一种具有热固化功效的电解液及其制备方法技术

本发明专利技术属于锂离子电池电解液技术领域，尤其涉及一种具有热固化功效的电解液，包括锂盐、碳酸酯类有机溶剂、成膜添加剂、聚合物单体和引发剂，所述聚合物单体为N,N‑4,4‑二苯甲烷双马来酰亚胺、双马来酰亚胺寡聚物、1,3‑二氧环戊烷和新戊二醇二丙烯酸酯中的一种或几种。相对于现有技术，在90～130℃的温度条件下，本发明专利技术中的聚合物单体能在引发剂的作用下发生热交联反应，使得电解液固化，终止电极反应，为电池提供过热保护，提高电池的安全性能。另外，本发明专利技术还提供一种具有热固化功效的电解液的制备方法，该制备方法操作简单且制得的电解液品质良好。

Electrolyte with heat curing effect and preparation method thereof

The invention belongs to the technical field of lithium ion battery electrolyte, especially relates to an electrolyte with heat curing effect, including lithium carbonate, organic solvents, film-forming additives, polymer monomer and initiator, the polymer monomer is N, one or several N 4,4 two diphenylmethane bismaleimide bismaleimide oligomers, 1,3 two dioxolane and neopentyl glycol acrylate in two. Compared with the prior art, in 90 ~ 130 DEG C temperature conditions, the invention of polymer monomer thermal crosslinking reaction under the action of initiator, the curing of electrolyte, electrode reaction termination, to provide protection for the battery overheating, improve the safety performance of the battery. In addition, the invention also provides a method for preparing the electrolyte with the heat curing effect. The preparation method is simple in operation and the electrolyte quality is good.

