阻燃型鋰離子電池電解液的製作方法
2023-09-13 17:11:00
專利名稱：阻燃型鋰離子電池電解液的製作方法
技術領域：
本發明涉及鋰離子電池中的鋰離子電解液。
背景技術：
鋰離子電池由於具有高比能量、高電壓、體積小、重量輕等優點，近十年獲得巨大 發展，已成為通訊類電子產品的主要電源之一。然而，目前鋰離子電池的電解液是由易燃的 有機溶劑和鋰鹽組成，且由於電池在使用時會放出大量的熱量，使這些有機溶劑及其蒸汽 容易著火引發火災甚至爆炸，直接導致鋰離子電池的安全問題，影響了鋰離子電池的廣泛 使用。雖然研究者們在電池上加裝安全閥，但這些附加裝置增加了電池的複雜性和生產成 本，也不能徹底解決電池安全性問題。因此，有必要建立一種內在的安全保護機制，而在電 解液中添加功能性添加劑具有針對性強、用量少的特點，且在不增加或基本不增加電池成 本、不改變生產工藝的情況下，能顯著改善電池的某些宏觀性能。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是將提供一種具有阻燃甚至完全不燃燒功能的阻燃 型鋰離子電池電解液。
為解決上述問題，本發明的主要技術原理是使用乙撐雙鄰苯二甲醯亞胺衍生物
作為鋰離子電池電解液的阻燃添加劑，以製備阻燃甚至完全不燃燒的電解液。 本發明採用的具體技術方案是在所述的電解液中含有乙撐雙鄰苯二甲醯亞胺衍
生物為添加劑，所述的乙撐雙鄰苯二甲醯亞胺衍生物的結構式如下
N—CH2—CH2- 上式中，R為滷素、烷基、苯基、聯苯基、苯醚基、滷代烷基、滷代苯基、滷代聯苯基， 其中滷素為F、C1或Br，滷代為一取代、二取代或三取代。 所述的鋰離子電池電解液中添加劑的加入量為鋰離子電解液質量的0% 20%， 但不為0;更優選為1% 5%。 在實際生產中，可選用碳酸乙烯酯(EC)，碳酸丙烯酯(PC)，碳酸二甲酯(DMC)，碳 酸二乙酯(DEC)，碳酸甲乙酯(EMC)中的一種或幾種混合作為鋰電池電解液的溶劑，作為溶 質的鋰鹽可以是LiPFe， LiBF4， LiC104， LiPF3(CF2CF3)3， LiCF3S03等中的一種或幾種的混合 物。 本發明對鋰電池電解液燃燒性能的評價採用自熄時間測試(SET)的方法對電解 液的燃燒性能進行評價，具體方法如下取直徑為6mm左右的玻璃纖維棉球，稱重，然後將棉球浸入電解液，取出再稱重。前後棉球質量之差即為電解液的質量，而後點燃該玻璃纖維 棉，記錄燃燒時間為自熄時間，以單位質量電解液的自熄時間為標準，評價電解液的燃燒性 能，時間越短表示電解液的可燃性越差，添加劑的阻燃性越好。
本發明對鋰電池電解液充放電性能的評價將所配置的鋰離子電池電解液注入到 650mAh的鋁殼電池中，電壓區間在2. 75 4. 2V，在1C條件下進行充放電循環測試。
本發明的有益效果是通過在鋰離子電池電解液中添加阻燃添加劑，能大大提高 電解液的阻燃性能，並且對鋰電池的其它性能如容量、循環性能等影響較小。
圖1是實施例一所配製的電解液中添加劑的質量百分含量與自熄時間的關係圖。
圖2是用實施例一所得電解液製備的鋰離子電池的充放電循環性能曲線圖，圖中 參表示電解液為A樣品得到的鋰離子電池，女表示電解液為D樣品得到的鋰離子電池。
圖3是實施例二所配製的電解液中添加劑的質量百分含量與自熄時間的關係圖。
圖4是用實施例二所得電解液製備的鋰離子電池的充放電循環性能曲線圖，圖中 參表示電解液為E樣品得到的鋰離子電池，女表示電解液為H樣品得到的鋰離子電池。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的描述，但這些實施例不構成對本
發明的任何限制。 實施例一 在充氬氣的手套箱(H20 < 10卯m)中分別配製4份100g鋰離子電池電解液EC/ EMC/DMC = 1 : 1 : l(wt%)lmol/L LiPF6，記為A、B、C、D樣，然後在B、C、D樣中分別添加 質量百分數為1、3、5的乙撐雙四溴鄰苯二甲醯亞胺；
formula see original document page 4 如圖1可見，隨著添加劑的質量百分含量的增加，自熄時間不斷下降，證明用於鋰 離子電池電解液的乙撐雙四溴鄰苯二甲醯亞胺添加劑的阻燃性較好。 圖2為注入電解液A、D樣的鋁殼鋰電池的充放電循環性能曲線圖，由圖可見，鋰離
子電池電解液中添加劑的加入對鋰電池的循環性能和放電容量幾乎沒有影響。 實施例二 在充氬氣的手套箱(H20 < 10卯m)中分別配置4份100g鋰離子電池電解液EC/ EMC/DMC = 1 : 1 : l(wt%)lmol/L LiPF6，記為E、F、G、H樣，然後在F、G、H樣中分別添加 質量百分數為1、3、5的乙撐雙四氯甲基鄰苯二甲醯亞胺；
formula see original document page 5 如圖3可見，當添加劑的加入量從0wt^上升到5wt^時，自熄時間可從88s/g下 降到39s/g，證明用於鋰離子電池電解液的乙撐雙四氯甲基鄰苯二甲醯亞胺添加劑的阻燃 性較好。 圖4為注入電解液E、H樣的鋁殼鋰電池的充放電循環性能曲線圖，由圖可見，鋰離 子電池電解液中添加劑的加入對鋰離子電池的循環性能和放電容量幾乎沒有影響。
權利要求
阻燃型鋰離子電池電解液，其特徵在於在所述的電解液中含有乙撐雙鄰苯二甲醯亞胺衍生物為添加劑，所述的乙撐雙鄰苯二甲醯亞胺衍生物的結構式如下上式中，R為滷素、烷基、苯基、聯苯基、苯醚基、滷代烷基、滷代苯基、滷代聯苯基，其中滷素為F、Cl或Br，滷代為一取代、二取代或三取代。
2. 如權利要求1所述的阻燃型鋰離子電池電解液，其特徵在於電解液中添加劑的加 入量為鋰離子電解液質量的0% 20%，但不為0。
3. 如權利要求1所述的阻燃型鋰離子電池電解液，其特徵在於電解液中添加劑的加 入量為鋰離子電解液質量的1% 5%。
全文摘要
本發明公開了一種具有阻燃甚至完全不燃燒功能的阻燃型鋰離子電池電解液，在所述的電解液中含有乙撐雙鄰苯二甲醯亞胺衍生物為添加劑，所述的乙撐雙鄰苯二甲醯亞胺衍生物的結構式如下上式中，R為滷素、烷基、苯基、聯苯基、苯醚基、滷代烷基、滷代苯基、滷代聯苯基，其中滷素為F、Cl或Br，滷代為一取代、二取代或三取代。通過在鋰離子電池電解液中添加阻燃添加劑，能大大提高電解液的阻燃性能，並且對鋰電池的其它性能如容量、循環性能等影響較小。
文檔編號H01M10/056GK101694885SQ20091023293
公開日2010年4月14日 申請日期2009年9月23日 優先權日2009年9月23日
發明者陳黎, 駱宏鈞 申請人:張家港市國泰華榮化工新材料有限公司;