一种电解液及锂离子电池的制作方法

本发明属于锂离子电池，涉及一种电解液及锂离子电池。

背景技术：

1、近年来，随着新能源行业的快速发展，锂离子电池以其能量密度高、循环寿命长、自放电小、无记忆效应等优点，受到了越来越多的关注，尤其在新能源汽车领域具有较大的应用空间。但是，然而随着续航里程与快充性能等的提升，锂离子电池的安全问题逐渐成为制约其进一步发展的重要原因。

2、锂离子电池在滥用过程中非常容易热失控，发生起火爆炸等现象，严重威胁消费者的人身安全。其主要原因是锂离子电池在满充电态时负极处于还原态，正极处于高氧化态，在高温下，sei膜的部分成分溶解度加大，导致高活性的正负极材料与电解液发生反应，同时锂盐在高温下也会自发分解，并催化电解液反应，导致电池内部温度升高引发热失控。故需对高温下的液态电解液进行固化处理，避免其由于副反应以及组分分解等导致电池引发安全风险，提高锂离子电池的安全可靠性，提升终端客户对于新能源电动汽车的信任度。

3、人们已经发现了较多的改善锂离子电池热失控的有效方法，比如使用安全性更高的正负极材料、添加阻燃剂的电解液、功能型隔膜等，可一定程度上延缓锂离子电池的热失控温度。但是，无法从根本上解决电池的安全问题。随着技术的不断发展与成熟，固态电池被认为是解决锂离子电池安全问题最重要的研究方向，但是固态电解质电导率较低，无法满足新能源电动汽车常温及低温下的使用要求。故需开发一种不影响锂离子电池正常使用，但温度超过安全阈值时可及时响应，逐步固化电解液，既可避免bms由于快充快放过程导致电池温升过高而产生误报警，也可在电池达到热失控温度时快速固化电解液，达到改善锂离子电池的热安全的效果。

技术实现思路

1、针对现有技术中的不足，本申请提供了一种具有高温逐步自固化的预防热失控的电解液添及其锂离子电池，可实现高温下电解液逐步固化，固化电解液，解决锂离子电池热失控的问题。

2、本申请的方面提供了一种电解液，其包括溶剂、锂盐、作为所述电解液的添加剂的热固型高分子材料和固化剂。

3、所述添加剂具有高温逐步自固化的预防热失控的功能，所述的电解液添加剂在锂离子电池正常使用过程中呈液态，当内部温度达到阈值时开始发生电解液固化反应，且反应速率随温度的升高逐渐加快，至失控温度前完全固化；

4、在本申请的一些进一步的优选实施方式中，所述热固型高分子材料开始固化温度为55℃～65℃，完全固化温度为110℃～120℃。由于bms报警边界为55℃-65℃，若因为快充快放导致的电芯温度升高，则开始固化可以使温度降低至预警温度以下，且后续没有温度的影响，电芯不会持续固化，不影响正常使用；若是由于电芯失控导致的温度升高，则固化剂会随温度的升高持续固化，并且在电芯失控温度之前完成固化(电芯热失控开始大量放热的温度为110℃-120℃)，由此可以控制避免电解液分解以及副反应等诱发电芯起火爆炸。

5、在本申请的一些进一步的优选实施方式中，所属的热固型高分子材料随温度的升高，固化液体黏度增加速率为2*10-2～9*10-2pa·s/℃。此黏度增加速率可以保证电芯从55℃～65℃到110℃～120℃可以完成逐步固化，并且到110℃～120℃发生完全固化的过程。

6、在本申请的一些优选实施方式中，所述的热固型高分子材料需具有官能团为苯酚、烃基、胺基、醛基、羰基、双酚、酯基、苯环、环氧基、咪唑中的一种或几种。

7、在本申请的一些进一步的优选实施方式中，所述的热固型高分子材料具有官能团为环状官能团与线性官能团的组合。

8、在本申请的一些进一步的优选实施方式中，所述的热固型高分子材料为乙烯基酯树脂、双马来酰胺树脂、氰酸酯树脂中的一种或几种。

9、在本申请的一些优选实施方式中，所述的固化剂需具有的官能团为羟基、羧基、醛基、酮、氰基、磺酸基团中的一种或几种。所述的固化剂为温度依赖型固化剂。

10、在本申请的一些进一步的优选实施方式中，所述的电解液添加剂在所述电解液中的添加量为1wt％～10wt％。

11、在本申请的一些进一步的优选实施方式中，所述的固化剂在所述的热固型高分子材料中的添加量为0.5％～5％；

12、在本申请的一些进一步的优选实施方式中，所述的电解液溶剂包含ec、dmc、pc、dec中的一种或几种；

13、在本申请的一些进一步的优选实施方式中，所述的电解液锂盐包含libf4、lipf6、lifsi中的一种或几种；

14、本申请的第二方面还提供了一种锂离子电池，包括正极片、负极片、隔离正负极片的隔离膜和本申请所述的电解液。

15、本申请的有益效果如下：

16、本申请通过在电解液中添加特定组成的热固型高分子材料及温度依赖型固化剂，既可避免快充快放过程导致电池温升过高而产生误报警影响电芯正常使用，也可在电池热失控而导致温度不断升高时快速固化电解液，从而达到改善锂离子电池的热安全的效果。

技术特征：

1.一种电解液，其包括溶剂、锂盐以及作为所述电解液的添加剂的热固型高分子材料和固化剂。

2.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述热固型高分子材料开始固化温度为55℃～65℃，完全固化温度为110℃～120℃。

3.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述热固型高分子材料随温度的升高，固化液体黏度增加速率为2*10-2～9*10-2pa·s/℃。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的电解液，其中，所述热固型高分子材料具有官能团为选自苯酚基、烃基、胺基、醛基、羰基、双酚基、酯基、苯环基、环氧基、咪唑基中的一种或几种。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的电解液，其中，所述热固型高分子材料具有官能团为环状官能团与线性官能团的组合。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的电解液，其中，所述热固型高分子材料为乙烯基酯树脂、双马来酰胺树脂、氰酸酯树脂中的一种或几种。

7.根据权利要求1/6中任一项所述的电解液，其中，所述固化剂具有的官能团为选自羟基、羧基、醛基、酮、氰基、磺酸基团中的一种或几种。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的电解液，其中，所述的电解液添加剂在所述电解液中的添加量为1wt％～10wt％。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的电解液，其中，所述的固化剂在所述的热固型高分子材料中的添加量为0.5％～5％。

10.一种锂离子电池，包括正极片、负极片、隔离正负极片的隔离膜和本申请所述的电解液。

技术总结
本申请提供了一种电解液，其包括溶剂、锂盐、作为所述电解液的添加剂的热固型高分子材料和固化剂。本申请还提供了一种利用该电解液的锂离子电池，可实现高温下电解液逐步固化，固化电解液，解决锂离子电池热失控的问题。

技术研发人员：曾士哲
受保护的技术使用者：蔚来汽车科技（安徽）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11