一種降低電池膨脹的穩(wěn)定性電解液的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電池電解液研究領(lǐng)域，尤其涉及一種降低電池膨脹的穩(wěn)定性電解液。按照重量分數(shù)包括以下物質(zhì)：氟甲腈0.5?20份，電解質(zhì)鋰鹽0.1?15份，有機溶劑60?90份，功能添加劑0.1?5份，功能添加劑為聯(lián)苯、碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯或1,3?(1?丙烯)磺內(nèi)酯中的至少一種。本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果在于，高溫或者高壓下，電解液中離子在電池正極與負極間運行交換過快，鋰離子與碳酸酯類和醚類有機溶劑相互碰撞，而氟甲腈在高溫或者高壓下可以與碳酸酯類和醚類有機溶劑微觀作用，形成微型的阻隔膜，阻止電解液的進一步分解，從而避免鋰離子電池的進一步膨脹，延長電池的使用壽命。
【專利說明】
-種降低電池膨脹的穩(wěn)定性電解液
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及化工領(lǐng)域，設(shè)及電池電解液研究領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種降低電池膨脹的 穩(wěn)定性電解液。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著裡離子電池的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，對裡離子電池電解液各項性能方面的要求也 日益提高，高電壓、高比能、長循環(huán)壽命是人們追求的主要目標。隨著電池循環(huán)使用次數(shù)的 增多，特別是電池面臨高溫或者高壓等苛刻條件時，電解液發(fā)熱引起電池膨脹，從而導(dǎo)致電 池使用壽命下降。裡離子電池適用的溫度范圍窄，一般在高于60°C時，六氣憐酸裡體系電解 液分解，導(dǎo)致電忍膨脹，使得電池容量衰減快，甚至可能發(fā)生燃燒或爆炸，嚴重限制了其廣 泛應(yīng)用。當裡離子電池作為動力電源、在高溫極端環(huán)境使用時，電池局部或整體溫度常高于 60°C，因而研究提高裡離子電池高溫環(huán)境下的安全性，如何提高電池在高溫或者高壓下避 免膨脹的能力具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明針對如何提高裡離子電池的安全性和如何降低裡離子電池膨脹性問題，提 供一種新型的降低電池膨脹的穩(wěn)定性電解液。為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0004] -種降低電池膨脹的穩(wěn)定性電解液，按照重量分數(shù)包括W下物質(zhì)： 電解質(zhì)鍵鹽 5-30份， 碳酸醋類和祕類有機溶劑 55-80鈴，
[0005] 功能添加劑 0.5-5份， 保護劑 1-10份;
[0006] 所述功能添加劑為聯(lián)苯、碳酸亞乙締醋、氣代碳酸乙締醋或1,3-(1-丙締)橫內(nèi)醋 中的至少一種，所述保護劑為氣甲臘，結(jié)構(gòu)式為：
[0007]
[000引作為優(yōu)選，所述電解質(zhì)裡鹽為四氣棚酸裡、六氣憐酸裡、雙氣橫酷胺裡或二（Ξ氣 甲基橫酸酷)亞胺裡中的至少一種。
[0009] 作為優(yōu)選，所述碳酸醋類有機溶劑為環(huán)狀的碳酸醋類和鏈狀碳酸醋類化合物;所 述的酸類有機溶劑選自四氨巧喃、2-甲基四氨巧喃、1,3-二氧環(huán)戊燒、二甲氧甲燒、1,2-二 甲氧乙燒和二甘醇二甲酸中的至少一種。
[0010] 作為優(yōu)選，所述環(huán)狀碳酸醋類化合物為碳酸乙締醋、碳酸丙締醋、丫-下內(nèi)醋中的 至少一種;所述的鏈狀碳酸醋類化合物為碳酸二甲醋、碳酸二乙醋、碳酸甲基乙基醋W及碳 數(shù)為3-8的直鏈或支鏈脂肪單醇與碳酸合成的碳酸醋衍生物中的至少一種。
