本发明专利技术提供一种阻燃型宽温域非水电解液及其制备方法与应用，属于锂离子电池技术领域。该电解液由锂盐和有机溶剂组成，其中有机溶剂包括氟代羧酸酯类、氟代碳酸酯类和环三磷腈类衍生物。本发明专利技术还提供一种阻燃型宽温域非水电解液的制备方法。本发明专利技术还提供上述阻燃型宽温域电解液在高压锂离子电池中的应用。本发明专利技术中的电解液以氟代羧酸酯为主溶剂，降低了电解液的粘度，提高了电解液的电导率，并结合常规氟代碳酸酯形成稳定的溶剂化结构和钝化膜，改善了电解液/电极界面的电化学反应稳定性，同时，环三磷腈的加入不仅降低了电解液的燃烧且不会影响电池的性能发挥，为实现目前锂离子电池的高安全性、宽温域、多功能和高能量密度提供了可行性方案。提供了可行性方案。提供了可行性方案。
【技术实现步骤摘要】
一种阻燃型宽温域电解液及其制备方法与应用
[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种阻燃型宽温域非水电解液及其制备方法与应用。
技术介绍
[0002]近年来，高能量密度锂离子电池已成为必不可少的能量存储器件，并将在未来的手持式电子产品，电动汽车以及大规模储能中发挥更重要的作用。锂离子电池中除了正负极活性材料的开发以外，作为锂离子电池的“血液”非水电解液逐渐成为目前新能源领域研究的热点。
[0003]提高锂离子电池的工作电压是提高电池能量密度最有效的方法之一，但现有锂离子电池的工作电压为3.7V，难以满足动力电池对高能量密度的需求，其中最明显的瓶颈在于高电压下会加剧电解液的氧化分解，导致电解液枯竭，电池性能衰退。为此，研究者们进行了大量的研究，开发出了许多新型的电解液体系，如高浓度、砜类和腈类电解液等。尽管新型电解液体系明显提高了电解液在高电压下与正极的兼容性，但大部分体系不能满足高电压锂离子电池在更宽的温度范围内的应用，适配高电压的电解液往往会在负极发生持续地还原分解，使得负极阻抗增加，加剧锂金属的沉积，易形成锂金属枝晶，导致电池短路，难以应用于低温(≤
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20℃)或高功率等特殊工况。同时，电解液在高温条件下(≥60℃)形成的正极CEI也很容易被破坏，导致正极结构坍陷，造成活性氧析出，加剧氧化分解反应。
[0004]与此同时，在极端条件(高、低温及高倍率)下，锂离子电池易短路、过充或热失控，而当前普遍使用的电解液绝大多数是低闪点的有机溶剂，例如线性碳酸酯EMC(碳酸甲乙酯)、DMC(碳酸二甲酯)或DEC(碳酸二乙酯)和环状碳酸乙酯酯EC(碳酸乙烯酯)和PC(碳酸丙烯酯)等，一旦电池破裂或意外失火，极易产生剧烈的燃烧从而造成严重的安全事故。因此，注重新型高电压阻燃电解液的研究，可以从根本上解决高电压锂离子电池在极端工况条件下的易燃易爆问题。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是为了解决现有的电池电解液在高电压等极端条件下容易出现易燃易爆的问题，而提供一种阻燃型宽温域非水电解液及其制备方法与应用。
[0006]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
[0007]一种阻燃型宽温域电解液，由锂盐和有机溶剂组成，其中有机溶剂包括氟代羧酸酯类、氟代碳酸酯类和环三磷腈类衍生物。
[0008]优选的是，所述锂盐、氟代羧酸酯类、氟代碳酸酯类和环三磷腈类衍生物的摩尔比为1:(5～9):(0.2～1):(0.3～2)。
[0009]优选的是，所述锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)和二氟草酸硼酸锂(LiODFB)中的至少一种。
[0010]优选的是，所述氟代羧酸酯类为二氟乙酸甲酯(MFA)、二氟乙酸乙酯(EFA)、三氟乙
酸甲酯(MTFA)、三氟乙酸乙酯(TFAE)、三氟乙酸正己酯(TFENH)和五氟丙酸甲酯(MPFP)中的至少一种。
[0011]优选的是，所述氟代碳酸酯类为氟代碳酸甲乙酯(FEMC)、二(2,2,2
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三氟乙基)碳酸酯(TFEC)、双氟代碳酸乙烯酯(DFEC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、三氟甲基碳酸乙烯酯(TFPC)、2,2,2
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三氟代碳酸甲乙酯(MTFEC)、2,2,2
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三氟代碳酸二乙酯(ETFEC)和2,2,2
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三氟代碳酸乙丙酯(PTFEC)中的至少一种。
[0012]优选的是，所述环三磷腈衍生物为甲氧基五氟环三磷腈、乙氧基五氟环三磷腈(PFPN)、三氟乙氧基五氟环三磷腈、五氟苯氧基环三磷腈(POPFPN)、五氟丙氧基五氟环三磷腈和六氟环三磷腈(HFPN)中的至少一种。
