一种三元锂电防过充电解液及锂离子电池制造技术

本发明专利技术实施方式公开了一种三元锂电防过充电解液，有效解决锂电池过冲产生的爆炸起火问题，本发明专利技术还提供了一种锂离子电池。本发明专利技术的三元锂电防过充电解液，包括锂盐、有机溶剂、过充添加剂、阻燃添加剂、成膜添加剂。本发明专利技术的锂离子电池，包括阴极极片、阳极极片、置于阴极极片与阳极极片之间的隔离膜、和该三元锂电防过充电解液。

A $three anti overcharge lithium solution and lithium ion battery

The embodiment of the invention discloses a $three anti overcharge lithium solution, to effectively solve the problem of explosion and fire overshoot produced lithium battery, the invention also provides a lithium ion battery. Three yuan of the anti overcharge lithium solution, including lithium salt, organic solvent, overcharge additives, flame retardant additives, film-forming additive. The lithium ion battery of the invention, including cathode, anode plate, cathode and anode placed between the pole piece and the three element isolation membrane, anti overcharge lithium solution.

【技术实现步骤摘要】
一种三元锂电防过充电解液及锂离子电池
本专利技术涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种三元锂电防过充电解液及锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池广泛应用在手机和笔记本电脑，其是一种充电电池，主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作，一般采用含有锂元素的材料作为电极。锂离子电池具有高比能量和高比功率，优势明显，是未来动力电池体系的潜力者，也是现代高性能电池的代表。但在安全性问题上，锂离子电池由于时常会出现电池爆炸起火的问题，这在很大程度上制约着锂离子电池在电动汽车系统上的使用。造成安全性问题的因素很多，其中过充电是常见因素之一。随着电动汽车电池的能量密度提高，三元镍钴锰材料得到了广泛的应用，而为了提高能量密度，材料中镍含量的增加，使材料的热稳定性降低，电池的安全性能变差，使过充电的通过条件更加苛刻，为了解决这些问题，传统的方法是给电池安装安全阀和过冲保护电路，但效果仍不尽人意。因此，针对上述情况，如何改进现有锂离子电池的结构，从而解决上述的缺点，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。
技术实现思路
本专利技术实施方式提供了一种三元锂电防过充电解液，有效解决锂电池过冲产生的爆炸起火问题。本专利技术还提供了一种锂离子电池。为解决上述问题，本专利技术提供的一种三元锂电防过充电解液，包括锂盐、有机溶剂、过充添加剂、阻燃添加剂、成膜添加剂。优选地，所述锂盐浓度为0.01-2mol/L，所述锂盐为六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂和双(三氟甲基磺酰)亚胺锂中一种或多种。优选地，所述锂盐浓度为0.8-1.2mol/L。优选地，所述有机溶剂由环状碳酸酯与线状碳酸酯组成。优选地，所述环状碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯中的一种或多种，所述链状碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、丙酸丙酯和丙酸乙酯中的一种或多种。优选地，所述过充添加剂为苯的衍生物，包括邻苯、环己基苯、叔丁基苯中的一种或多种；所述过充添加剂质量为电解液质量的2-3％，其结构式为：其中，所述结构式中：C、D、E、F独立地为苯基、环己基、氢原子或氟原子中的任一种。优选地，所述阻燃添加剂为环三磷腈化合物；所述阻燃添加剂的质量为所述三元锂电防过充电解液质量的0.5-2.5％，所述阻燃添加剂的结构式为：其中，环三磷腈化合物中R为苯氧基、乙氧基、氧乙烯、氟原子中的一种或多种。优选地，所述成膜添加剂为碳酸亚乙酯VC和硫酸乙烯酯DTD；所述成膜添加剂质量为所述三元锂电防过充电解液质量的1-2％。本专利技术还提供一种锂离子电池，包括阴极极片、阳极极片、置于阴极极片与阳极极片之间的隔离膜、和上述任意一项所述的三元锂电防过充电解液。优选地，所述阴极极片包括铝箔集流体和阴极膜片，所述阳极极片包括铜箔集流体和阳极膜片；所述阴极膜片包括阴极活性物质、导电剂和粘结剂，所述阳极膜片包含阳极活性物质、导电剂和粘结剂；所述阴极活性物质为LiNi1-x-yCoXMnyO2(NCM)；所述阳极活性物质为人造石墨、天然石墨、钛酸锂或硅碳复合材料。从以上技术方案可以看出，本专利技术实施方式具有以下优点：本三元锂电防过充电解液，由锂盐、有机溶剂、过充添加剂、阻燃添加剂、成膜添加剂组成。其中，添加了成膜添加剂，有效在电极表面形成优良的界面保护膜，减少电极材料和电解液的反应活性并稳定电极材料微观结构，提升动力电池循环性能和高低温性能；而且形成的固体电解质阻抗低，有利于改善锂离子二次电池内部动力学特性，从而提高锂离子电池的安全性问题，尤其是减少过冲爆炸的问题。