高溫安全性鋰離子電池非水電解液的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋰離子電池非水電解液，該鋰離子電池非水電解液能提高電池在高溫條件下的安全性，防止電池因過熱導(dǎo)致燃燒或爆炸，從而能提高電池容量。本發(fā)明包括碳酸酯溶劑、離子液體、鋰鹽以及添加劑，所述碳酸酯溶劑為環(huán)狀碳酸酯或鏈狀碳酸酯中的至少一種，其中，按重量份計(jì)，所述碳酸酯溶劑為60-100重量份、所述離子液體為30-40重量份、所述添加劑為1-10重量份，所述鋰鹽在所述非水電解液中的摩爾濃度為0.8-1.5mol/L。本發(fā)明通過將離子液體引入常規(guī)碳酸酯溶劑中，明顯改善電池的高溫150°儲(chǔ)存的安全性能。
【專利說明】高溫安全性鋰離子電池非水電解液
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】]
本發(fā)明涉及一種鋰離子電池非水電解液，尤其涉及一種提高電池高溫安全性能的鋰離子電池非水電解液。
[0002]【背景技術(shù)】]
鋰離子電池因其具有工作電壓高、能量密度高、環(huán)境友好、循環(huán)穩(wěn)定、安全等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于筆記本電腦、手機(jī)、MP4等等各種電子設(shè)備中。但隨著電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，人們對于電池容量的要求也越來越高，這同樣對鋰離子電池的工作電壓和能量密度也提出了更高的要求，非水電解液作為鋰電池內(nèi)離子傳導(dǎo)的重要主分，其成分基本穩(wěn)定，主要為EC、DMC、PC、EMC、DEC等，隨著鋰離子電池市場的不斷擴(kuò)大，安全性問題成了制約鋰離子電池發(fā)展的重要因素，特別是在電動(dòng)汽車、大規(guī)模儲(chǔ)能等領(lǐng)域的應(yīng)用對電池的安全性提出了更高、更新的要求。然而，鋰電池電池常用的電解液閃點(diǎn)低，易燃，成為鋰離子電池使用過程中的安全隱患。鋰離子二次電池過度充放電、短路和大電流長時(shí)間工作的情況下放出大量熱，這些熱量成為易燃電解液的安全隱患，可以造成災(zāi)難性熱擊穿(熱失控)甚至電池爆破。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
]
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種鋰離子電池非水電解液，該鋰離子電池非水電解液能提高電池在高溫條件下的安全性，防止電池因過熱導(dǎo)致燃燒或爆炸，從而能提高電池容量。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:本發(fā)明包括碳酸酯溶劑、鋰鹽以及添加劑，所述碳酸酯溶劑為環(huán)狀碳酸酯或鏈狀碳酸酯中的至少一種，所述高溫安全性鋰離子電池非水電解液還包括離子液體，其中，按重量份計(jì)，所述碳酸酯溶劑為60-80重量份、所述離子液體為20-40重量份、所述添加劑為1-10重量份，所述鋰鹽在所述非水電解液中的摩爾濃度為0.8-1.5mol/L0
[0005]優(yōu)化的，所述的離子液體為1-甲基-3-乙基咪唑六氟磷酸鹽、1-甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸鹽、1-甲基-3- 丁基咪唑六氟磷酸鹽、1-甲基-3- 丁基咪唑四氟硼酸鹽、1-甲基-3-己基咪唑六氟磷酸鹽、1-甲基-3-己基咪唑四氟硼酸鹽、1，2- 二甲基-3-乙基咪唑六氟磷酸鹽中至少一種。
[0006]優(yōu)化的，所述環(huán)狀碳酸酯為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和氟代碳酸乙烯酯或Y-丁內(nèi)酯中的至少一種。
[0007]優(yōu)化的，所述鏈狀碳酸酯為碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯和碳酸乙丙酯中的至少一種。
[0008]優(yōu)化的，所述鋰鹽為LiPF6、LiBF4、LiC104、LiAsF6、LiCF3S02、LiN (CF3SO2) 2、LiBOB，LiDFOB, LiPF4C2O4 或 LiN (C2F5SO2)2 中的至少一種。
