防过充的锂离子电池电解液及由其制备的锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开了一种具有防过充功能且对锂离子电池负面影响小的防过充的锂离子电池电解液及由上述电解液制备的锂离子电池。所述的防过充的锂离子电池电解液中含有如下结构式表示的添加剂，并且该添加剂在锂离子电池电解液中所占的重量比例为：０．０１％－５３．６％。上述结构式中，Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ａ分别选自卤素或羟基、或碳原子数目在０～１２之间的烷基、烷氧基、卤代烷基、磺酸基、芳香基团、羧基、或醚氧基；Ｄ选自Ｃ、Ｓ、Ｏ、Ｎ、Ｐ、Ｂ或Ｓｉ元素。本发明专利技术的锂离子电池电解液及锂离子电池具有较好的耐过充性能和较高充放电的循环效率；能够满足应用的需要。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电化学
，涉及到一种防过充的锂离子电池电解液及由其制备 的锂离子电池。
技术介绍
随着地球能源资源的日益减少以及人们环保意识的不断增加，迫使人们不断的提 高对资源的利用率，二次可充式电池，尤其是锂离子电池的各种优点使其成为强有力的能 源储备工具之一。由于锂离子电池具有能量密度高、功率密度大、循环性能好、无记忆效应、 绿色环保等特点，使锂离子电池在移动通信设备如移动电话、移动摄像机、笔记本电脑等各 种电子产品中得到广泛的应用，同时也是未来混合电动车动力系统的强有力候选之一。锂 离子电池中使用的有机溶剂通常有二乙基碳酸酯、二甲基碳酸酯、甲基乙基碳酸酯、碳酸 亚乙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、丁内酯、二甲丙二酸酯等以及它们的 两种或多种混合物，使用的电解质锂盐通常有六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、二草酸 合硼酸锂、三氟甲基磺酸锂、三氟甲基磺酰亚胺锂等以及它们的两种或者多种混合物。但 是，锂离子电池存在的安全问题，成为了大型锂离子电池无法商业化的最大阻碍之一。很多 的爆裂、起火、爆炸等危险都是因为锂离子电池的过充而引起的，这些事故从根本上讲都是 因为电池内部电压控制的失控导致剧烈的放热反应而引起的。为了解决这些安全问题，传 统的解决方法是在电池的安全帽内安装气体压力检测装置、防爆安全阀或通过外加专用的 过充保护电路来防止电池的过充。但这些方法增加了电池成本和复杂性，安全效果也不理 想。通过添加剂实现电池内部过充保护就解决了这些问题。添加剂的种类基本局限在联 苯、环己苯、卤苯(溴苯、氯苯)、呋喃的衍生物和二茂铁及其衍生物，由于添加该类添加剂 后，会影响到电池的正常充放电能力，影响其循环性能，同时对电池材料的表面形态有一定 的负面影响，电池在充放电的过程中产生了大量的气体，使电池膨胀从而导致锂离子电池 的性能下降。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个技术问题是提供一种具有防过充功能且对锂离子电池 负面影响小的防过充的锂离子电池电解液；本专利技术要解决的第二个技术问题是将提供一 种由上述电解液制备的锂离子电池。为解决上述第一个技术问题，本专利技术采用的技术方案是所述的防过充的锂离子 电池电解液中含有如下结构式表示的添加剂，并且该添加剂在锂离子电池电解液中所占的 重量比例为0. 01% -53. 6%o 上述结构式中，X、Y、Z、A分别选自卤素或羟基、或碳原子数目在0 12之间的烷 基、烷氧基、卤代烷基、磺酸基、芳香基团、羧基、或醚氧基；D选自C、S、0、N、P、B或Si元素。上述的锂离子电池电解液中含有溶剂碳酸乙烯酯，并且碳酸乙烯酯占锂离子电池 电解液总重量的0.01% -98. 5%0为解决上述第一个技术问题本专利技术采用的更进一步的技术方案是所述的添加剂 为以下物质中的至少一种N-苯基咪唑、2-全氟苯基咪唑、4-(3，4-二三氟甲基苯)咪唑、 4_(4_甲氧基-3-叔丁基苯)咪唑、4-(2，5-二叔丁基-4-甲氧基苯基)咪唑、4-苯基咪 唑、全氟咪唑、2-全氟苯基吡咯、全氟吡咯、3-叔丁基_4_(2，5- 二丙基_4-(三氟甲基)苯 基)-1H-吡咯、3-叔丁基-4- (4-叔丁基-2，5- 二三氟甲基苯基)-1-氮3-硅环戊烷、2- (2， 3,4,5-四氟苯基)-4- (2,4, 5-三氟-3,6- 二甲氧基苯)-1-氮-3-硼-环戊烷。为解决上述第二个技术问题，本专利技术采用的技术方案是所述的锂离子电池中包含 有上面所述的任一种锂离子电池电解液。