[0011] 作為優(yōu)選，上述降低電池膨脹的穩(wěn)定性電解液應(yīng)用于一次裡電池或二次裡電池 中。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果在于，高溫或者高壓下，電解液中離子 在電池正極與負極間運行交換過快，裡離子與碳酸醋類和酸類有機溶劑分子之間相互碰 撞，而氣甲臘在高溫或者高壓下可W與碳酸醋類和酸類有機溶劑微觀作用，形成微型的阻 隔膜，阻止電解液的進一步分解，從而避免裡離子電池的進一步膨脹，延長電池的使用壽 命。
【附圖說明】
[0013] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用 的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng) 域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可W根據(jù)運些附圖獲得其他的 附圖。
[0014] 圖1是使用實施例13制得的降低電池膨脹的穩(wěn)定性電解液與對比例4電解液的石 墨/鉆酸裡電池的0.2C倍率下3.0-4.5V的循環(huán)性能測試結(jié)果。
【具體實施方式】
[0015] 為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點，下面結(jié)合具體實施例對 本發(fā)明做進一步說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特 征可W相互組合。
[0016] 在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)W便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可 W采用不同于在此描述的其他方式來實施，因此，本發(fā)明并不限于下面公開說明書的具體 實施例的限制。
[0017] 實施例1，本實施例提供一種降低電池膨脹的穩(wěn)定性電解液，各組分及其含量如 下：裡鹽為LiPFs，在電解液中的濃度為0.8mo 1 /L，溶劑為EC: DMC: EMC = 1:1:1 (體積比），氣 甲臘加入量占電解液總質(zhì)量的1%，功能添加劑為PS，在電解液中的濃度為0.5mol/L。
[0018] 實施例2,本實施例提供一種降低電池膨脹的穩(wěn)定性電解液，各組分及其含量如 下：裡鹽為LiPFs，在電解液中的濃度為1.5mo 1 /L，溶劑為EC: DMC: EMC = 1:1:1 (體積比），氣 甲臘加入量占電解液總質(zhì)量的1%，功能添加劑為PS，在電解液中的濃度為O.lmol/L。
[0019] 實施例3,本實施例提供一種降低電池膨脹的穩(wěn)定性電解液，各組分及其含量如 下：裡鹽為LiPF6，在電解液中的濃度為2mo 1 /L，溶劑為EC: DMC: EMC = 1:2:1 (體積比），氣甲 臘加入量占電解液總質(zhì)量的1%，功能添加劑為PS,在電解液中的濃度為0.2mol/L。
[0020] 實施例4,本實施例提供一種降低電池膨脹的穩(wěn)定性電解液，各組分及其含量如 下：裡鹽為LiPFs，在電解液中的濃度為5. Omol/L，溶劑為EC:DMC:EMC= 1:1:1 (體積比），氣 甲臘加入量占電解液總質(zhì)量的1%，功能添加劑為PS，在電解液中的濃度為O.lmol/L。
[0021] 實施例5,本實施例提供一種降低電池膨脹的穩(wěn)定性電解液，各組分及其含量如 下：裡鹽為LiPF4，在電解液中的濃度為1. Omo 1 /L，溶劑為PC: DMC = 1:2 (體積比），氣甲臘加 入量占電解液總質(zhì)量的1 %，功能添加劑為VC和VEC，在電解液中的濃度為分別為0.1mol/L 和0.2mol/L。
