[发明专利]一种改善电池高温性能的非水电解液离子液体添加剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种非水电解液离子液体添加剂，特别涉及一种用于改善锂离子电池高温条件下安全性能的非水电解液离子液体添加剂。

背景技术

锂离子电池凭借其自身的综合优势正在走进一个更为庞大的产业群——汽车动力电池领域。非水电解液作为锂电池内离子运动的载体，它的每一次进步都有力地推动了锂离子电池的应用和迅速发展，而且在可预见的未来动力电池产业发展中，电解液材料仍将在锂电池的发展中扮演非常关键的角色。常见的有机溶剂主要有：碳酸乙烯酯EC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸二乙酯DEC、碳酸二甲酯DMC、碳酸丙烯酯PC等。而有机溶液普遍具有电导性差的缺点(即电阻大)，在短路和超负荷的工作下，大电流将快速引起电池内部放热，引发电解液燃烧；而在过充、过放的情况下，电解液被氧化或还原，产生大量气体，使密封的锂离子电池甚至有爆炸的危险！另外，电池内部升温与电池反应的加剧是一对正反馈恶性循环，导致电池短时间内燃烧或爆炸。提高电池高温性能添加剂的加入可以使易燃有机电解液变成难燃或不可燃的电解液，降低电池放热值和电池自热率，同时也增加电解液自身的热稳定性，避免电池在过热条件下的燃烧或爆炸。离子液体的加入可以有效改善锂离子电池在高温条件下的安全性能，提高电池在高温条件下的循环性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非水电解液添加剂，可以有效改善锂离子电池在高温条件下的安全性能，提高电池在高温条件下的循环性能。

本发明一种改善电池高温性能的非水电解液添加剂，是一系列咪唑类离子液体，其阴离子可以是PF₆^-、BF₄^-、TFSI^-、FSI^-、BOB^-、TSAC^-等。

本发明提供的离子液体添加剂，其特征在于：所述的离子液体添加剂阳离子有如下结构，并且其在锂电池电解液中的比重含量为1％-10％；

上述结构中取代为一元、二元或三元取代，并且，R₁、R₂、R₃分别独立选自碳原子在0-10间的烷基、烷氧基、芳香基；尤其分别独立选自以下基团：甲基、乙基、丙基、乙烯基、烯丙基、亚乙烯基、苯基、苯甲基或苄基。

上述的添加剂选自以下几种物质中的至少一种：1-乙烯基-3-烯丙基咪唑、1-亚乙烯基-3-烯丙基咪唑、1-苯基-3-烯丙基咪唑、1-苄基-3-烯丙基咪唑、2-苯基-1-甲基咪唑、2-亚乙烯基-1-乙基咪唑、2-乙烯基-1-苯基咪唑、2-苯基咪唑、2-乙烯基咪唑、2-烯丙基咪唑、2-亚乙烯基咪唑；

上述离子液体添加剂，其阴离子可以是PF₆^-、BF₄^-、TFSI^-、FSI^-、BOB^-、TSAC^-等其中的任一种。

本发明提供一种可以有效提高锂电池在高温条件下的安全及循环性能的离子液体添加剂，既有效保证了电池在高温状态下的安全性能，同时又对电池性能影响很小，可以很好满足广大消费者对电池高温安全性能的需求。

具体实施方式

下面结合实施例进一步叙述本发明。具体实施例不限制本发明的权利要求。

实施例1

将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸甲乙酯(EMC)以1∶1∶1的比例混合，配成混合溶剂。取混合溶剂的99份，加入1份本发明添加剂1-乙烯基-3-烯丙基咪唑双三氟甲基黄酰亚胺盐，加入一定量的LiPF₆，使其配制为1M的电解液。

在手套箱中配置电解液，手套箱中水分控制在≤5PPM，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)和1-乙烯基-3-烯丙基咪唑双三氟甲基黄酰亚胺盐混合均匀，然后加入LiPF₆，使其成为1M的溶液，制备出本发明的电解液。

以电解液的重量为基准，该添加剂的成分为：1-乙烯基-3-烯丙基咪唑双三氟甲基黄酰亚胺盐，1wt％。

实施例2

将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸甲乙酯(EMC)以1∶1∶1的比例混合，配成混合溶剂。取混合溶剂的97份，加入3份本发明添加剂1-乙烯基-3-烯丙基咪唑双三氟甲基黄酰亚胺盐，加入一定量的LiPF₆，使其配制为1M的电解液。