较稳定 。部分聚醚及其衍生物是一种常温下为液体的合成聚合物.作为太空机械元器件的润滑剂已有几十年的历史，作为锂离子电池电解液未见报道。另外，部分聚醚及其衍生物具有很低的熔点，温度在_80°C环境中依然为液态，因此解决了锂离子电池低温性能和高温性能。
技术实现思路
本专利技术提供一种宽温区不燃的锂离子电池电解液，具有工作温度宽、电池高、低温性能良好特点，解决了常规锂离子电池电解液燃烧这一弊病。 本专利技术公开的一种宽温区不燃的锂离子电池电解液，其特点在于:电解液包括有了锂盐、聚醚及其衍生物为电解液溶剂；所述的聚醚及其衍生物具有以下结构式: R , -CX2-CY2-(CY2CY2O) m-/-(CY2O) n-CY2-CX2-R ；其中，R为羟基、竣基、烷基直链碳酸酷基、环状碳酸酷基、烷基直链竣酸酷基、环状竣酸酷基、含硫酷基的一种；R '为羟基、羧基、烷基直链碳酸酯基、环状碳酸酯基、烷基直链羧酸酯基、环状羧酸酯基、含硫酷基的一种； X 为 H、F、Cl、Br 的一种； Y为 H、F、Cl、Br 的一种； m，n 数值为:100-5000。 本专利技术所述的一种宽温区不燃的锂离子电池电解液，其特征在于: R、R z 为-R1-OH、-R1-C00H、-R1-0-C0-0-R2-、-R1-0-C0-R2-、-R1-0-S0-0-R2-中的至少一种。 本专利技术所述的一种宽温区不燃的锂离子电池电解液，其特征在于:R1、R2为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基中的一种；R和IT可以为同种基团也可以为不同种基团。 本专利技术所述电解液的锂盐优选为:三氟甲基磺酸锂、二 (三氟甲基磺酸)亚胺锂、三(三氟甲基磺酰)甲基锂(LiCF3S03、LiN(CF3S02)2、LiC(S02CF3)3)中的至少一种。 所述电解液的锂盐浓度:三氟甲基磺酸锂的浓度0.l-5mol/L;二(三氟甲基磺酸)亚胺锂的浓度0.l-5mol/L ;三(三氟甲基磺酰)甲基锂的浓度0.l-5mol/L。在此浓度范围内，上述的锂盐能很好的实现本专利技术。 本专利技术公开的一种宽温区不燃的锂离子电池电解液的制备方法，包括以下步骤:在无氧无水条件下，将聚醚与碳酸二甲酯或碳酸甲乙酯按比例溶解，或通过终端基团反应相连达到均匀溶液，再溶入一定摩尔浓度的锂盐包括三氟甲基磺酸锂、二 (三氟甲基磺酸)亚胺锂、三(三氟甲基磺酰)甲基锂中的一种。 所述的一种宽温区不燃的锂离子电池电解液，其特征在于:可用于锂一次电池，锂二次电池。 上述常见有机锂盐阴离子半径大，电荷分布比较分散，电子离域化作用强，这样就减小了锂盐的晶格能，削弱了阴阳离子间的缔合作用，增大溶解度、提高电解液电导率也有利于电化学和热稳定的提闻。 本专利技术的电解液的积极效果在于:配方中有机溶剂通过引入不燃聚醚及其衍生物和高稳定性的锂盐作为锂离子电池电解液的溶质和锂盐，解决了锂离子电池易燃易爆问题、达到高低温性能稳定。对于锂离子电池大规模的应用具有重大的作用。在较宽的液态温度范围内，表现较高的锂离子迁移率；与活性物质，集流体，隔膜不反应，表现出极好的化学稳定性；正负极上表现良好的电化学稳定性，分解电压高；闪点，燃点高，安全性能好；无毒性产物，环境友好型。本专利技术电池电解液无需添加任何辅助添加剂，可应用于一次、二次锂离子电池。 【具体实施方式】:为了使本专利技术的目的和技术方案及优点更加清楚，本专利技术用以下具体实施例进行说明，但是本专利技术并不局限于这些例子。 对比试验:组装正极为磷酸亚铁锂负极为石墨的小型软包锂离子电池，常规电解液为LiPF6/ EC:DEC=1:1, IC倍率放电，常温25 °C容量为1358mAH，零下20°C容量为883mAH，高温 60°C容量为 1426 mAH。 实施例1 在无氧无水条件下，将聚醚 R ' -CX2-CY2-(CY2CY20)m-/-(CY20)n-CY2-CX2-R，其中，R，R '为-OH(羟基)，m=n=5000 ;与碳酸二甲酯按1:2比例溶解，再溶入三氟甲基磺酸锂摩尔浓度为0.lmol/L。