一种高安全性锂离子电池电解液的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及锂离子电池领域，特别涉及一种高安全性锂离子电池电解液。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着科技的发展，人们对高能量密度锂离子电池的需求更加迫切，目前提 高锂离子电池的工作电压被认为是提高其能量密度的有效途径。然而，常用传统碳酸酯类 电解液在高电压下容易与正极材料表面发生副反应，当这些化学反应放出的热量不能及时 疏散，便会并引发一连串的化学反应，电池温度急剧升高，最终导致电池的燃烧，严重时发 生爆炸。另一方面，锂离子二次电池在过度充放电、短路和大电流长时间工作的情况下放出 大量热，这些热量成为易燃电解液的安全隐患，可能造成灾难性热击穿甚至电池爆破。因 此，安全性问题已经成为锂离子电池市场创新的重要前提，特别是在电动汽车等领域的应 用对电池的安全性提出了更高、更新的要求。
[0003] 为了提高锂离子电池安全性，研究者从电池外部管理、电池内部材料和电解液等 方面作了许多努力，如采用正温度系数热敏材料(PTC)保护板、材料改性、固态电解质、阻燃 电解液等。研发不可燃的电解液体系，是解决锂离子电池安全问题的有效途径。
[0004] 美国专利US6589697公布的锂离子电解液采用了磷酸三甲酯(TMP)等磷酸酯类作 为电解液添加剂，来降低电解液的可燃性。但是这些添加剂大都具有高粘度，高的凝固点， 且作为阻燃添加剂使用时，添加10%以上才具有阻燃效果，而阻燃添加剂加入过多又会对 电池的性能产生较大的负面影响，因此，急需开发能在不影响锂离子电池基本性能的基础 上实现阻燃性能的电解液。
[0005] 具有高沸点和高闪点的溶剂为电解液的主溶剂时，会相应的提高电解液的闪点， 使电解液难于点燃，A · Abouimrane等报道了以砜类溶剂为电解液制备的Li4Ti5012/ LiMn204电池，循环性能良好且难点燃（.Electrochem Commun，2009 ,11(5):1073 -1076.)。专利US0204857报道了以LiBF4为锂盐，10%~30%高闪点、高沸点的y-BL+70 %~90 °/c^EC为溶剂的阻燃电解液。高沸点、高闪点溶剂的加入提高了电解液的闪点，使电解液难 点燃，但不能使电解液的自熄时间降低。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种高安全性锂离子电池电解液，使电解液具有难于点燃、 自熄时间短，同时，对电池性能影响较小的性能。
[0007] 本发明的技术方案为:一种高安全性锂离子电池电解液，其特征在于：电解液主要 成分包括有机溶剂、电解质和添加剂，所述有机溶剂中至少包含有一种高闪点溶剂，所述添 加剂包括膜添加剂和阻燃添加剂；电解液配制方法为，在氩气保护的手套箱中，将高纯有机 溶剂按配比加入混合均匀，然后缓慢加入电解质锂盐，搅拌混合均匀，最后将添加剂分别加 入上述的混合溶液中，搅拌混合均匀，静置一段时间，即可得到本发明的高安全性锂离子电 池电解液。
[0008] 电解质在有机溶剂中的摩尔浓度为0.8~1.5mol/L。
[0009] 优选的电解质在有机溶剂中的摩尔浓度为1~1.2mol/L。
[0010] 本发明所述高闪点溶剂为以下几种溶剂中的一种或几种:氟代溶剂、砜类溶剂、环 状羧酸酯。
[0011]所述氟代溶剂优选为氟代碳酸乙烯酯(FEC)、I，1，2，2-四氟乙基-2，2，3，3-四氟丙 基醚等，砜类溶剂优选为环丁砜(TMS)、亚硫酸二甲酯(DMS)等，环状羧酸酯优选为γ-丁内 酯(BL)〇
[0012] 本发明所述添加剂中成膜添加剂为:碳酸亚乙烯酯、乙烯基碳酸亚乙酯、氟代碳酸 乙烯酯中的一种。
