一种用于锂-氟化碳电池的高阻燃性制造技术

本发明专利技术提供了一种用于锂

【技术实现步骤摘要】
一种用于锂
‑
氟化碳电池的高阻燃性、高电化学性能的电解液及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于锂
‑
氟化碳电池电解液
，具体涉及一种用于锂
‑
氟化碳电池的高阻燃性
、
高电化学性能的电解液及其制备方法与应用
。

技术介绍

[0002]锂
‑
氟化碳电池是首先被商业化的一种固体锂原电池，有着高能量密度
、
低自放电率
、
相对安全稳定的特点
。
但是由于锂
‑
氟化碳电池具有高能量密度，一旦发生电池短路
、
过热
、
漏液等情况，都可能导致电池爆炸或者起火放出极高的热量，产生严重的安全问题
。
除此之外，目前商用的锂
‑
氟化碳电池普遍采用溶剂为酯类
、
醚类化合物的有机体系电解液，热失控情况下会剧烈燃烧，导致安全事故
。
[0003]目前锂
‑
氟化碳电池重点应用在高速飞行器
、
无人机
、
超高比能动力电池等领域，对锂
‑
氟化碳电池的安全性有了更高的要求，因此需要消除锂
‑
氟化碳电池的热失控隐患，避免重大安全事故
。
然而现在关于锂
‑
氟化碳电池的研究主要集中在提高电池的低温性能和倍率性能，关于锂
‑
氟化碳电池的阻燃电解液未见报道
。
[0004]目前商业化的锂
‑
氟化碳电池电解液通常采用四氟硼酸锂或高氯酸锂作为锂盐，碳酸乙烯酯等作为溶剂
。
上述电解液虽然可以满足锂
‑
氟化碳电池的放电性能，但是当使用常规商业化电解液的锂
‑
氟化碳电池发生热失控时会剧烈燃烧，极易造成爆炸
、
火灾等安全事故
。
目前有一些公开的阻燃性锂金属电池电解液，例如使用氟代碳酸乙烯酯
(FEC)
或使用氟化醚
(TTE、BTFE
等
)
来实现锂离子电池电解液的阻燃
。
但是，氟代碳酸乙烯酯阻燃性较差且引入氟化碳电解液体系会导致锂
‑
氟化碳电池电解液的电化学性能降低；氟化醚的阻燃性能较差，少量加入很难达到阻燃效果，加入过多又会导致锂
‑
氟化碳电池电化学性能下降
。
[0005]因此，开发一种兼具高安全性和优良电化学性能，与氟化碳电极高度兼容的阻燃性氟化碳电解液是必要的
。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种用于锂
‑
氟化碳电池的高阻燃性
、
高电化学性能的电解液及其制备方法与应用
。
本专利技术的电解液可以有效阻止锂
‑
氟化碳电池热失控时电解液的燃烧，抑制电解液
、
隔膜和电极间的链式燃烧
。
本专利技术的电解液即使在明火下也很难被点燃，具有安全性好，电导率高的特点，与氟化碳电极兼容良好，并表现出良好浸润性，对锂
‑
氟化碳电池放电性能影响很小，具有良好的应用前景
。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种用于锂
‑
氟化碳电池的高阻燃性
、
高电化学性能的电解液，该电解液包括锂盐
、
基础溶剂和阻燃溶剂；所述基础溶剂为含醚键的非水有机溶剂
、
线性碳酸酯
、
环状碳酸酯的一种或两种以上的组合；所述阻燃溶剂为磷酸酯
、
磷腈
、
含氟碳酸酯中一种或两种以上
的组合；所述电解液中，以基础溶剂和阻燃溶剂总体积计，所述基础溶剂的体积百分比为
55
‑
90
％，所述阻燃溶剂的体积百分比为
10
‑
45
％
。
[0009]根据本专利技术优选的，所述锂盐为四氟硼酸锂
(LiBF4)、
六氟磷酸锂
(LiPF6)、
二氟草酸硼酸锂
(LiODFB)、
双氟磺酰亚胺锂
(LiFSI)
中的一种或两种以上的组合；所述电解液中锂盐的浓度为
