一种用于磷酸铁锂电池电解液的含磷阻燃添加剂制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于磷酸铁锂电池的阻燃电解液，其特点是：在普通的锂离子电池电解液中加入含磷化合物，并且，含磷化合物的加入量分别为锂离子电池电解液重量的1 wt％～20wt％；该含磷化合物溶解于锂离子电池电解液中，不影响电池循环性能，不参与正、负极表面的电化学反应，并可以极大地降低电解液地燃烧性，提高磷酸铁锂电池生产和使用地安全性。

Phosphorus containing flame retardant additive for electrolyte of lithium iron phosphate battery

The present invention discloses a flame retardant electrolyte for lithium iron phosphate battery, and is characterized in that the ordinary lithium-ion battery electrolyte containing phosphorus compounds, and the amount of phosphorus compounds as the weight of electrolyte for lithium ion batteries wt% 1 ~ 20wt% respectively; the phosphorus compounds dissolved in the electrolyte of lithium ion batteries. Does not affect the cell cycle performance, not to participate in the electrochemical reaction of positive and negative surface, and can greatly reduce the burning of electrolyte, improve the lithium iron phosphate battery production and use of safety.

【技术实现步骤摘要】
一种用于磷酸铁锂电池电解液的含磷阻燃添加剂
本专利技术涉及到磷酸铁锂电池中的电解液，特别涉及到可用于提高磷酸铁锂电池安全性能，降低电解液燃烧性的一类含磷阻燃添加剂。
技术介绍
磷酸铁锂材料由于其材料结构稳定，使电池具有优异的循环寿命和安全性能，磷酸铁锂电池也已经大量用于储能电池和汽车电池领域。制约电动汽车快速发展的一个重要原因就是锂离子电池的安全性能。尽管磷酸铁锂电池的安全性优于三元和锰酸锂材料电池，但是大容量电池还是存在安全隐患，尤其是在滥用状态下（如热冲击、过充、过放、短路等）存在着火、爆炸等安全隐患。要开发大容量锂离子电池，首先需要解决的是电池安全性问题，在电解液中加入阻燃剂目的就是为了降低电解液的可燃性，提高电池的安全性能。阻燃剂在锂离子电池电解液中的应用研究受到了国内外的广泛关注，含磷有机化合物的研究最早，并已有相关的专利报道（专利号200510024433.1）这些含磷化合物虽都具有一定的阻燃性，但电池首次充放电过程中会在石墨负极上的发生还原分解反应，而使电池的循环性能大大降低，并且需要添加较多的阻燃剂才能起到阻燃效果，电解液往往会由于它的添加而使其粘度增大、电导率降低、润湿性变差。
技术实现思路
为了解决常见磷酸酯添加剂对电池的负面影响，本专利技术提供一种有效提高磷酸铁锂动力电池在生产和使用中的安全性的用于磷酸铁锂电池电解液用的含磷阻燃添加剂。本专利技术的目的是提供上述添加剂的使用方法。本专利技术的磷酸铁锂电池阻燃添加剂是一种含磷有机化合物，其基本结构式如下：或者是上述结构的同分异构体。其中R为苯氧基、氨基、羟基、苯胺基的一种，其中R的碳原子数1≤n≤6。本专利技术采用的技术方案是：所述的磷酸铁锂电池安全电解液，在普通的磷酸铁锂电池电解液中加入具有上述结构的含磷化合物，并且，含磷化合物的加入量分别为锂离子电池电解液重量的1wt％～20wt％。本专利技术的优点是：由于具有该种结构的含磷化合物阻燃效果好，需要添加量较少，粘度低，不仅使电解液具有良好的阻燃性，同时对电解液的粘度，电导率影响很小，与正、负极极片和隔膜的润湿性好，并且用该电解液组装的电池具有良好的充放电性能，适用于磷酸铁锂电池。