附图说明图1为本专利技术一种三元锂电防过充电解液及锂离子电池对比例1的结果示意图；图2为本专利技术一种三元锂电防过充电解液及锂离子电池实施例1的结果示意图；图3为本专利技术一种三元锂电防过充电解液及锂离子电池实施例5的结果示意图。具体实施方式本专利技术实施方式提供了三元锂电防过充电解液，有效解决锂电池过冲产生的爆炸起火问题。本专利技术还提供了一种锂离子电池。本专利技术的一种三元锂电防过充电解液，包括锂盐、有机溶剂、过充添加剂、阻燃添加剂、成膜添加剂。优选地，所述锂盐浓度为0.01-2mol/L，所述锂盐为六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂和双(三氟甲基磺酰)亚胺锂中一种或多种。优选地，所述锂盐浓度为0.8-1.2mol/L。优选地，所述有机溶剂由环状碳酸酯与线状碳酸酯组成。优选地，所述环状碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯中的一种或多种，所述链状碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、丙酸丙酯和丙酸乙酯中的一种或多种。优选地，所述过充添加剂为苯的衍生物，包括邻苯、环己基苯、叔丁基苯中的一种或多种；所述过充添加剂质量为电解液质量的2-3％，其结构式为：其中，所述结构式中：C、D、E、F独立地为苯基、环己基、氢原子或氟原子中的任一种。需要说明的是，过充添加剂质量为电解液质量的2-3％，意思为电解液设定为1，过充添加剂占电解液的2-3％，下文所称的内容，意思与此处相同。优选地，所述阻燃添加剂为环三磷腈化合物；所述阻燃添加剂的质量为所述三元锂电防过充电解液质量的0.5-2.5％，所述阻燃添加剂的结构式为：其中，环三磷腈化合物中R为苯氧基、乙氧基、氧乙烯、氟原子中的一种或多种。优选地，所述成膜添加剂为碳酸亚乙酯VC和硫酸乙烯酯DTD；所述成膜添加剂质量为所述三元锂电防过充电解液质量的1-2％。在现有技术中，一般过充添加剂使用联苯、环乙基苯和叔丁基苯等具有关闭效果的苯类化合物，这类添加剂容易对锂离子电池性能产生恶化，直流电阻增加，电池存储性能及循环性能较差，且当其加入量超过电解液的质量百分含量的5％时，更有性能严重恶化的风险，因此锂离子电池的安全性能和电化学性能无法兼顾。而本专利技术的电解液则大大降低了此种情况。本三元锂电防过充电解液，由锂盐、有机溶剂、过充添加剂、阻燃添加剂、成膜添加剂组成。其中，添加了成膜添加剂，有效在电极表面形成优良的界面保护膜，减少电极材料和电解液的反应活性并稳定电极材料微观结构，提升动力电池循环性能和高低温性能；而且形成的固体电解质阻抗低，有利于改善锂离子二次电池内部动力学特性，从而提高锂离子电池的安全性问题，尤其是减少过冲爆炸的问题。进一步来说，阻燃添加剂使用磷腈化合物，磷腈化合物的侧链为含杂原子的长链基团，长链基团中具有芳环、芳杂环、氧乙烯中的一种或两种基团，相对于其他结构，可能是因为芳环和芳杂环具有更大的空间位阻，磷腈化合物能够在锂离子电池的正极材料表面形成更加致密有效的包覆层，从而提高了高电压锂离子电池的循环性。再进一步来说，该磷腈化合物含有N、P原子，具有良好的阻燃效果，通过和芳香族苯衍生物共同作用提高了电池过充安全性能，避免了大量使用过充添加剂造成电池容量下降的副作用。本专利技术还提供一种锂离子电池，包括阴极极片、阳极极片、置于阴极极片与阳极极片之间的隔离膜、和上述任意一项所述的三元锂电防过充电解液。优选地，所述阴极极片包括铝箔集流体和阴极膜片，所述阳极极片包括铜箔集流体和阳极膜片；所述阴极膜片包括阴极活性物质、导电剂和粘结剂，所述阳极膜片包含阳极活性物质、导电剂和粘结剂；所述阴极活性物质为LiNi1-x-yCoXMnyO2(NCM)；所述阳极活性物质为人造本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三元锂电防过充电解液，其特征在于，包括锂盐、有机溶剂、过充添加剂、阻燃添加剂、成膜添加剂。

【技术特征摘要】
1.一种三元锂电防过充电解液，其特征在于，包括锂盐、有机溶剂、过充添加剂、阻燃添加剂、成膜添加剂。2.根据权利要求1所述的三元锂电防过充电解液，其特征在于，所述锂盐浓度为0.01-2mol/L，所述锂盐为六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂和双(三氟甲基磺酰)亚胺锂中一种或多种。3.根据权利要求2所述的三元锂电防过充电解液，其特征在于，所述锂盐浓度为0.8-1.2mol/L。4.根据权利要求1所述的三元锂电防过充电解液，其特征在于，所述有机溶剂由环状碳酸酯与线状碳酸酯组成。5.根据权利要求4所述的三元锂电防过充电解液，其特征在于，所述环状碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯中的一种或多种，所述链状碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、丙酸丙酯和丙酸乙酯中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的三元锂电防过充电解液，其特征在于，所述过充添加剂为苯的衍生物，包括邻苯、环己基苯、叔丁基苯中的一种或多种；所述过充添加剂质量为电解液质量的2-3％，其结构式为：其中，所述结构式中：C、D、E、F独立地为苯基、环己基...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟星，王强，胡立平，覃关键，李福桥，
申请(专利权)人：广东天劲新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44