[0013]优选的是，所述的有机溶剂包括二氟乙酸甲酯(MFA)、乙氧基五氟环三磷腈(PFPN)和氟代碳酸乙烯酯(FEC)。
[0014]本专利技术还提供了一种阻燃型宽温域电解液的制备方法，包括以下步骤：
[0015]1)在氩气气氛条件下，将有机溶剂氟代羧酸酯类、氟代碳酸酯类和环三磷腈类衍生物进行充分混合，搅拌，得到预纯化液；
[0016]2)将分子筛加入步骤1)所得到的预纯化液中，静置，最后去除分子筛得到纯化液；
[0017]3)将锂盐溶解到步骤2)所得到的纯化液中，混合均匀后得到阻燃型宽温域电解液。
[0018]优选的是，所述分子筛为或锂化分子筛。
[0019]本专利技术还提供上述阻燃型宽温域电解液在高压锂离子电池中的应用。
[0020]本专利技术的有益效果
[0021]本专利技术提供一种阻燃型宽温域非水电解液及其制备方法与应用，该电解液由锂盐和有机溶剂组成，其中有机溶剂包括氟代羧酸酯类、氟代碳酸酯类和环三磷腈类衍生物。与现有技术相比，本专利技术中的电解液以氟代羧酸酯为主溶剂，大大降低了电解液的粘度，明显提高了电解液的电导率，并结合常规氟代碳酸酯溶剂形成稳定的溶剂化结构和钝化膜，改善了电解液/电极界面的电化学反应稳定性，同时，少量的环三磷腈的加入不仅降低了电解液的燃烧且不会影响电池的性能发挥，为实现目前锂离子电池的高安全性、宽温域、多功能和高能量密度提供了可行性方案。
附图说明
[0022]图1为对比例1与实施例2的自熄灭实验测试；
[0023]图2为对比例1与实施例2组装的石墨/NCM811全电池的循环性能；
[0024]图3为对比例1与实施例2组装的石墨/NCM811全电池的低温放电性能；
[0025]图4为对比例1与实施例2组装的石墨/NCM811全电池在60℃下的循环性能。
具体实施方式
[0026]一种阻燃型宽温域电解液，由锂盐和有机溶剂组成，其中有机溶剂包括氟代羧酸酯类、氟代碳酸酯类和环三磷腈类衍生物。
[0027]按照本专利技术，所述锂盐、氟代羧酸酯类、氟代碳酸酯类和环三磷腈类衍生物的摩尔比优选为1：(5～9):(0.2～1):(0.3～2)，更优选为1：(6.5～8):(0.2～1):(0.3～1)。
[0028]按照本专利技术，所述锂盐优选为六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)和二氟草酸硼酸锂(LiODFB)中的至少一种，更优选为六氟磷酸锂(LiPF6)。
[0029]按照本专利技术，所述氟代羧酸酯类优选为二氟乙酸甲酯(MFA)、二氟乙酸乙酯(EFA)、三氟乙酸甲酯(MTFA)、三氟乙酸乙酯(TFAE)、三氟乙酸正己酯(TFENH)和五氟丙酸甲酯(MPFP)中的至少一种。
[0030]按照本专利技术，所述氟代碳酸酯类优选为氟代碳酸甲乙酯(FEMC)、二(2,2,2
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三氟乙基)碳酸酯(TFEC)、双氟代碳酸乙烯酯(DFEC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、三氟甲基碳酸乙烯酯(TFPC)、2,2,2
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三氟代碳酸甲乙酯(MTFEC)、本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种阻燃型宽温域电解液，其特征在于，由锂盐和有机溶剂组成，其中有机溶剂包括氟代羧酸酯类、氟代碳酸酯类和环三磷腈类衍生物。2.根据权利要求1所述的一种阻燃型宽温域电解液，其特征在于，所述锂盐、氟代羧酸酯类、氟代碳酸酯类和环三磷腈类衍生物的摩尔比为1:(5～9):(0.2～1):(0.3～2)。3.根据权利要求1所述的一种阻燃型宽温域电解液，其特征在于，所述锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂和二氟草酸硼酸锂中的至少一种。4.根据权利要求1所述的一种阻燃型宽温域电解液，其特征在于，所述氟代羧酸酯类为二氟乙酸甲酯、二氟乙酸乙酯、三氟乙酸甲酯、三氟乙酸乙酯、三氟乙酸正己酯和五氟丙酸甲酯中的至少一种。5.根据权利要求1所述的一种阻燃型宽温域电解液，其特征在于，所述氟代碳酸酯类为氟代碳酸甲乙酯、二(2,2,2
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三氟乙基)碳酸酯、双氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、2,2,2
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三氟代碳酸甲乙酯、2,2,2
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三氟代...
【专利技术属性】
技术研发人员：明军，邹业国，李茜，王立民，刘刚，程浩然，尹东明，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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