[0022] 實施例6,本實施例提供一種降低電池膨脹的穩(wěn)定性電解液，各組分及其含量如 下：裡鹽為LiPF4，在電解液中的濃度為2. Omo 1 /L，溶劑為PC: DMC = 1:2 (體積比），氣甲臘加 入量占電解液總質(zhì)量的1 %，功能添加劑為VC和VEC，在電解液中的濃度為分別為0.1mol/L 和0.2mol/L。
[0023] 實施例7,本實施例提供一種降低電池膨脹的穩(wěn)定性電解液，各組分及其含量如 下:裡鹽為二(Ξ氣甲基橫酸酷)亞胺裡，在電解液中的濃度為3.0mol/L，溶劑為PC:DMC=1: 2(體積比），氣甲臘加入量占電解液總質(zhì)量的1 %，功能添加劑為VC和VEC，在電解液中的濃 度為分別為0.1mol/L和0.2mol/L。
[0024] 實施例8,本實施例提供一種降低電池膨脹的穩(wěn)定性電解液，各組分及其含量如 下：裡鹽為LiPF4，在電解液中的濃度為5. Omo 1 /L，溶劑為PC: DMC = 1:2 (體積比），氣甲臘加 入量占電解液總質(zhì)量的1 %，功能添加劑為VC和VEC，在電解液中的濃度為分別為0.1mol/L 和0.2mol/L。
[0025] 實施例9,本實施例提供一種降低電池膨脹的穩(wěn)定性電解液，各組分及其含量如 下:裡鹽為雙氣橫酷胺裡，在電解液中的濃度為1. Omo 1/L，溶劑為EC: DEC: EMC = 1:1:1 (體積 比），氣甲臘加入量占電解液總質(zhì)量的1 %，功能添加劑為VC和BP，在電解液中的濃度均為 0.2mol/L。
[0026] 實施例10,本實施例提供一種降低電池膨脹的穩(wěn)定性電解液，各組分及其含量如 下:裡鹽為二(Ξ氣甲基橫酸酷)亞胺裡，在電解液中的濃度為1. Omo 1/L，溶劑為EC: DEC: EMC = 1:1:1(體積比），氣甲臘加入量占電解液總質(zhì)量的1%，功能添加劑為VC和BP，在電解液中 的濃度均為〇.2mol/L。
[0027] 實施例11，本實施例提供一種降低電池膨脹的穩(wěn)定性電解液，各組分及其含量如 下：裡鹽為LiPFs，在電解液中的濃度為1. Omo 1 /L，溶劑為EC: DEC: EMC = 1:1:1 (體積比），氣 甲臘加入量占電解液總質(zhì)量的1 %，功能添加劑為VC和BP，在電解液中的濃度均為0.2mol/ L。
[0028] 實施例12,本實施例提供一種降低電池膨脹的穩(wěn)定性電解液，各組分及其含量如 下:裡鹽為雙氣橫酷胺裡，在電解液中的濃度為1. Omo 1/L，溶劑為EC: DEC: EMC = 1:1:1 (體積 比），氣甲臘加入量占電解液總質(zhì)量的1 %，功能添加劑為VC和BP，在電解液中的濃度均為 0.2mol/L。
[0029] 對比例1，本對比例提供一種電解液，各組分及其含量如下：裡鹽為LiPFs，在電解 液中的濃度為1. Omol/L，溶劑為EC:DMC:EMC= 1:1:1 (體積比），功能添加劑為PS，在電解液 中的濃度為O.lmol/L。
[0030]對比例2,本對比例提供一種電解液，各組分及其含量如下：裡鹽為LiPF4,在電解 液中的濃度為1. Omo 1 /L，溶劑為PC: DMC = 1: 2(體積比），氣甲臘加入量占電解液總質(zhì)量的 1 %，功能添加劑為VC和VEC，在電解液中的濃度為分別為0.1mol/L和0.2mol/L。
[0031 ]對比例3，本對比例提供一種電解液，各組分及其含量如下：裡鹽為LiPFs，在電解 液中的濃度為1. Omo 1 /L，溶劑為EC: DEC: EMC = 1:1:1 (體積比），氣甲臘加入量占電解液總質(zhì) 量的1 %，功能添加劑為VC和BP，在電解液中的濃度均為0.2mol/L。
[0032] 將實施例1-12與對比例1-3分別制得的電解質(zhì)溶液應(yīng)用到鉆酸裡電池中，在0.2C， 4.5-3.0V條件下循環(huán)100周后電池的膨脹情況測試數(shù)據(jù)。
[0033] 表1使用實施例1-12制得的電解質(zhì)溶液與對比例1-3中制得的電解液時電池膨脹 情況檢測對比結(jié)果
[0034]
[0035] 實施例13,本實施例提供一種降低電池膨脹的穩(wěn)定性電解液，在含有1M LiPF6的 體積比1:1:1的碳酸乙締醋、碳酸二甲醋和碳酸甲乙醋的電解液中加入3 %氣甲臘、0.5 % VC 和 1%PS。
