一种具有防过充功能的二次电池电解液的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于材料技术领域，特别设及一种具有防过充功能的二次电池电解液。
【背景技术】
[0002] 随着信息技术的飞速发展，便携式电子设备日益普及，对于高比能量电池的需求 逐年增加。裡电池具有高电压、低自放电率、高能量密度等显著优点，正逐步取代传统电池 不断扩展应用领域和市场份额。
[0003] 然而，裡电池存在的安全性隐患一直是应用关屯、的首要问题。目前裡电池使用的 电解液为易燃的碳酸醋（離）的混合溶剂体系，当在过充条件下，电池可能点火，燃烧或爆 炸，引发不安全事故.
[0004] 专利02160047. 3200610122262. 0提出联苯，对苯二甲離或者是邻苯二甲離具有 可W聚合的防过充功能。当电池过充到达一定电压时，引发该类单体分子在电池阴极表面 发生电氧化聚合，形成一层致密绝缘的聚合物表面层。由于阴极表面和内孔被聚合物薄层 封闭失活，则充电反应受到阻塞，从而防止电池过充电失控。在电池中，阴极与隔膜直接接 触，在阴极表面的聚合反应可延伸到隔膜微孔处，从而阻塞了隔膜中的微孔。如果此时形成 的聚合物是电子导体，则可在电池内部形成短路，将电池的过充电流旁路掉，从而防止过充 性事故。
[0005] 目前常用的防止过充电的添加剂都是小分子，在加入W后虽然在一定程度上能够 提高裡离子电池的过充电安全性但同时也在一定程度上提高了电池的内阻，从而破坏了电 池在常温下的使用寿命。此种情况会影响裡离子电池的进一步推广及应用。需要寻求一种 在不影响正常使用性能的前提下又能够起到过充保护的电解液添加剂。盐类物质可W提高 溶液的总体电导率，溶解度也比较高，W其作为载体可W大大降低添加剂对电池的负面影 响。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的第一个问题在于提供一种具有防过充功能的电解质溶液。
[0007] 本发明所要解决的第二个问题是提供具有防过充功能的裡电池电解液。
[000引为解决上述第一个问题，本发明的主要技术原理是；在电解质溶液中增加具有防 过充功能添加剂，W制备具有防过充功能电解质溶液。
[0009] 本发明采用的具体技术方案是；
[0010] 一种具有防过充功能的二次电池电解液，该电解质溶液由四类成份组成：(A)裡 盐，炬）碳酸醋类和/或離类有机溶剂，（C)具有防过充功能添加剂和值）其他功能添加剂， 其组成可W简写为A+B+C+D ;其中（A)裡盐在此电解液中的摩尔浓度范围是；0.001-2摩尔 /升，似具有防过充功能添加剂在此电解液中所占的质量比例范围是；〇. 1% -70%，组分 值）其他功能添加剂在此电解液中的摩尔浓度范围是；〇-〇. 5摩尔/升；上述的（C)防过充 添加剂是阴或阳离子中含有芳香基团的盐，所述芳香基团为苯环及其衍生物、唾吩及其衍 生物、蒙及其衍生物或化晚及其衍生物。
[0011] 优选的是，所述的阳离子中含有芳香基团的盐，为含有苯环的季胺盐、季磯盐或咪 挫阳离子盐。
[0012] 优选的是，所述的阴离子中含有芳香基团的盐中阴离子为PFe\ BF4\ TFsr、Fsr、 B0B-、C104-或 F-。
[0013] 优选的是，所述的（A)裡盐可W是具有如下分子式的化合物中的一种或几种共 存；LiBF*、LiPFe、LiN(S〇2CF3)2、LiFSI、LiBOB 或 LiSOgCFs。
[0014] 优选的是，所述的炬）碳酸醋类有机溶剂为环状碳酸醋类和/或链状碳酸醋类化 合物；所述的離类有机溶剂选自四氨快喃、2-甲基四氨快喃、1,3-二氧环戊烧、二甲氧甲 烧、1,2-二甲氧己烧和二甘醇二甲離中的一种或几种共存。
[0015] 优选的是，所述的环状的碳酸醋类化合物选自碳酸己締醋、碳酸丙締醋、丫-了内 醋和碳酸亚了醋中的一种或几种；所述的链状碳酸醋类化合物优选自碳酸二甲醋、碳酸二 己醋、碳酸二丙醋、碳酸甲基己基醋、W及碳数为3-8的直链或支链脂肪单醇与碳酸合成的 碳酸醋衍生物中的一种或几种。
[0016] 优选的是，所述的值）其他功能添加剂是下列化合物中的一种或几种共存：联 苯，碳酸亚己締醋，碳酸己締亚己醋，氣代碳酸己締醋，亚硫酸丙締醋，亚硫酸了締醋，1、 3-(1-丙締）横内醋，亚硫酸己締醋，硫酸己締醋，环己基苯，叔了基苯，叔戊基苯和了二膳。
[0017] 为解决上述第二个问题，本发明的主要技术方案是；将所述的一种具有防过充功 能电解质溶液应用于裡一次电池、裡二次电池W及裡离子电池中。
