一種高安全性鋰離子電池電解液的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，特別涉及一種高安全性鋰離子電池電解液。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著科技的發(fā)展，人們對高能量密度鋰離子電池的需求更加迫切，目前提 高鋰離子電池的工作電壓被認為是提高其能量密度的有效途徑。然而，常用傳統(tǒng)碳酸酯類 電解液在高電壓下容易與正極材料表面發(fā)生副反應(yīng)，當這些化學反應(yīng)放出的熱量不能及時 疏散，便會并引發(fā)一連串的化學反應(yīng)，電池溫度急劇升高，最終導致電池的燃燒，嚴重時發(fā) 生爆炸。另一方面，鋰離子二次電池在過度充放電、短路和大電流長時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，可能造成災(zāi)難性熱擊穿甚至電池爆破。因 此，安全性問題已經(jīng)成為鋰離子電池市場創(chuàng)新的重要前提，特別是在電動汽車等領(lǐng)域的應(yīng) 用對電池的安全性提出了更高、更新的要求。
[0003] 為了提高鋰離子電池安全性，研究者從電池外部管理、電池內(nèi)部材料和電解液等 方面作了許多努力，如采用正溫度系數(shù)熱敏材料(PTC)保護板、材料改性、固態(tài)電解質(zhì)、阻燃 電解液等。研發(fā)不可燃的電解液體系，是解決鋰離子電池安全問題的有效途徑。
[0004] 美國專利US6589697公布的鋰離子電解液采用了磷酸三甲酯(TMP)等磷酸酯類作 為電解液添加劑，來降低電解液的可燃性。但是這些添加劑大都具有高粘度，高的凝固點， 且作為阻燃添加劑使用時，添加10%以上才具有阻燃效果，而阻燃添加劑加入過多又會對 電池的性能產(chǎn)生較大的負面影響，因此，急需開發(fā)能在不影響鋰離子電池基本性能的基礎(chǔ) 上實現(xiàn)阻燃性能的電解液。
[0005] 具有高沸點和高閃點的溶劑為電解液的主溶劑時，會相應(yīng)的提高電解液的閃點， 使電解液難于點燃，A · Abouimrane等報道了以砜類溶劑為電解液制備的Li4Ti5012/ LiMn204電池，循環(huán)性能良好且難點燃（.Electrochem Commun，2009 ,11(5):1073 -1076.)。專利US0204857報道了以LiBF4為鋰鹽，10%~30%高閃點、高沸點的y-BL+70 %~90 °/c^EC為溶劑的阻燃電解液。高沸點、高閃點溶劑的加入提高了電解液的閃點，使電解液難 點燃，但不能使電解液的自熄時間降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種高安全性鋰離子電池電解液，使電解液具有難于點燃、 自熄時間短，同時，對電池性能影響較小的性能。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種高安全性鋰離子電池電解液，其特征在于：電解液主要 成分包括有機溶劑、電解質(zhì)和添加劑，所述有機溶劑中至少包含有一種高閃點溶劑，所述添 加劑包括膜添加劑和阻燃添加劑；電解液配制方法為，在氬氣保護的手套箱中，將高純有機 溶劑按配比加入混合均勻，然后緩慢加入電解質(zhì)鋰鹽，攪拌混合均勻，最后將添加劑分別加 入上述的混合溶液中，攪拌混合均勻，靜置一段時間，即可得到本發(fā)明的高安全性鋰離子電 池電解液。
[0008] 電解質(zhì)在有機溶劑中的摩爾濃度為0.8~1.5mol/L。
[0009] 優(yōu)選的電解質(zhì)在有機溶劑中的摩爾濃度為1~1.2mol/L。
[0010] 本發(fā)明所述高閃點溶劑為以下幾種溶劑中的一種或幾種:氟代溶劑、砜類溶劑、環(huán) 狀羧酸酯。
[0011]所述氟代溶劑優(yōu)選為氟代碳酸乙烯酯(FEC)、I，1，2，2-四氟乙基-2，2，3，3-四氟丙 基醚等，砜類溶劑優(yōu)選為環(huán)丁砜(TMS)、亞硫酸二甲酯(DMS)等，環(huán)狀羧酸酯優(yōu)選為γ-丁內(nèi) 酯(BL)〇
