一种高安全性锂离子电池电解液制造技术

本发明专利技术公开了一种高安全性锂离子电池电解液，属于锂离子电池领域。本发明专利技术电解液主要成分包括有机溶剂、电解质和添加剂，所述有机溶剂中至少包含有一种高闪点溶剂，所述添加剂包括膜添加剂和阻燃添加剂。电解质在有机溶剂中的摩尔浓度为0.8~1.5mol/L，添加剂在电解液中的重量百分数分别为2~8%、1~2%。本发明专利技术的高安全性锂离子电池电解液通过采用高闪点溶剂与少量阻燃添加剂结合使用的方法，使得该电解液具有良好的阻燃效果，难于点燃且自熄时间较短。将该电解液使用于锂离子电池上时，可提高电池的安全性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池领域，特别涉及一种高安全性锂离子电池电解液。
技术介绍
近年来，随着科技的发展，人们对高能量密度锂离子电池的需求更加迫切，目前提高锂离子电池的工作电压被认为是提高其能量密度的有效途径。然而，常用传统碳酸酯类电解液在高电压下容易与正极材料表面发生副反应，当这些化学反应放出的热量不能及时疏散，便会并引发一连串的化学反应，电池温度急剧升高，最终导致电池的燃烧，严重时发生爆炸。另一方面，锂离子二次电池在过度充放电、短路和大电流长时间工作的情况下放出大量热，这些热量成为易燃电解液的安全隐患，可能造成灾难性热击穿甚至电池爆破。因此，安全性问题已经成为锂离子电池市场创新的重要前提，特别是在电动汽车等领域的应用对电池的安全性提出了更高、更新的要求。为了提高锂离子电池安全性，研究者从电池外部管理、电池内部材料和电解液等方面作了许多努力，如采用正温度系数热敏材料(PTC)保护板、材料改性、固态电解质、阻燃电解液等。研发不可燃的电解液体系，是解决锂离子电池安全问题的有效途径。美国专利US6589697公布的锂离子电解液采用了磷酸三甲酯（TMP）等磷酸酯类作为电解液添加剂，来降低电解液的可燃性。但是这些添加剂大都具有高粘度，高的凝固点，且作为阻燃添加剂使用时，添加10%以上才具有阻燃效果，而阻燃添加剂加入过多又会对电池的性能产生较大的负面影响，因此，急需开发能在不影响锂离子电池基本性能的基础上实现阻燃性能的电解液。具有高沸点和高闪点的溶剂为电解液的主溶剂时，会相应的提高电解液的闪点，使电解液难于点燃，A.Abouimrane等报道了以砜类溶剂为电解液制备的Li4Ti5O12/LiMn2O4电池，循环性能良好且难点燃（.ElectrochemCommun，2009,11(5):1073-1076.）。专利US0204857报道了以LiBF4为锂盐，10%~30%高闪点、高沸点的γ-BL+70%~90%的EC为溶剂的阻燃电解液。高沸点、高闪点溶剂的加入提高了电解液的闪点，使电解液难点燃，但不能使电解液的自熄时间降低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高安全性锂离子电池电解液，使电解液具有难于点燃、自熄时间短，同时，对电池性能影响较小的性能。本专利技术的技术方案为：一种高安全性锂离子电池电解液，其特征在于：电解液主要成分包括有机溶剂、电解质和添加剂，所述有机溶剂中至少包含有一种高闪点溶剂，所述添加剂包括膜添加剂和阻燃添加剂；电解液配制方法为，在氩气保护的手套箱中，将高纯有机溶剂按配比加入混合均匀，然后缓慢加入电解质锂盐，搅拌混合均匀，最后将添加剂分别加入上述的混合溶液中，搅拌混合均匀，静置一段时间，即可得到本专利技术的高安全性锂离子电池电解液。电解质在有机溶剂中的摩尔浓度为0.8~1.5mol/L。优选的电解质在有机溶剂中的摩尔浓度为1~1.2mol/L。本专利技术所述高闪点溶剂为以下几种溶剂中的一种或几种：氟代溶剂、砜类溶剂、环状羧酸酯。所述氟代溶剂优选为氟代碳酸乙烯酯（FEC）、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚等，砜类溶剂优选为环丁砜（TMS）、亚硫酸二甲酯（DMS）等，环状羧酸酯优选为γ-丁内酯（BL）。本专利技术所述添加剂中成膜添加剂为：碳酸亚乙烯酯、乙烯基碳酸亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯中的一种。所述阻燃添加剂为磷酸三甲酯、磷酸三苯酯、六甲基膦腈等中的一种。成膜添加剂在电解液中的重量百分数为1~2%、阻燃添加剂在电解液中的重量百分数为5~8%。其中，氩气保护的手套箱中水分<10ppm、氧气<10ppm。