[发明专利]一种低阻抗不可燃的锂离子电池电解液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学电池领域，具体涉及一种低阻抗不可燃的锂离子电池电解液及其制备方法。

背景技术

现代社会的能源以传统化石燃料为主，如煤炭、石油及天然气等等。传统化石燃料的枯竭是不可避免的，大部分化石能源将于本世纪开采殆尽。另一方面，化石能源的使用会造成温室气体的排放，同时产生一些有污染的烟气，威胁全球生态安全。因此，解决能源问题是全人类共同的课题。目前，可供开发的新能源有很多种，如风能、核能、太阳能、生物能、潮汐能等，对于这些新能源的开发需要建立完善的理论体系，其中储能尤为重要。

储能主要依靠于相关的储能材料及载体，锂离子电池作为储能载体，具有高的能量密度、良好的循环稳定性及低的自放电等优点，因此锂离子电池成为新能源领域的研究热点。然而，锂离子电池在过充、短路、受猛烈撞击、受热等情况下，会发生燃烧，甚至爆炸等问题。电解液作为电池的重要组成部分之一，是造成电池安全性问题的重要因素之一。

由于锂离子电池负极的电位与锂接近，比较活泼，在水溶液体系中不稳定，必须使用非水、非质子性有机溶剂作为锂离子的载体，目前锂离子电池大多采用碳酸酯类、醚类、羧酸酯类和/或含硫有机溶剂作为载体，而碳酸酯类和/或醚类有机溶剂存在沸点低、容易挥发，导致电池易燃、易爆等缺陷，例如，专利CN 101867065 A公开了一种含有碳酸酯类和/或醚类有机溶剂的阻燃型电解质溶液，提供了一种具有阻燃甚至完全不燃烧功能的阻燃型电解质溶液，但是发现加入其所述的阻燃添加剂后，其阻燃性能虽然有所提高，但是对锂电池的电池容量却有所影响，因为阻燃添加剂中含有大量的氟，导致电池的阻抗增大，造成其倍率性能较差。

综上，现有的低阻抗不可燃的锂离子电池电解液仍然存在低阻抗、不可燃添加物导致电池性能大幅度下降的问题，因此，需开发一种新型的阻燃型锂离子电池电解液。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种低阻抗不可燃的锂离子电池电解液及其制备方法，本发明向电解液中加入含有双键或三键的化合物作为低阻抗、不可燃添加物，电池在循环过程中，这些会在电解液中形成柔性的聚合物，增加电解液的导电性，降低电池的阻抗，从而增加其倍率性能。采用本发明方法制备的电解液不仅能够提高锂离子电池的安全性，又能降低阻抗，同时提高锂离子电池的倍率性能。

本发明的目的之一是提供一种低阻抗不可燃的锂离子电池电解液。

本发明的目的之二是提供一种低阻抗不可燃的锂离子电池电解液的制备方法。

本发明的目的之三是提供上述电解液及其制备方法的应用。

为实现上述发明目的，具体的，本发明公开了以下技术方案：

首先，本发明公开了一种低阻抗不可燃的锂离子电池电解液，所述电解液由以下组分组成：锂盐，碳酸酯类和/或醚类有机溶剂，阻燃剂，含双键或/和三键的化合物导电剂，功能添加剂。

所述阻燃剂的结构通式为：

其中，R₁-R₆均可以为烷基、烷氧基、卤代烷基、卤代烷氧基、卤代烯烃基、苯基、联苯基、卤代苯基、卤代联苯、烷基硅、烷氧基硅、烷基磷酸酯、烷氧基硼或酰胺基。

所述锂盐的含量为0.001-2mol/L。

所述碳酸酯类和/或醚类有机溶剂的含量为40-90％。

所述阻燃剂含量为：0.1％-60％(质量分数)。

所述导电剂含量为：0.1％-50％(质量分数)。

所述的功能添加剂含量为：0.01-0.5mol/L。

其次，本发明公开了一种低阻抗不可燃的锂离子电池电解液的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将含双键或/和三键的化合物、阻燃剂除水，然后溶解在有机溶剂中，得到溶液A；

(2)在无水无氧的环境中将锂盐缓缓加入上述溶液A中，然后加入功能添加剂，即得低阻抗不可燃的锂离子电池电解液。

步骤(1)中，所述除水的方法是：用4A钠分子筛除水40-55h即可。

优选的，所述阻燃添加剂为乙氧基五氟环三膦腈、苯氧基五氟环三膦腈、硅氧基五氟环三膦腈中的一种或两种以上的混合物。

步骤(1)中，所述含双键的化合物为烯烃、醛、酮、胺中的一种或几种。

优选的，所述烯烃为乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、已烯、庚烯、辛烯、壬烯、癸烯中的一种或几种的混合物。