一种降低电池膨胀的稳定性电解液的制作方法
【专利摘要】本发明涉及电池电解液研究领域，尤其涉及一种降低电池膨胀的稳定性电解液。按照重量分数包括以下物质：氟甲腈0.5?20份，电解质锂盐0.1?15份，有机溶剂60?90份，功能添加剂0.1?5份，功能添加剂为联苯、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯或1,3?(1?丙烯)磺内酯中的至少一种。本发明的优点和积极效果在于，高温或者高压下，电解液中离子在电池正极与负极间运行交换过快，锂离子与碳酸酯类和醚类有机溶剂相互碰撞，而氟甲腈在高温或者高压下可以与碳酸酯类和醚类有机溶剂微观作用，形成微型的阻隔膜，阻止电解液的进一步分解，从而避免锂离子电池的进一步膨胀，延长电池的使用寿命。
【专利说明】
-种降低电池膨胀的稳定性电解液
技术领域
[0001] 本发明设及化工领域，设及电池电解液研究领域，尤其设及一种降低电池膨胀的 稳定性电解液。
【背景技术】
[0002] 随着裡离子电池的发展和广泛应用，对裡离子电池电解液各项性能方面的要求也 日益提高，高电压、高比能、长循环寿命是人们追求的主要目标。随着电池循环使用次数的 增多，特别是电池面临高溫或者高压等苛刻条件时，电解液发热引起电池膨胀，从而导致电 池使用寿命下降。裡离子电池适用的溫度范围窄，一般在高于60°C时，六氣憐酸裡体系电解 液分解，导致电忍膨胀，使得电池容量衰减快，甚至可能发生燃烧或爆炸，严重限制了其广 泛应用。当裡离子电池作为动力电源、在高溫极端环境使用时，电池局部或整体溫度常高于 60°C，因而研究提高裡离子电池高溫环境下的安全性，如何提高电池在高溫或者高压下避 免膨胀的能力具有十分重要的意义。
【发明内容】
[0003] 本发明针对如何提高裡离子电池的安全性和如何降低裡离子电池膨胀性问题，提 供一种新型的降低电池膨胀的稳定性电解液。为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
[0004] -种降低电池膨胀的稳定性电解液，按照重量分数包括W下物质： 电解质键盐 5-30份， 碳酸醋类和祕类有机溶剂 55-80铃，
[0005] 功能添加剂 0.5-5份， 保护剂 1-10份;
[0006] 所述功能添加剂为联苯、碳酸亚乙締醋、氣代碳酸乙締醋或1,3-(1-丙締)横内醋 中的至少一种，所述保护剂为氣甲腊，结构式为：
[0007]
[000引作为优选，所述电解质裡盐为四氣棚酸裡、六氣憐酸裡、双氣横酷胺裡或二（Ξ氣 甲基横酸酷)亚胺裡中的至少一种。
[0009] 作为优选，所述碳酸醋类有机溶剂为环状的碳酸醋类和链状碳酸醋类化合物;所 述的酸类有机溶剂选自四氨巧喃、2-甲基四氨巧喃、1,3-二氧环戊烧、二甲氧甲烧、1,2-二 甲氧乙烧和二甘醇二甲酸中的至少一种。
[0010] 作为优选，所述环状碳酸醋类化合物为碳酸乙締醋、碳酸丙締醋、丫-下内醋中的 至少一种;所述的链状碳酸醋类化合物为碳酸二甲醋、碳酸二乙醋、碳酸甲基乙基醋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至少一种。
[0011] 作为优选，上述降低电池膨胀的稳定性电解液应用于一次裡电池或二次裡电池 中。
[0012] 与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，高溫或者高压下，电解液中离子 在电池正极与负极间运行交换过快，裡离子与碳酸醋类和酸类有机溶剂分子之间相互碰 撞，而氣甲腊在高溫或者高压下可W与碳酸醋类和酸类有机溶剂微观作用，形成微型的阻 隔膜，阻止电解液的进一步分解，从而避免裡离子电池的进一步膨胀，延长电池的使用寿 命。
【附图说明】
[0013] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领 域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可W根据运些附图获得其他的 附图。
[0014] 图1是使用实施例13制得的降低电池膨胀的稳定性电解液与对比例4电解液的石 墨/钻酸裡电池的0.2C倍率下3.0-4.5V的循环性能测试结果。
【具体实施方式】
[0015] 为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合具体实施例对 本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特 征可W相互组合。