该电解液不燃耐温范围-3090°C，组装扣式电池常温25°C容量为980mAH，低温零下30°C容量为810 mAH，高温80°C容量为1045 mAH。 实施例2 在无氧无水条件下，将聚醚 IT -CX2-CY2- (CY2CY20) m~/~ (CY20) n-CY2_CX2-R，其中，R，IT 为 CH3-0-C00-，即为 H3C-0-C00 -CX2-CY2-(CY2CY20) m-/_ (CY20) n-CY2_CX2-0-C00CH3，X=Y=F(氟)，m=n=1500;再溶入1.5 mol/L 二(三氟甲基磺酸)亚胺锂。该电解液不燃耐温范围-803000C，组装扣式电池常温25°C容量为1248 mAH，低温零下40°C容量为1020 mAH，高温90°C容量为1281 mAH。 实施例3 在无氧无水条件下，聚醚 IT -CX2-CY2- (CY2CY20) m~/~ (CY20) n-CY2_CX2-R，其中R, IT 为 CH3-0-C00-,即为 H3C-0-C00 -CX2-CY2-(CY2CY20)m-/-(CY20)n-CY2-CX2-0-C00CH3, X=Y=Cl (氯)，m=n=1000;再溶入1.0mol/L 二(三氟甲基磺酸)亚胺锂。该电解液不燃耐温范围-703000C ,组装扣式电池常温25°C容量为1183 mAH，低温零下40°C容量为946 mAH，高温90°C容量为1201 mAH。 实施例4 在无氧无水条件下，将聚醚 R z -CX2-CY2-(CY2CY20)m-/-(CY20)n-CY2-CX2-R，其中，R, IT 为 CH3-0-C00-)，即为 H3C-0-C00 -CX2-CY2-(CY2CY20)m-/_(CY20)n-CY2_CX2-0-C00CH3,X=Y=Br, m=n=2000 ;再溶入三氟甲基磺酸锂摩尔浓度为0.8mol/L。该电解液不燃耐温范围-603000C ,组装扣式电池常温25°C容量为1168 mAH，低温零下40 °C容量为980 mAH，高温 9本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不燃的锂离子电池电解液，其特征在于：电解液包括有了锂盐、聚醚及其衍生物为电解液溶剂；其中聚醚及其衍生物具有以下结构式：Rˊ‑CX2‑CY2‑(CY2CY2O)m‑/‑(CY2O)n‑CY2‑CX2‑R 其中，R为羟基、羧基、烷基直链碳酸酯基、环状碳酸酯基、烷基直链羧酸酯基、环状羧酸酯基、含硫酯基的一种；Rˊ为羟基、羧基、烷基直链碳酸酯基、环状碳酸酯基、烷基直链羧酸酯基、环状羧酸酯基、含硫酯基的一种；X为H、F、Cl、Br的一种；Y为H、F、Cl、Br的一种；m,n数值为：100‑5000。

【技术特征摘要】
1.一种不燃的锂离子电池电解液，其特征在于:电解液包括有了锂盐、聚醚及其衍生物为电解液溶剂； 其中聚醚及其衍生物具有以下结构式:R ' -CX2-CY2-(CY2CY2O)niV-(CY2O)n-CY2-CX2-R其中， R为羟基、竣基、烷基直链碳酸酷基、环状碳酸酷基、烷基直链竣酸酷基、环状竣酸酷基、含硫酷基的一种； R '为羟基、羧基、烷基直链碳酸酯基、环状碳酸酯基、烷基直链羧酸酯基、环状羧酸酯基、含硫酷基的一种； X 为 H、F、Cl、Br 的一种； Y为 H、F、Cl、Br 的一种； m，n 数值为:100-5000。2.根据权利要求1所述的一种不燃的锂离子电池电解液，其特征在于: R、R z 为-R1-OH、-R1-C00H、-R1-0-C0-0-R2-、-R1-0-C0-R2-、-R1-0-S0-0-R2-中的至少一种。...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢海明，丛丽娜，王钊，孙立群，王荣顺，
申请(专利权)人：东北师范大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22