0.8
‑
1.5mol
·
L
‑1。
[0010]根据本专利技术优选的，所述含醚键的非水有机溶剂为乙二醇二甲醚
(DME)、
四氢呋喃
(THF)、
二乙二醇二甲醚
(diEGdiME)、
三乙二醇二甲醚
(TREGDME)、
四乙二醇二甲醚
(TeEGDME)、
甲基正丁基醚
(MBE)
或正丁醚
(DBE)
中的一种或两种以上的组合
。
[0011]根据本专利技术优选的，所述线性碳酸酯为碳酸二甲酯
(DMC)、
碳酸二乙酯
(DEC)、
碳酸甲乙酯
(EMC)
中的一种或两种以上的组合
。
[0012]根据本专利技术优选的，所述环状碳酸酯为碳酸乙烯酯
(EC)
和
/
或碳酸丙烯酯
(PC)。
[0013]根据本专利技术优选的，所述磷酸酯为磷酸三甲酯
(TMP)、
磷酸三乙酯
(TEP)、
磷酸三丙酯
(TPP)、
磷酸三丁酯
(TBP)、
甲基膦酸二甲酯
(DMMP)、
磷酸三
(2,2,2
‑
三氟乙基
)
酯
(TFEP)
中的一种或两种以上的组合
。
[0014]根据本专利技术优选的，所述磷腈为三
(
临苯二氧基
)
环磷腈
(TPCP)、
苯氧基环磷腈
(HPCP)、
乙氧基
(
五氟
)
环三磷腈
(NPCF)
中的一种或两种以上的组合
。
[0015]根据本专利技术优选的，所述含氟碳酸酯为甲基三氟乙基碳酸酯
(FEMC)、
乙基三氟乙基碳酸酯
(ETFEC)、
碳酸双
(2,2,2
‑
三氟乙基
)
酯
(TFEC)
中的一种或两种以上的组合
。
[0016]根据本专利技术优选的，所述电解液中，以基础溶剂和阻燃溶剂总体积计，所述基础溶剂的体积百分比为
80
‑
90
％，所述阻燃溶剂的体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于锂
‑
氟化碳电池的高阻燃性
、
高电化学性能的电解液，其特征在于，该电解液包括锂盐
、
基础溶剂和阻燃溶剂；所述基础溶剂为含醚键的非水有机溶剂
、
线性碳酸酯
、
环状碳酸酯的一种或两种以上的组合；所述阻燃溶剂为磷酸酯
、
磷腈
、
含氟碳酸酯中一种或两种以上的组合；所述电解液中，以基础溶剂和阻燃溶剂总体积计，所述基础溶剂的体积百分比为
55
‑
90
％，所述阻燃溶剂的体积百分比为
10
‑
45
％
。2.
根据权利要求1所述用于锂
‑
氟化碳电池的高阻燃性
、
高电化学性能的电解液，其特征在于，所述锂盐为四氟硼酸锂
、
六氟磷酸锂
、
二氟草酸硼酸锂
、
双氟磺酰亚胺锂中的一种或两种以上的组合；所述电解液中锂盐的浓度为
0.8
‑
1.5mol
·
L
‑1。3.
根据权利要求1所述用于锂
‑
氟化碳电池的高阻燃性
、
高电化学性能的电解液，其特征在于，所述含醚键的非水有机溶剂为乙二醇二甲醚
、
四氢呋喃
、
二乙二醇二甲醚
、
三乙二醇二甲醚
、
四乙二醇二甲醚
、
甲基正丁基醚或正丁醚中的一种或两种以上的组合
。4.
根据权利要求1所述用于锂
‑
氟化碳电池的高阻燃性
、
高电化学性能的电解液，其特征在于，所述线性碳酸酯为碳酸二甲酯
、
碳酸二乙酯
、
碳酸甲乙酯中的一种或两种以上的组合；所述环状碳酸酯为碳酸乙烯酯和
/
或碳酸丙烯酯
。5.
根据权利要求1所述用于锂
‑
氟化碳电池的高阻燃性
、
高电化学性能的电解液，其特征在于，所述磷酸酯为磷酸三甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈皓，董路坦，刘宏，
申请(专利权)人：山东省工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：