[发明专利]一种新型锂离子电池电解液及其制备方法、含该电解液的金属锂/MnO2

说明书

本发明公开了一种新型锂离子电池电解液，包括：二草酸硼酸锂、低聚合度的乙二醇二甲醚、磷酸酯和碳酸亚乙烯酯。本发明的电解液低毒、阻燃、电化学工作窗口宽、主要原料易得且价格低廉、生产工艺简单、绿色环保。本发明还公开了该电解液的制备方法。本发明还公开了含有该电解液的金属锂/MnO₂二次电池。

技术领域

本发明涉及一种新型锂离子电池电解液、制备方法、利用该电解液的金属锂/MnO₂二次电池。

背景技术

在锂离子电池中，电解液起到在正、负极之间传递离子的作用，其主要由电解质盐和溶剂组成。商业化的锂离子电池使用的电解质盐主要为LiPF₆。LiPF₆极易潮解，与痕量的水反应也易受热分解，产生 PF₅和HF剧毒气体。商业化的锂离子电池使用的溶剂主要为易燃的有机碳酸酯类化合物。因此，目前商业化的锂离子电池主要有两个明显的缺陷，即毒性大和易燃。现有的金属锂/MnO₂电池由于负极在充电时会长出晶刺，刺破电池隔膜，导致其是一种一次性电池，不能重复充放电或者充放电性能很差。

因此，需要一种新型锂离子电池电解液和金属锂/MnO₂二次电池。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种新型锂离子电池电解液。

本发明的第二个目的在于提供上述新型锂离子电池电解液的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供一种含该电解液的金属锂/MnO₂二次电池。

为实现上述第一个目的，本发明采用以下内容：

一种新型锂离子电池电解液，包括：二草酸硼酸锂(LiBOB)、低聚合度的乙二醇二甲醚、磷酸酯和碳酸亚乙烯酯(VC)。

本发明的电解液中，二草酸硼酸锂作为电解质，低聚合度的乙二醇二甲醚作为溶剂，磷酸酯作为阻燃剂兼溶剂，碳酸亚乙烯酯作为正极SEI成膜剂兼助溶剂。采用低毒、热稳定性能好的二草酸硼酸锂作为电解质，溶剂和添加剂皆为高沸点物质且闪点较高，使得该电解液具有低毒、阻燃效果好(不能点燃或难于点燃，点燃则自熄时间短)、电化学性能优良的特点。

进一步地，所述二草酸硼酸锂在电解液中的摩尔浓度为 0.7-1.0mol/L。

进一步地，所述低聚合度的乙二醇二甲醚为二聚乙二醇二甲醚、三聚乙二醇二甲醚或四聚乙二醇二甲醚。

进一步地，所述磷酸酯为磷酸乙酯、磷酸丙酯、磷酸丁酯或磷酸异丁酯。

进一步地，所述低聚合度的乙二醇二甲醚、磷酸酯、碳酸亚乙烯酯在电解液中的体积百分数分别为33-66％、27-59％和6-8％。

为实现上述第二个目的，本发明采用以下内容：

上述新型锂离子电池电解液的制备方法，包括以下步骤：向反应釜中泵入低聚合度的乙二醇二甲醚、磷酸酯、碳酸亚乙烯酯，在干燥的氮气保护下，边搅拌边向反应釜中加入二草酸硼酸锂，通水冷却，待二草酸硼酸锂溶解完全，测得含水量小于10ppm，电导率大于6.0mS/cm，即得到该电解液。

为实现上述第三个目的，本发明采用以下内容：

一种金属锂/MnO₂二次电池，该电池是以前述的新型锂离子电池电解液作为电解液。

进一步地，所述金属锂/MnO₂二次电池包括电池壳、负极片、隔膜、正极片、电池垫片、电池弹片和电解液；所述负极片为锂金属薄片；所述正极片中MnO₂活性物质的质量为10-20mg/cm²。