【技术实现步骤摘要】
一种具有热固化功效的电解液及其制备方法
本专利技术属于锂离子电池电解液
，尤其涉及一种具有热固化功效的电解液及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池具有能量密度大、输出功率高、充放电寿命长、无污染、工作温度范围宽及自放电小等诸多优点。其作为新型的高能化学电源，在向着解决人类环境污染和能源危机前进的过程中，遇到了最为巨大的挑战，即安全问题。锂离子电池会因过电流，内部枝晶导致内部短路或过充等滥用条件，导致内部的热积累，当热量积累到一定程度的时候，会引发电解液、正极及内部其他材料发生放热连锁反应，最终导致锂电池发生热失控。目前解决锂离子电池安全性问题的途径主要包括两方面。一方面是通过使用维护或辅助管理来保证其安全性。如通过锂离子电池管理系统防止锂离子电池短路、过充及超温等。另一方面则是通过改善锂电池材料或优化设计来提高锂离子电池自身的安全性。如通过提高正极材料稳定性，在电解液中添加阻燃及防过充等添加剂，采用新型隔膜(如陶瓷隔膜)等方式。然而上述方法因各种因素的限制，目前均无法很好地解决锂离子电池的安全性问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种具有热固化功效的电解液，该电解液能提高锂离子电池的安全性能。为了上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种具有热固化功效的电解液，包括锂盐、碳酸酯类有机溶剂、成膜添加剂、聚合物单体和引发剂，所述聚合物单体为N,N-4,4-二苯甲烷双马来酰亚胺、双马来酰亚胺寡聚物、1,3-二氧环戊烷和新戊二醇二丙烯酸酯中的一种或几种。在本专利技术中，当电池温度上升到50℃左右时，引发剂开始分解，生产自由基，随着温度的升高，分解速度加快，当电池温度进一步升到90～130℃时，聚合物单体在引发剂分解的自由基作用下进行反应生成单体自由基，单体自由基迅速发生热交联聚合反应，形成高度交联的聚合产物结构网络，使电解液从液态转变为凝胶态甚至固态，导致液相电导的大幅度降低，减弱甚至阻断锂离子在正负极之间的反应，终止电极反应，从而表现出自激发热关闭效应，在危险性放热副反应被引发之前为锂离子电池提高过热保护，有利于提高电池的使用安全性。需要说明的是，当添加两种或两种以上的聚合物单体时，其存在有增效作用。另外，在N,N-4,4-二苯甲烷双马来酰亚胺、双马来酰亚胺寡聚物和新戊二醇二丙烯酸酯这三种聚合物单体中，各聚合物单体不仅能进行自我交联聚合，还能与另外两种单体进行相互交联，形成交联程度更高，结构网络更稳定的聚合产物，更加有利于固化电解液，终止电极反应，更好地对电池进行过热保护，从而更好地提高电池的使用安全性。作为本专利技术所述的具有热固化功效的电解液的一种改进，所述聚合物单体的质量含量占电解液的1～10％。作为本专利技术所述的具有热固化功效的电解液的一种改进，所述锂盐为LiPF6，所述锂盐的浓度为0.8～1.5M。作为本专利技术所述的具有热固化功效的电解液的一种改进，所述碳酸酯类有机溶剂为20～40wt％的碳酸乙烯酯、20～40wt％的碳酸甲乙酯和20～40wt％的碳酸二乙酯。作为本专利技术所述的具有热固化功效的电解液的一种改进，所述成膜添加剂的质量含量占电解液的1～10％。作为本专利技术所述的具有热固化功效的电解液的一种改进，所述成膜添加剂为碳酸亚乙烯、亚硫酸丙烯酯、乙烯基碳酸乙烯酯和氟代碳酸乙烯酯中的一种或几种。作为本专利技术所述的具有热固化功效的电解液的一种改进，所述引发剂的质量含量占电解液的0.01～0.1％。作为本专利技术所述的具有热固化功效的电解液的一种改进，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异丁酸二甲酯和偶氮二异庚腈中的一种或几种。偶氮类引发剂有偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈，属低活性引发剂。以上三种引发剂的使用温度范围为50～65℃，分解均匀，只形成一种自由基，无其他副反应，比较稳定，纯粹状态可安全储存。本专利技术的另一个目的在于：提供一种具有热固化功效的电解液的制备方法，包括以下步骤：步骤一，按比例分别量取碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯，倒入铝瓶中；步骤二，按计算好的质量分别称取碳酸乙烯酯和LiPF6，加入到铝瓶中，震荡使其完全溶解；步骤三，按比例分别加入成膜添加剂、聚合物单体以及引发剂，震荡溶解，摇匀，放置24h后即得具有热固化功效的电解液。