本专利技术的电解液燃烧性能测试可以采取如下的方法：将5mm厚的陶瓷纤维纸裁成15×20mm大小的长条置于恒温干燥箱中85℃烘干8小时。将铜丝截成10cm长，钩在陶瓷纤维纸中心靠上约5mm处，称量陶瓷纤维纸和铜丝的总质量m1，精确至0.01g。将陶瓷纤维纸放入100ml烧杯中，倒入电解液浸泡5分钟，取出陶瓷纤维纸，用减重法称量浸泡电解液后的总质量m2，精确至0.01g。将浸泡电解液的陶瓷纤维纸挂在铁架台上，点燃，记录火源离开后至陶瓷纤维纸熄灭的时间，计算自熄时间：。本专利技术的有益效果为：将高闪点溶剂与少量阻燃添加剂同时加入锂离子电池电解液中，不仅能使电解液难于点燃，同时，点燃后的电解液由于含有少量阻燃添加剂，自熄时间较短。因而对电池性能影响较小。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术进行进一步的阐述；但并未对本专利技术作任何形式上的限制，任何不偏离本专利技术的主旨，而对本专利技术多做的变化或改变，都在本专利技术的保护范围以内。实施例1一种高安全性锂离子电池电解液，在充满氩气（H2O<10ppm，O2<10ppm）的手套相中，将重量比为1：4的有机溶剂碳酸乙烯酯（EC）、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚混合均匀；之后加入导电锂盐LiPF6，使其在有机溶剂中的浓度为1.0mol/L，最后分别加入磷酸三甲酯（TMP），用量为5wt.％；碳酸亚乙烯酯（VC），用量为2wt%，混合均匀，静置，即得到所述高安全性锂离子电池电解液。实施例2一种高安全性锂离子电池电解液，在充满氩气（H2O<10ppm，O2<10ppm）的手套相中，将有机溶剂碳酸乙烯酯（EC）、氟代碳酸乙烯酯（FEC）混合均匀；EC和FEC的重量比为EC：FEC＝1：1，之后加入导电锂盐LiPF6，使其在有机溶剂中的浓度为1.2mol/L，最后分别加入磷酸三甲酯（TPP），用量为5wt.％；碳酸亚乙烯酯（VC），用量为1wt%，混合均匀，静置，即得到所述高安全性锂离子电池电解液。实施例3一种高安全性锂离子电池电解液，在充满氩气（H2O<10ppm，O2<10ppm）的手套相中，将有机溶剂碳酸乙烯酯（EC）、亚硫酸二甲酯（DMS）混合均匀；EC和DMS的重量比为EC：DMS＝3：7，之后加入导电锂盐LiPF6，使其在有机溶剂中的浓度为1.5mol/L，最后分别加入磷酸三甲酯（TMP），用量为5wt.％；碳酸亚乙烯酯（VC），用量为1wt%，混合均匀，静置，即得到所述高安全性锂离子电池电解液。实施例4一种高安全性锂离子电池电解液，在充满氩气（H2O<10ppm，O2<10ppm）的手套相中，将有机溶剂碳酸乙烯酯（EC）、环丁砜（TMS）、碳酸甲乙酯（EMC）混合均匀；重量比为EC：TMS：GBL＝3：2：5，之后加入导电锂盐LiPF6，使其在有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高安全性锂离子电池电解液，其特征在于：电解液主要成分包括有机溶剂、电解质和添加剂，所述有机溶剂中至少包含有一种高闪点溶剂，所述添加剂包括膜添加剂和阻燃添加剂。

【技术特征摘要】
1.一种高安全性锂离子电池电解液，其特征在于：电解液主要成分包括有机溶剂、电解
质和添加剂，所述有机溶剂中至少包含有一种高闪点溶剂，所述添加剂包括膜添加剂和阻
燃添加剂。
2.如权利要求1所述的一种高安全性锂离子电池电解液的制备方法及技术，其特征在
于：电解质在有机溶剂中的摩尔浓度为0.8~1.5mol/L。
3.如权利要求2所述的一种高安全性锂离子电池电解液的制备方法及技术，其特征在
于：优选的电解质在有机溶剂中的摩尔浓度为1~1.2mol/L。
4.如权利要求1所述的一种高安全性锂离子电池电解液的制备方法及技术，其特征在
于：所述高闪点溶剂为氟代溶剂、砜类溶剂、环状羧酸酯溶剂中的一种或几种。
5.如权利要求4所述的一种高安全性锂离子电池电解液的制备方法及技术，其特征在
于：所述氟代溶剂优选为氟代碳酸乙烯酯（FEC）、1,...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丽，王超武，赵成龙，王瑛，于文倩，王龙，张庆朋，陈建伟，
申请(专利权)人：山东玉皇新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37