本专利技术的有益效果是在锂离子电池电解液中加入了所述的添加剂，能够有效地 提高电解液的耐过充性能，提高充放电的循环效率；由含有这种添加剂的锂离子电池电解 液制备的锂离子电池同样具备了这些优点，对正常的锂离子电池的性能影响非常小，能够 满足应用的需要。附图说明图1是实施例1所得的锂离子电池在0. 5C的倍率条件下过充20小时的电压-时 间曲线图；图2是对比例所得的锂离子电池在0. 5C的倍率条件下过充20小时的电压-时间曲线图。具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述。但本专利技术并不仅限于这些实 施例。对比例将碳酸乙烯酯、二甲基碳酸酯、甲基乙基碳酸酯以1 1 1的比例混合，向其中 加入一定量的六氟磷酸锂使其配制为lmol/L的电解液，使其溶解制备出本比较例的电解 液。正极的制备将一定量的LiCo02和乙炔黑均勻分散在由聚偏氟乙烯(简称PVDF)溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮(简称NMP)中的溶剂中，得到均勻的浆料，涂覆于铝箔上在 120°C真空中烘干12h，压延后得到正极极片。负极的制备将一定量的中间相碳微球(简称CMS)和乙炔黑均勻分散在由PVDF 溶解在NMP中的溶剂中，得到均勻的浆料，涂覆于铜箔上在120°C真空中烘干12h，压延后得 到负极极片。锂离子电池的制备将上述的正极和负极极片与celgand 2400隔膜组装成扣式 电池，同时将前面所得到的电解液加入该电池中，密封制得锂离子电池。有关过充电测试结果见图2。从该图可以看出，电池进行过充实验后，电压很快就 升到5. 45V，然后电压变为0，整个电池失效。实施例1将碳酸乙烯酯、二甲基碳酸酯、甲基乙基碳酸酯以1 1 1的比例混合，向其中 加入六氟磷酸锂，配制为lmol/L的电解液，然后向其中加入4-苯基咪唑作为添加剂、溶解， 制备出本专利技术的电解液。以电解液的重量为基准，该添加剂的成分为4-苯基咪唑 lwt. %。正极的制备将一定量的LiCo02和乙炔黑均勻分散在由PVDF溶解在NMP中的溶 剂中，得到均勻的浆料，涂覆于铝箔上在120°C真空中烘干12h，压延后得到正极极片。负极的制备将一定量的CMS和乙炔黑均勻分散在由PVDF溶解在NMP中的溶剂 中，得到均勻的浆料，涂覆于铜箔上在120°C真空中烘干12h，压延后得到负极极片。锂离子电池的制备将上述的正极和负极极片与celgand 2400隔膜组装成扣式 电池，同时将前面所得到的电解液加入该电池中，密封制得锂离子电池。有关过充电测试结果见附图1。从该图可以看出，电池进行过充20小时后，电压维 持在5. 26V，然后进行正常充放电时，整个电池还表现出良好的可逆性。实施例2将碳酸乙烯酯、二甲基碳酸酯、甲基乙基碳酸酯以3 1 3的比例混合，向其中 加入二草酸合硼酸锂，配制为0. 8mol/L的电解液，然后向其中加入添加剂全氟苯基吡咯， 使其溶解制备出本专利技术的电解液。以电解液的重量为基准，该添加剂的成分为全氟苯基吡咯3wt. %。根据实施例1的相同方法采用本实施例得到的电解液制备出锂离子电池。采用与 实施例1相同的方法，对锂离子电池进行过充30小时，然后进行正常充放电时，整个电池还 表现出良好的可逆性。实施例3将碳酸乙烯酯、二乙基碳酸酯、甲基乙基碳酸酯以4 2 4的比例混合，向其中 加入三氟甲基磺酰亚胺锂，配制为lmol/L的电解液，然后向其中加入添加剂N-苯基咪唑， 使其溶解制备出本专利技术的电解液。以电解液的重量为基准，该添加剂的成分为N-苯基咪唑 5wt.%。根据实施例1的相同方法采用本实施例得到的电解液制备出锂离子电池。采用与 实施例1相同的方法，对锂离子电池进行过充10小时，然后进行正常充放电时，整个电池还本文档来自技高网...

【技术保护点】
防过充的锂离子电池电解液，其特征在于：所述的锂离子电池电解液中含有如下结构式表示的添加剂，并且该添加剂在锂离子电池电解液中所占的重量比例为：０．０１％－５３．６％。＊＊＊上述结构式中，Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ａ分别选自卤素或羟基、或碳原子数目在０～１２之间的烷基、烷氧基、卤代烷基、磺酸基、芳香基团、羧基、或醚氧基；Ｄ选自Ｃ、Ｓ、Ｏ、Ｎ、Ｐ、Ｂ或Ｓｉ元素。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王斌，杨黎春，吴宇平，许坚，甘朝伦，骆宏钧，赵世勇，
申请(专利权)人：张家港市国泰华荣化工新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]