[0018] 上述阻燃添加剂由下述方法制得：
[0019] 将具有防过充功能添加剂用4A裡化分子筛除水48小时，然后在无水无氧手套箱 中将裡盐缓缓加入含有具有防过充功能添加剂和添加剂的溶剂中，配成不同浓度电解液。
[0020] 本发明的有益效果是：通过在电解质溶液中具有防过充功能添加剂，能大大提高 电解液的防过充性能，将其应用于裡电池后，能大大提高裡电池的安全性，并且对裡电池的 其它性能如容量、循环性能等影响较小。
【附图说明】
[0021] 图1铺酸裡/石墨全电池在含有10%的苄基S甲基六氣磯酸锭中的过充图
【具体实施方式】 [00巧实施例；
[0023] 在充氣气的手套箱中化0 < lOppm)配制裡离子电池电解液；将裡盐溶于的混合 溶剂中，然后将上述的裡离子电池电解液制备裡离子电池，用3CU0V恒压测试过充性能。
[0024]
【主权项】
1. 一种具有防过充功能的二次电池电解液，其特征在于；该电解质溶液由四类成份组 成；一种具有防过充功能的二次电池电解液，该电解质溶液由四类成份组成；(A)裡盐，炬） 碳酸醋类和/或離类有机溶剂，（C)具有防过充功能添加剂和值）其他功能添加剂，其组成 可W简写为A+B+C+D;其中（A)裡盐在此电解液中的摩尔浓度范围是；0.001-2摩尔/升， 似具有防过充功能添加剂在此电解液中所占的质量比例范围是；〇. 1% -70%，组分做其 他功能添加剂在此电解液中的摩尔浓度范围是；0-0.5摩尔/升；上述的（C)具有防过充添 加剂是阴或阳离子中含有芳香基团的盐，所述芳香基团为苯环及其衍生物、唾吩及其衍生 物、蒙及其衍生物或化晚及其衍生物。
2. 如权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述的阳离子中含有芳香基团的盐，为含 有苯环的季胺盐、季磯盐或咪挫阳离子盐。
3. 如权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述的阴离子中含有芳香基团的盐中阴 离子为 PFe-、BF4-、TFSr、Fsr、BOB-、C104-或 F ―。
4. 如权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述的（A)裡盐可W是具有如下分子式的 化合物中的一种或几种共存；LiBF4、LiPFe、LiN (SO2CF3) 2、LiFSI、LiBOB 或 LiSOsCFs。
5. 如权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述的炬）碳酸醋类有机溶剂为环状碳酸 醋类和/或链状碳酸醋类化合物；所述的離类有机溶剂选自四氨快喃、2-甲基四氨快喃、1， 3-二氧环戊烧、二甲氧甲烧、1,2-二甲氧己烧和二甘醇二甲離中的一种或几种共存。
6. 如权利要求5所述的电解液，其特征在于：所述的环状的碳酸醋类化合物选自碳酸 己締醋、碳酸丙締醋、丫-了内醋和碳酸亚了醋中的一种或几种；所述的链状碳酸醋类化合 物优选自碳酸二甲醋、碳酸二己醋、碳酸二丙醋、碳酸甲基己基醋、W及碳数为3-8的直链 或支链脂肪单醇与碳酸合成的碳酸醋衍生物中的一种或几种。
7. 如权利要求1所述的电解液，其特征在于：所述的做其他功能添加剂是下列化合 物中的一种或几种共存；联苯，碳酸亚己締醋，碳酸己締亚己醋，氣代碳酸己締醋，亚硫酸丙 締醋，亚硫酸了締醋，1、3- (1-丙締）横内醋，亚硫酸己締醋，硫酸己締醋，环己基苯，叔了基 苯，叔戊基苯或了二膳。
8. 权利要求1-7中任一所述的具有防过充功能的二次电池电解液在制备裡一次电池、 裡二次电池W及裡离子电池中的应用。
【专利摘要】本发明公开了一种具有防过充功能的二次电池电解液，该电解质溶液由四类成份组成：(A)锂盐，(B)碳酸酯类和/或醚类有机溶剂，(C)防过充添加剂和(D)其他功能添加剂；其中锂盐在此电解液中的摩尔浓度范围是：0.001-2摩尔/升，防过充添加剂在此电解液中所占的质量比例范围是：0.1％-50％，组分其他功能添加剂在此电解液中的摩尔浓度范围是：0-1摩尔/升；上述的防过充添加剂的特征为阳离子或阴离子中含有芳香基团的盐，上述防过充的电解质溶液可应用于一次电池、二次电池以及锂离子电池中。
【IPC分类】H01M10-0567
【公开号】CN104638299
【申请号】CN201510081971
【发明人】冯金奎, 张震
【申请人】山东大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月15日