[0009]優(yōu)化的，所述添加劑包括碳酸亞乙烯酯、乙烯基碳酸乙烯酯、I，3-丙烷磺酸內(nèi)酯或氟代磷酸酯中的至少一種。
[0010]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明通過將常規(guī)碳酸酯溶劑與離子液體的聯(lián)合使用，由于所述離子液體具有導(dǎo)電性好、難揮發(fā)、不燃燒、電化學(xué)窗口比其它電解質(zhì)水溶液大得多，將所述離子液體應(yīng)用于電池可以減輕自放電，所述離子液體可以顯著改善電解液高溫性能，從而可以明顯改善電池的高溫?zé)釠_擊時(shí)的安全性能，能有效的避免過度充放電、短路和大電流長時(shí)間工作的情況下放出大量熱，從而能提高電池的容量。
[0011]【具體實(shí)施方式】]
本發(fā)明包括碳酸酯溶劑、鋰鹽、離子液體以及添加劑，所述碳酸酯溶劑為環(huán)狀碳酸酯或鏈狀碳酸酯中的至少一種，其中，按重量份計(jì)，所述碳酸酯溶劑為60-80重量份、所述離子液體為20-40重量份、所述添加劑為1-10重量份，所述鋰鹽在所述非水電解液中的摩爾濃度為0.8-1.5mol/L。作為優(yōu)選方案，所述離子液體為1_甲基_3_乙基咪唑六氟磷酸鹽、1-甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸鹽、1-甲基-3-丁基咪唑六氟磷酸鹽、1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸鹽、1-甲基-3-己基咪唑六氟磷酸鹽、1-甲基-3-己基咪唑四氟硼酸鹽、I, 2- 二甲基-3-乙基咪唑六氟磷酸鹽中至少一種，所述環(huán)狀碳酸酯為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和氟代碳酸乙烯酯或Y-丁內(nèi)酯中的至少一種。所述鏈狀碳酸酯為碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯和碳酸乙丙酯中的至少一種，所述鋰鹽為LiPF6、LiBF4、LiC104、LiAsF6、LiCF3S02、LiN (CF3SO2)2、LiBOB，LiDFOB、LiPF4C2O4 或 LiN (C2F5SO2)2 中的至少一種，所述添加劑包括碳酸亞乙烯、乙烯基碳酸乙烯醋、1，3_丙烷磺酸內(nèi)酯中的至少一種。
[0012]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明:
實(shí)施例一:
本實(shí)施例是在BRAUN手套箱中配制電解液，手套箱中充滿純度為99.999%的氮?dú)猓痔紫渲兴挚刂圃凇?ppm，溫度在室溫。將20克所述碳酸乙烯酯、，40克所述碳酸甲乙酯以及40克1-甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸鹽混合均勻，密封后放入冰箱中待其冷卻至8°C后，轉(zhuǎn)移至手套箱中，然后分兩批加入LiPF6充分混合，形成鋰鹽摩爾濃度為I mol/L的鋰離子電池的非水電解液，在以上非水電解液中加入溶劑總質(zhì)量1%的碳酸亞乙烯酯、3%的1，3~丙磺酸內(nèi)酯、1%的三(2，2，2-三氟乙基)亞磷酸酯均勻混合后，得到鋰離子非水電解液。
[0013]實(shí)施例二:
本實(shí)施例與實(shí)施例大致相同，不同的是，本實(shí)施例中采用的是30克碳酸乙烯酯和30克碳酸二乙酯混合均勻后密封、40克1，2_ 二甲基-3-乙基咪唑六氟磷酸鹽混合均勻，密封后放入冰箱中待其冷卻至8°C后，轉(zhuǎn)移至手套箱中，然后分兩批加入LiPF6充分混合，形成所述鋰鹽摩爾濃度為1.2mol/L的鋰離子電池的非水電解液，在以上非水電解液中加入溶劑總質(zhì)量2%的碳酸亞乙烯酯、3%的1，3~丙磺酸內(nèi)酯、3%的三(2，2，2-三氟乙基)磷酸酯均勻混合后，得到鋰離子非水電解液。
[0014]實(shí)施例三:
本實(shí)施例與實(shí)施例大致相同，不同的是，本實(shí)施例是將30克所述碳酸乙烯酯、40克所述碳酸甲乙酯、30克碳酸二乙酯以及40克1-甲基-3-乙基咪唑六氟磷酸鹽混合均勻，密封后放入冰箱中待其冷卻至8°C后，轉(zhuǎn)移至手套箱中，然后分兩批加入LiPF6充分混合，形成鋰鹽摩爾濃度為1.2mol/L的鋰離子電池的非水電解液，在以上非水電解液中加入溶劑總質(zhì)量3%的碳酸亞乙烯酯、3%的1，3~丙磺酸內(nèi)酯、5%的三(2，2，2-三氟乙基)甲基磷酸酯均勻混合后，得到鋰離子非水電解液。