[0012] 本發(fā)明所述添加劑中成膜添加劑為:碳酸亞乙烯酯、乙烯基碳酸亞乙酯、氟代碳酸 乙烯酯中的一種。
[0013] 所述阻燃添加劑為磷酸三甲酯、磷酸三苯酯、六甲基膦腈等中的一種。
[0014] 成膜添加劑在電解液中的重量百分數(shù)為1~2%、阻燃添加劑在電解液中的重量百分 數(shù)為5~8%。
[0015] 其中，氬氣保護的手套箱中水分〈lOppm、氧氣〈lOppm。
[0016] 本發(fā)明的電解液燃燒性能測試可以采取如下的方法:將5mm厚的陶瓷纖維紙裁成 15 X 20mm大小的長條置于恒溫干燥箱中85 °C烘干8小時。將銅絲截成IOcm長，鉤在陶瓷纖維 紙中心靠上約5mm處，稱量陶瓷纖維紙和銅絲的總質(zhì)量ml，精確至O.Olg。將陶瓷纖維紙放入 100mL燒杯中，倒入電解液浸泡5分鐘，取出陶瓷纖維紙，用減重法稱量浸泡電解液后的總質(zhì) 量m2,精確至O.Olg。將浸泡電解液的陶瓷纖維紙掛在鐵架臺上，點燃，記錄火源離開后至陶 瓷纖維紙熄滅的時間，計算自熄時間：城=-」一。 JWj 77^
[0017] 本發(fā)明的有益效果為:將高閃點溶劑與少量阻燃添加劑同時加入鋰離子電池電解 液中，不僅能使電解液難于點燃，同時，點燃后的電解液由于含有少量阻燃添加劑，自熄時 間較短。因而對電池性能影響較小。
【具體實施方式】
[0018] 下面通過實施例對本發(fā)明進行進一步的闡述;但并未對本發(fā)明作任何形式上的限 制，任何不偏離本發(fā)明的主旨，而對本發(fā)明多做的變化或改變，都在本發(fā)明的保護范圍以 內(nèi)。
[0019] 實施例1 一種高安全性鋰離子電池電解液，在充滿氬氣邙20〈10??111，02〈10??111)的手套相中，將 重量比為1:4的有機溶劑碳酸乙烯酯(EC)、1，1，2,2-四氟乙基_2,2,3,3_四氟丙基醚混合均 勻；之后加入導電鋰鹽LiPF 6,使其在有機溶劑中的濃度為1.0m〇l/L，最后分別加入磷酸三 甲酯(TMP)，用量為5wt.%;碳酸亞乙烯酯(VC)，用量為2 wt %，混合均勻，靜置，即得到所述 高安全性鋰離子電池電解液。
[0020] 實施例2 一種高安全性鋰離子電池電解液，在充滿氬氣邙20〈10??111，02〈10??111)的手套相中，將 有機溶劑碳酸乙烯酯(EC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)混合均勻;EC和FEC的重量比為EC :FEC = 1:1，之后加入導電鋰鹽LiPF6,使其在有機溶劑中的濃度為1.2mol/L，最后分別加入磷酸三 甲酯(TPP)，用量為5wt.%;碳酸亞乙烯酯(VC)，用量為I wt %，混合均勻，靜置，即得到所述 高安全性鋰離子電池電解液。
[0021] 實施例3 一種高安全性鋰離子電池電解液，在充滿氬氣(出0〈10??111，02〈10??111)的手套相中，將 有機溶劑碳酸乙烯酯(EC)、亞硫酸二甲酯(DMS)混合均勻;EC和DMS的重量比為EC :DMS = 3: 7，之后加入導電鋰鹽LiPF6，使其在有機溶劑中的濃度為1.5mol/L，最后分別加入磷酸三甲 酯(TMP)，用量為5wt.%;碳酸亞乙烯酯(VC)，用量為I wt %，混合均勻，靜置，即得到所述高 安全性鋰離子電池電解液。
[0022] 實施例4 一種高安全性鋰離子電池電解液，在充滿氬氣(出0〈10??111，02〈10??111)的手套相中，將 有機溶劑碳酸乙烯酯(EC)、環(huán)丁砜(TMS)、碳酸甲乙酯(EMC)混合均勻；重量比為EC :TMS: GBL= 3: 2:5，之后加入導電鋰鹽LiPF6，使其在有機溶劑中的濃度為lmol/L，最后分別加入 磷酸三苯酯(TPP)，用量為5wt. % ;碳酸亞乙烯酯(VC)，用量為1.5 wt %，混合均勻，靜置，即 得到所述高安全性鋰離子電池電解液。
[0023] 實施例5 一種高安全性鋰離子電池電解液，在充滿氬氣(出0〈10??111