[发明专利]一种提高锂离子电池耐热失控性能的电解液

说明书

本发明公开了一种提高锂离子电池耐热失控性能的电解液，涉及锂离子电池技术领域，包括磷酸三甲酯、环磷腈衍生物阻燃剂和锂盐、保护剂按一定比例的组合。本发明电解液的配方可以提高离子传输速率，改善了锂离子电池基础电性能。电解液难燃或不燃，能够提高电解液的闪电及安全性，在发生热失控时电池内部能够自我保护。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种提高锂离子电池耐热失控性能的电解液。

背景技术

近年来，由于对环境保护的要求越来越高以及政府加快了新能源汽车发展的相关政策引导，世界多个国家先后公布了燃油车禁售令。在新能源汽车鼓励政策持续刺激下，市场需求倍增。但由于在各种复杂的应用条件，锂离子电池体系存在发生爆炸和燃烧的安全隐患，这在很大程度上制约了动力锂离子电池的发展。在开发高能量密度以满足市场乘用车需求的同时，安全性是其能否大规模使用的决定因素。

在锂离子电池组工作的过程中，热失控是锂离子电池在使用过程中最有可能碰到的安全问题。模组由上千个电池单体放置在狭小的密闭空间中，并且单体间距小、散热效果差，热量更加容易聚积从而引发安全事故。由于电池滥用锂离子电池内部的化学反应为SEI膜的分解，导致负极材料失去保护而直接与电解液接触，并伴随着嵌入碳负极的锂与电解液发生反应及电解液自身的氧化分解，产生大量的热量诱发负极LixC6分解、LixC6与PVDF粘结剂反应及正极材料的分解。上述相关放热反应释放出的大量热量和气体造成内部温度及压力进一步升高，引燃电解液从而给电池带来燃烧、爆炸的危险。

现阶段，电解液通常采用非水性的体系，包括有机溶剂电解液，即由高纯度的有机溶剂、锂盐、必要的添加剂等原料按照一定的比例配制而成。该电解液溶剂体系均为低闪点的有机碳酸酯类，易分解、易燃烧，在电池发生爆炸时，往往会引发剧烈的燃烧，加重了安全性事故的危害程度。为解决这一难题，增加锂电池的安全性能，迫切需要改善锂电池的耐热失控性能。因此，开发一种热稳定性好、自阻燃的电解液体系，同时兼顾电性能的电解液体系对于锂电池的适用范围、未来前景都是具有十分重要的意义。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种提高锂离子电池耐热失控性能的电解液，该电解液能够显著改善锂离子电池在滥用状态下的安全性能，且能够兼顾电芯的电性能。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种提高锂离子电池耐热失控性能的电解液，包括磷酸三甲酯(TMC)、环磷腈衍生物(CPP)、锂盐和保护剂。不含有常规的碳酸酯类易燃有机溶剂，电解液难燃或不燃，在发生热失控时，电池内部有自我保护的机制。

优选地，所述环磷腈衍生物为选自下述式I所示的化合物中的一种或两种以上：

其中，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆各自独立地为选自苯氧基、卤代烷基苯氧基、卤代烷氧基、烷氧基、烷基中的一种。

优选地，所述卤代烷基苯氧基中烷基的碳原子数为1～5，卤代烷氧基、烷氧基、烷基中的碳原子数为1～5。

优选地，所述卤原子为F、Cl或Br。

优选地，所述磷酸三甲酯、环磷腈衍生物的摩尔比为2：1。

优选地，所述锂盐在电解液中的浓度为1～4mol/L。使用高浓度的锂盐，提高电解液的离子导电率，弥补溶剂在电性能上的不足。当锂盐的含量小于1mol/L时，虽然耐热失控的效果明显，但电性能会受影响。当含量大于4mol/L时，电解液碱性过大，影响长期循环下正负电极材料结构稳定性。