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供一种具有热固化功效的电解液，包括锂盐、碳酸酯类有机溶剂、成膜添加剂、聚合物单体和引发剂，所述聚合物单体为N,N-4,4-二苯甲烷双马来酰亚胺、双马来酰亚胺寡聚物、1,3-二氧环戊烷和新戊二醇二丙烯酸酯中的一种或几种。相对于现有技术，在90～130℃的温度条件下，本专利技术中的聚合物单体能在引发剂的作用下发生热交联反应，使得电解液固化，终止电极反应，为电池提供过热保护，提高电池的安全性能。另外，本专利技术还提供一种具有热固化功效的电解液的制备方法，该制备方法操作简单且制得的电解液品质良好。具体实施方式下面将结合具体实施方式对本专利技术及其有益效果作进一步详细说明，但是，本专利技术的具体实施方式并不局限于此。实施例1本实施例提供一种具有热固化功效的电解液，包括锂盐、碳酸酯类有机溶剂、成膜添加剂、聚合物单体和引发剂，所述聚合物单体为N,N-4,4-二苯甲烷双马来酰亚胺。聚合物单体的质量含量占电解液的1％。锂盐为LiPF6，锂盐的浓度为0.8M。碳酸酯类有机溶剂为20wt％的碳酸乙烯酯、40wt％的碳酸甲乙酯和40wt％的碳酸二乙酯。成膜添加剂的质量含量占电解液的1％。成膜添加剂为碳酸亚乙烯和氟代碳酸乙烯酯。引发剂的质量含量占电解液的0.01％。引发剂为偶氮二异丁腈。其制备方法包括以下步骤：步骤一，按比例分别量取碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯，倒入铝瓶中；步骤二，按计算好的质量分别称取碳酸乙烯酯和LiPF6，加入到铝瓶中，震荡使其完全溶解；步骤三，按比例分别加入成膜添加剂、聚合物单体以及引发剂，震荡溶解，摇匀，放置24h后即得具有热固化功效的电解液。实施例2与实施例1不同的是：在本实施例中，聚合物单体为双马来酰亚胺寡聚物。聚合物单体的质量含量占电解液的3％。锂盐为LiPF6，锂盐的浓度为1.0M。碳酸酯类有机溶剂为40wt％的碳酸乙烯酯、20wt％的碳酸甲乙酯和40wt％的碳酸二乙酯。成膜添加剂的质量含量占电解液的3％。成膜添加剂为碳酸亚乙烯和乙烯基碳酸乙烯酯。引发剂的质量含量占电解液的0.03％。引发剂为偶氮二异庚腈。其它的与实施例1相同，这里不再赘述。实施例3与实施例1不同的是：在本实施例中，聚合物单体为1,3-二氧环戊烷。聚合物单体的质量含量占电解液的5％。锂盐为LiPF6，锂盐的浓度为1.2M。碳酸酯类有机溶剂为30wt％的碳酸乙烯酯、40wt％的碳酸甲乙酯和30wt％的碳酸二乙酯。成膜添加剂的质量含量占电解液的5％。成膜添加剂为乙烯基碳酸乙烯酯和氟代碳酸乙烯酯。引发剂的质量含量占电解液的0.05％。引发剂为偶氮二异丁酸二甲酯。其它的与实施例1相同，这里不再赘述。实施例4与实施例1不同的是：在本实施例中，聚合物单体为新戊二醇二丙烯酸酯。聚合物单体的质量含量占电解液的8％。锂盐为LiPF6，锂盐的浓度为1.3M。碳酸酯类有机溶剂为35wt％的碳酸乙烯酯、25wt％的碳酸甲乙酯和40wt％的碳酸二乙酯。成膜添加剂的质量含量占电解液的8％。成膜添加剂为碳酸亚乙烯和亚硫酸丙烯酯。引发剂的质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有热固化功效的电解液，包括锂盐、碳酸酯类有机溶剂、成膜添加剂、聚合物单体和引发剂，其特征在于：所述聚合物单体为N,N‑4,4‑二苯甲烷双马来酰亚胺、双马来酰亚胺寡聚物、1,3‑二氧环戊烷和新戊二醇二丙烯酸酯中的一种或几种。

【技术特征摘要】
1.一种具有热固化功效的电解液，包括锂盐、碳酸酯类有机溶剂、成膜添加剂、聚合物单体和引发剂，其特征在于：所述聚合物单体为N,N-4,4-二苯甲烷双马来酰亚胺、双马来酰亚胺寡聚物、1,3-二氧环戊烷和新戊二醇二丙烯酸酯中的一种或几种。2.根据权利要求1所述的具有热固化功效的电解液，其特征在于：所述聚合物单体的质量含量占电解液的1～10％。3.根据权利要求1所述的具有热固化功效的电解液，其特征在于：所述锂盐为LiPF6，所述锂盐的浓度为0.8～1.5M。4.根据权利要求1所述的具有热固化功效的电解液，其特征在于：所述碳酸酯类有机溶剂为20～40wt％的碳酸乙烯酯、20～40wt％的碳酸甲乙酯和20～40wt％的碳酸二乙酯。5.根据权利要求1所述的具有热固化功效的电解液，其特征在于：所述成膜添加剂的质量含量占电解液的1～10％。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡清平，陶芝勇，吴吉强，刘焱，刁胜，曾坚义，
申请(专利权)人：深圳市海盈科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44