[0016] 在下面的描述中阐述了很多具体细节W便于充分理解本发明，但是，本发明还可 W采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体 实施例的限制。
[0017] 实施例1，本实施例提供一种降低电池膨胀的稳定性电解液，各组分及其含量如 下：裡盐为LiPFs，在电解液中的浓度为0.8mo 1 /L，溶剂为EC: DMC: EMC = 1:1:1 (体积比），氣 甲腊加入量占电解液总质量的1%，功能添加剂为PS，在电解液中的浓度为0.5mol/L。
[0018] 实施例2,本实施例提供一种降低电池膨胀的稳定性电解液，各组分及其含量如 下：裡盐为LiPFs，在电解液中的浓度为1.5mo 1 /L，溶剂为EC: DMC: EMC = 1:1:1 (体积比），氣 甲腊加入量占电解液总质量的1%，功能添加剂为PS，在电解液中的浓度为O.lmol/L。
[0019] 实施例3,本实施例提供一种降低电池膨胀的稳定性电解液，各组分及其含量如 下：裡盐为LiPF6，在电解液中的浓度为2mo 1 /L，溶剂为EC: DMC: EMC = 1:2:1 (体积比），氣甲 腊加入量占电解液总质量的1%，功能添加剂为PS,在电解液中的浓度为0.2mol/L。
[0020] 实施例4,本实施例提供一种降低电池膨胀的稳定性电解液，各组分及其含量如 下：裡盐为LiPFs，在电解液中的浓度为5. Omol/L，溶剂为EC:DMC:EMC= 1:1:1 (体积比），氣 甲腊加入量占电解液总质量的1%，功能添加剂为PS，在电解液中的浓度为O.lmol/L。
[0021] 实施例5,本实施例提供一种降低电池膨胀的稳定性电解液，各组分及其含量如 下：裡盐为LiPF4，在电解液中的浓度为1. Omo 1 /L，溶剂为PC: DMC = 1:2 (体积比），氣甲腊加 入量占电解液总质量的1 %，功能添加剂为VC和VEC，在电解液中的浓度为分别为0.1mol/L 和0.2mol/L。
[0022] 实施例6,本实施例提供一种降低电池膨胀的稳定性电解液，各组分及其含量如 下：裡盐为LiPF4，在电解液中的浓度为2. Omo 1 /L，溶剂为PC: DMC = 1:2 (体积比），氣甲腊加 入量占电解液总质量的1 %，功能添加剂为VC和VEC，在电解液中的浓度为分别为0.1mol/L 和0.2mol/L。
[0023] 实施例7,本实施例提供一种降低电池膨胀的稳定性电解液，各组分及其含量如 下:裡盐为二(Ξ氣甲基横酸酷)亚胺裡，在电解液中的浓度为3.0mol/L，溶剂为PC:DMC=1: 2(体积比），氣甲腊加入量占电解液总质量的1 %，功能添加剂为VC和VEC，在电解液中的浓 度为分别为0.1mol/L和0.2mol/L。
[0024] 实施例8,本实施例提供一种降低电池膨胀的稳定性电解液，各组分及其含量如 下：裡盐为LiPF4，在电解液中的浓度为5. Omo 1 /L，溶剂为PC: DMC = 1:2 (体积比），氣甲腊加 入量占电解液总质量的1 %，功能添加剂为VC和VEC，在电解液中的浓度为分别为0.1mol/L 和0.2mol/L。
[0025] 实施例9,本实施例提供一种降低电池膨胀的稳定性电解液，各组分及其含量如 下:裡盐为双氣横酷胺裡，在电解液中的浓度为1. Omo 1/L，溶剂为EC: DEC: EMC = 1:1:1 (体积 比），氣甲腊加入量占电解液总质量的1 %，功能添加剂为VC和BP，在电解液中的浓度均为 0.2mol/L。
[0026] 实施例10,本实施例提供一种降低电池膨胀的稳定性电解液，各组分及其含量如 下:裡盐为二(Ξ氣甲基横酸酷)亚胺裡，在电解液中的浓度为1. Omo 1/L，溶剂为EC: DEC: EMC = 1:1:1(体积比），氣甲腊加入量占电解液总质量的1%，功能添加剂为VC和BP，在电解液中 的浓度均为〇.2mol/L。
[0027] 实施例11，本实施例提供一种降低电池膨胀的稳定性电解液，各组分及其含量如 下：裡盐为LiPFs，在电解液中的浓度为1. Omo 1 /L，溶剂为EC: DEC: EMC = 1:1:1 (体积比），氣 甲腊加入量占电解液总质量的1 %，功能添加剂为VC和BP，在电解液中的浓度均为0.2mol/ L。
[0028] 实施例12,本实施例提供一种降低电池膨胀的稳定性电解液，各组分及其含量如 下:裡盐为双氣横酷胺裡，在电解液中的浓度为1. Omo 1/L，溶剂为EC: DEC: EMC = 1:1:1 (体积 比），氣甲腊加入量占电解液总质量的1 %，功能添加剂为VC和BP，在电解液中的浓度均为 0.2mol/L。
[0029] 对比例1，本对比例提供一种电解液，各组分及其含量如下：裡盐为LiPFs，在电解 液中的浓度为1. Omol/L，溶剂为EC:DMC:EMC= 1:1:1 (体积比），功能添加剂为PS，在电解液 中的浓度为O.lmol/L。