[0013] 所述阻燃添加剂为磷酸三甲酯、磷酸三苯酯、六甲基膦腈等中的一种。
[0014] 成膜添加剂在电解液中的重量百分数为1~2%、阻燃添加剂在电解液中的重量百分 数为5~8%。
[0015] 其中，氩气保护的手套箱中水分〈lOppm、氧气〈lOppm。
[0016] 本发明的电解液燃烧性能测试可以采取如下的方法:将5mm厚的陶瓷纤维纸裁成 15 X 20mm大小的长条置于恒温干燥箱中85 °C烘干8小时。将铜丝截成IOcm长，钩在陶瓷纤维 纸中心靠上约5mm处，称量陶瓷纤维纸和铜丝的总质量ml，精确至O.Olg。将陶瓷纤维纸放入 100mL烧杯中，倒入电解液浸泡5分钟，取出陶瓷纤维纸，用减重法称量浸泡电解液后的总质 量m2,精确至O.Olg。将浸泡电解液的陶瓷纤维纸挂在铁架台上，点燃，记录火源离开后至陶 瓷纤维纸熄灭的时间，计算自熄时间：城=-」一。 JWj 77^
[0017] 本发明的有益效果为:将高闪点溶剂与少量阻燃添加剂同时加入锂离子电池电解 液中，不仅能使电解液难于点燃，同时，点燃后的电解液由于含有少量阻燃添加剂，自熄时 间较短。因而对电池性能影响较小。
【具体实施方式】
[0018] 下面通过实施例对本发明进行进一步的阐述;但并未对本发明作任何形式上的限 制，任何不偏离本发明的主旨，而对本发明多做的变化或改变，都在本发明的保护范围以 内。
[0019] 实施例1 一种高安全性锂离子电池电解液，在充满氩气邙20〈10??111，02〈10??111)的手套相中，将 重量比为1:4的有机溶剂碳酸乙烯酯(EC)、1，1，2,2-四氟乙基_2,2,3,3_四氟丙基醚混合均 匀；之后加入导电锂盐LiPF 6,使其在有机溶剂中的浓度为1.0m〇l/L，最后分别加入磷酸三 甲酯(TMP)，用量为5wt.%;碳酸亚乙烯酯(VC)，用量为2 wt %，混合均匀，静置，即得到所述 高安全性锂离子电池电解液。
[0020] 实施例2 一种高安全性锂离子电池电解液，在充满氩气邙20〈10??111，02〈10??111)的手套相中，将 有机溶剂碳酸乙烯酯(EC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)混合均匀;EC和FEC的重量比为EC :FEC = 1:1，之后加入导电锂盐LiPF6,使其在有机溶剂中的浓度为1.2mol/L，最后分别加入磷酸三 甲酯(TPP)，用量为5wt.%;碳酸亚乙烯酯(VC)，用量为I wt %，混合均匀，静置，即得到所述 高安全性锂离子电池电解液。
[0021] 实施例3 一种高安全性锂离子电池电解液，在充满氩气(出0〈10??111，02〈10??111)的手套相中，将 有机溶剂碳酸乙烯酯(EC)、亚硫酸二甲酯(DMS)混合均匀;EC和DMS的重量比为EC :DMS = 3: 7，之后加入导电锂盐LiPF6，使其在有机溶剂中的浓度为1.5mol/L，最后分别加入磷酸三甲 酯(TMP)，用量为5wt.%;碳酸亚乙烯酯(VC)，用量为I wt %，混合均匀，静置，即得到所述高 安全性锂离子电池电解液。
[0022] 实施例4 一种高安全性锂离子电池电解液，在充满氩气(出0〈10??111，02〈10??111)的手套相中，将 有机溶剂碳酸乙烯酯(EC)、环丁砜(TMS)、碳酸甲乙酯(EMC)混合均匀；重量比为EC :TMS: GBL= 3: 2:5，之后加入导电锂盐LiPF6，使其在有机溶剂中的浓度为lmol/L，最后分别加入 磷酸三苯酯(TPP)，用量为5wt. % ;碳酸亚乙烯酯(VC)，用量为1.5 wt %，混合均匀，静置，即 得到所述高安全性锂离子电池电解液。
[0023] 实施例5 一种高安全性锂离子电池电解液，在充满氩气(出0〈10??111