[0015]實(shí)施例四:
本實(shí)施例與實(shí)施例大致相同，不同的是，本實(shí)施例是將30克所述碳酸乙烯酯、40克所述碳酸甲乙酯、30克所述碳酸二乙酯以及40克1，2_ 二甲基-3-乙基咪唑六氟磷酸鹽混合均勻，密封后放入冰箱中待其冷卻至8°C后，轉(zhuǎn)移至手套箱中，然后分兩批加入LiPF6充分混合，形成鋰鹽摩爾濃度為0.8mol/L的鋰離子電池的非水電解液，在以上非水電解液中加入溶劑總質(zhì)量4%的碳酸亞乙烯酯、3%的1，3~丙磺酸內(nèi)酯、2%的三(2，2，2-三氟乙基)亞磷酸酯均勻混合后，得到鋰離子非水電解液。
[0016]實(shí)施例五:
本實(shí)施例與實(shí)施例大致相同，不同的是，本實(shí)施例是將30克所述碳酸乙烯酯、40克所述碳酸甲乙酯、30克所述碳酸二乙酯以及40克1，2_ 二甲基-3-乙基咪唑六氟磷酸鹽混合均勻，密封后放入冰箱中待其冷卻至8°C后，轉(zhuǎn)移至手套箱中，然后分兩批加入LiPF6充分混合，形成鋰鹽摩爾濃度為1.5mol/L的鋰離子電池的非水電解液，在以上非水電解液中加入溶劑總質(zhì)量2%的碳酸亞乙烯酯、1%的1，3~丙磺酸內(nèi)酯、1%的三(2，2，2-三氟乙基)磷酸酯均勻混合后，得到鋰離子非水電解液。
[0017]對比例:
申請人:根據(jù)情況選擇了 5種不同比例的原配方體系進(jìn)行對比說明，該5中配方體系中不包含本申請公開的離子液體。
[0018]表1:實(shí)施例1-5的組分含量表
【權(quán)利要求】
1.一種高溫安全性鋰離子電池非水電解液，它包括碳酸酯溶劑、鋰鹽以及添加劑，其特征在于:所述碳酸酯溶劑為環(huán)狀碳酸酯或鏈狀碳酸酯中的至少一種，所述高溫安全性鋰離子電池非水電解液還包括離子液體，其中，按重量份計(jì)，所述碳酸酯溶劑為60-100重量份、所述離子液體為30-40重量份、所述添加劑為1-10重量份，所述鋰鹽在所述非水電解液中的摩爾濃度為0.8-1.5mol/L0
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池的非水電解液，其特征在于:所述的離子液體為1-甲基-3-乙基咪唑六氟磷酸鹽、1-甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸鹽、1-甲基-3-丁基咪唑六氟磷酸鹽、1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸鹽、1-甲基-3-己基咪唑六氟磷酸鹽、1-甲基-3-己基咪唑四氟硼酸鹽、I，2-二甲基-3-乙基咪唑六氟磷酸鹽中至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫安全性鋰離子電池非水電解液，其特征在于:所述環(huán)狀碳酸酯為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和氟代碳酸乙烯酯或Y-丁內(nèi)酯中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫安全性鋰離子電池非水電解液，其特征在于:所述鏈狀碳酸酯為碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯和碳酸乙丙酯中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫安全性鋰離子電池非水電解液，其特征在于:所述鋰鹽為 LiPF6, LiBF4' LiClO4、LiAsF6, LiCF3SO2' LiN (CF3SO2)2' LiBOB, LiDFOB, LiPF4C2O4 或 LiN(C2F5SO2)2中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫安全性鋰離子電池非水電解液，其特征在于:所述添加劑包括碳酸亞乙烯酯、乙烯基碳酸乙烯酯、1，3_丙烷磺酸內(nèi)酯或氟代磷酸酯中的至少一種。
【文檔編號】H01M10/0567GK103996874SQ201410213396
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】王霹霹, 陳性保, 戴曉兵 申請人:珠海市賽緯電子材料有限公司