[0036] 對比例4,本實施例提供一種非水電解液，在含有IM LiPF6的體積比1:1:1的碳酸 乙締醋、碳酸二甲醋和碳酸甲乙醋的電解液中加入0.5 % VC和1 % PS。
[0037] 圖1是使用實施例13制得的降低電池膨脹的穩(wěn)定性電解液與對比例4電解液的石 墨/鉆酸裡電池的0.2C倍率下3.0-4.5V的循環(huán)性能。從圖中可知，經(jīng)過100次循環(huán)后，空白電 池容量保持率急劇下降至84%左右，而使用該電解液的電池容量衰減很少保持在99% W 上，電池容量基本保持不衰減，顯示出良好的穩(wěn)定性，由此可W看出，使用該種降低電池膨 脹的穩(wěn)定性電解液明顯可W提高電池的循環(huán)性能，繼而達到提高電池壽命的目的。
[0038] W上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非是對本發(fā)明作其它形式的限制，任 何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述掲示的技術(shù)內(nèi)容加 W變更或改型為等同變化的等 效實施例應(yīng)用于其它領(lǐng)域，但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì) 對W上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種降低電池膨脹的穩(wěn)定性電解液，其特征在于，按照重量分數(shù)包括以下物質(zhì)： 電解質(zhì)鋰鹽 5-30份， 碳酸酯類和醜類有機溶劑 55-8:0價， 功能添加劑 0.5-5份 保護劑 1-10份； 所述功能添加劑為聯(lián)苯、碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯或1,3-(1-丙烯)磺內(nèi)酯中的 至少一種，所述保護劑為氟甲腈，結(jié)構(gòu)式為：2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一 電ym膨脹的?疋τ王電舺液，其特征在于，所述電解質(zhì) 鋰鹽為四氟硼酸鋰、六氟磷酸鋰、雙氟磺酰胺鋰或二(三氟甲基磺酸酰)亞胺鋰中的至少一 種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低電池膨脹的穩(wěn)定性電解液，其特征在于，所述碳酸酯 類有機溶劑為環(huán)狀的碳酸酯類和鏈狀碳酸酯類化合物;所述的醚類有機溶劑選自四氫呋 喃、2-甲基四氫呋喃、1，3_二氧環(huán)戊烷、二甲氧甲烷、1，2_二甲氧乙烷和二甘醇二甲醚中的 至少一種。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種降低電池膨脹的穩(wěn)定性電解液，其特征在于，所述環(huán)狀碳 酸酯類化合物為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁內(nèi)酯中的至少一種;所述的鏈狀碳酸酯類 化合物為碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲基乙基酯以及碳數(shù)為3-8的直鏈或支鏈脂肪單醇 與碳酸合成的碳酸酯衍生物中的至少一種。5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項所述的降低電池膨脹的穩(wěn)定性電解液，其特征在于，所述 降低電池膨脹的穩(wěn)定性電解液應(yīng)用于一次鋰電池或二次鋰電池中。
【文檔編號】H01M10/0566GK105870500SQ201610331270
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】王吉峰, 劉子磊, 任海, 任加興, 趙志華, 劉永
【申請人】山東海容電源材料有限公司