附图说明参照附图，通过具体实施例的描述，本专利技术的优势会更加明显。图1为本专利技术实施例2进行阻燃性测试得到的自熄时间与添加量的关系曲线图。由图可见，当电解液中添加有本专利技术的添加剂6wt%以上时，已经具有阻燃性。图2为本专利技术实施例4的电解液电导率随含磷化合物浓度增加的曲线图。从图中可以看出电导率随含磷化合物浓度的增加而降低，当该磷化物含量到12%时，电导率降低到7.96ms/cm。图3为本专利技术实施例5的LiFePO4/Li和C/Li半电池LSV(线性扫描伏安法)曲线图。从图中可以看出阻燃剂在石墨表面及LiPF6表面具有较好的稳定性，不参与电化学反应。图4为本专利技术实施例5的方型电池循环500周充放电曲线图。从图中可以看出，添加阻燃剂的电池与未添加阻燃剂的电池，循环性能无明显差异，阻燃剂的加入不会影响电池循环性能。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不仅限于此。实施例1把碳酸二甲酯（DMC）、碳酸乙烯酯（EC）和碳酸甲乙酯（EMC）按照5：3：2（质量比）的比例混合，并配成11%（质量分数）的LiPF6的电解液，然后在其中加入重量比为1wt%的VC和重量比为3wt%、6wt%、9wt%和12wt%的本专利技术所要求的含磷化合物其结构式如下式，使其溶解，制备得到本专利技术所要求的阻燃电解液。实施例2把碳酸二甲酯（DMC）、碳酸乙烯酯（EC）和碳酸甲乙酯（EMC）按照5：3：2（质量比）的比例混合，并配成11%（质量分数）的LiPF6的电解液，然后在其中加入重量比为0wt%、3wt%、6wt%、9wt%和12wt%的本专利技术所要求的含磷化合物，使其溶解，制备得到本专利技术所要求的阻燃电解液。实施例3为了评价具有本专利技术添加剂对电解液燃烧性的影响，本专利技术用自熄时间（Self-extinguishingtime）来测量电解液的燃烧性，该方法是以不燃性玻璃棉为原料制成直径为5mm的玻璃棉球，称重并安置在折成“O”形的细铁丝上，用注射器分别取出不同比例的电解液注在玻璃棉上迅速点燃，并称出前后注射器的质量，记录点火装置移开后至火焰自动熄灭的时间。该时间被称为自熄时间（Self-extinguishingtime,简称SET）。以单位质量电解液的自熄时间为标准，比较不同阻燃电解液的阻燃性能。按照上述方法对实施例2的电解液进行阻燃性测试，测量结果见图1。实施例4用上海精密科学仪器有限公司生产的DDS-307型电导率仪和铂黑电极对实施例2的电解液的电导率进行测量，测量前先用0.01mol/KCI的标准溶液对电导率仪进行校准。测量结果见图2。实施例5LiFePO4（美国OMG公司产）、乙炔黑、聚偏氟乙烯（PVDF）（质量比为92％：3％：5％）分散在N－甲基－2吡咯烷酮（NMP）溶剂中，混合均匀后涂在铝箔集流体上，在120℃下真空干燥12小时制得正极片。将人造石墨，CMC(羧甲基纤维素钠),SBR（丁苯橡胶），SP（导电碳黑）（质量比为95％：1.5％:2.5:1%）混合均匀后涂在铜箔集流体上，在120℃下真空干燥12小时制得正极片。使用实施例1制得的电解液在手套箱中装配2016型扣式正极/锂、负极/锂半电池和053048方型软包电池，用CHI660C测试扣式电池LSV（线性扫描伏安法）测试，测试结果如图3，说明阻燃剂在电池体系中非常稳定，不会参与电化学反应。用BS-9300二次电池性能检测装置对方型电池进行充放电测试，方型电池充放电倍率为1C，电压范围2.0～3.8V，循环500次，见图4。阻燃剂的添加不会使电池的循环性恶化。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池阻燃电解液，其特征在于：在普通的锂离子电池电解液中加入含磷化合物，并且，含磷化合物的加入量分别为锂离子电池电解液重量的1wt％～20 wt％。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池阻燃电解液，其特征在于：在普通的锂离子电池电解液中加入含磷化合物，并且，含磷化合物的加入量分别为锂离子电池电解液重量的1wt％～20wt％。2.根据权利要求1所述的锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：李思洋，鲍丽华，肖徽立，林晓忠，
申请(专利权)人：广东金光高科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44