[0030]对比例2,本对比例提供一种电解液，各组分及其含量如下：裡盐为LiPF4,在电解 液中的浓度为1. Omo 1 /L，溶剂为PC: DMC = 1: 2(体积比），氣甲腊加入量占电解液总质量的 1 %，功能添加剂为VC和VEC，在电解液中的浓度为分别为0.1mol/L和0.2mol/L。
[0031 ]对比例3，本对比例提供一种电解液，各组分及其含量如下：裡盐为LiPFs，在电解 液中的浓度为1. Omo 1 /L，溶剂为EC: DEC: EMC = 1:1:1 (体积比），氣甲腊加入量占电解液总质 量的1 %，功能添加剂为VC和BP，在电解液中的浓度均为0.2mol/L。
[0032] 将实施例1-12与对比例1-3分别制得的电解质溶液应用到钻酸裡电池中，在0.2C， 4.5-3.0V条件下循环100周后电池的膨胀情况测试数据。
[0033] 表1使用实施例1-12制得的电解质溶液与对比例1-3中制得的电解液时电池膨胀 情况检测对比结果
[0034]
[0035] 实施例13,本实施例提供一种降低电池膨胀的稳定性电解液，在含有1M LiPF6的 体积比1:1:1的碳酸乙締醋、碳酸二甲醋和碳酸甲乙醋的电解液中加入3 %氣甲腊、0.5 % VC 和 1%PS。
[0036] 对比例4,本实施例提供一种非水电解液，在含有IM LiPF6的体积比1:1:1的碳酸 乙締醋、碳酸二甲醋和碳酸甲乙醋的电解液中加入0.5 % VC和1 % PS。
[0037] 图1是使用实施例13制得的降低电池膨胀的稳定性电解液与对比例4电解液的石 墨/钻酸裡电池的0.2C倍率下3.0-4.5V的循环性能。从图中可知，经过100次循环后，空白电 池容量保持率急剧下降至84%左右，而使用该电解液的电池容量衰减很少保持在99% W 上，电池容量基本保持不衰减，显示出良好的稳定性，由此可W看出，使用该种降低电池膨 胀的稳定性电解液明显可W提高电池的循环性能，继而达到提高电池寿命的目的。
[0038] W上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任 何熟悉本专业的技术人员可能利用上述掲示的技术内容加 W变更或改型为等同变化的等 效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质 对W上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
【主权项】
1. 一种降低电池膨胀的稳定性电解液，其特征在于，按照重量分数包括以下物质： 电解质锂盐 5-30份， 碳酸酯类和醜类有机溶剂 55-8:0价， 功能添加剂 0.5-5份 保护剂 1-10份； 所述功能添加剂为联苯、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯或1,3-(1-丙烯)磺内酯中的 至少一种，所述保护剂为氟甲腈，结构式为：2. 根据权利要求1所述的一 电ym膨胀的?疋τ王电舺液，其特征在于，所述电解质 锂盐为四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、双氟磺酰胺锂或二(三氟甲基磺酸酰)亚胺锂中的至少一 种。3. 根据权利要求1所述的一种降低电池膨胀的稳定性电解液，其特征在于，所述碳酸酯 类有机溶剂为环状的碳酸酯类和链状碳酸酯类化合物;所述的醚类有机溶剂选自四氢呋 喃、2-甲基四氢呋喃、1，3_二氧环戊烷、二甲氧甲烷、1，2_二甲氧乙烷和二甘醇二甲醚中的 至少一种。4. 根据权利要求3所述的一种降低电池膨胀的稳定性电解液，其特征在于，所述环状碳 酸酯类化合物为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯中的至少一种;所述的链状碳酸酯类 化合物为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲基乙基酯以及碳数为3-8的直链或支链脂肪单醇 与碳酸合成的碳酸酯衍生物中的至少一种。5. 根据权利要求1-4任意一项所述的降低电池膨胀的稳定性电解液，其特征在于，所述 降低电池膨胀的稳定性电解液应用于一次锂电池或二次锂电池中。
【文档编号】H01M10/0566GK105870500SQ201610331270
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月17日
【发明人】王吉峰, 刘子磊, 任海, 任加兴, 赵志华, 刘永
【申请人】山东海容电源材料有限公司