CN106099131A - 一种锂电池电解液及所得的锂一次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明属于化学电池领域，尤其涉及一种锂电池电解液及所得的锂一次电池。锂电池电解液，包括有机溶剂和电解质，所述的电解质为混合锂盐，所述混合锂盐是二氟草酸硼酸锂和高氯酸锂/碘化锂。在电解液中添加热稳定性好的锂盐，即二氟草酸硼酸锂LiDFOB，二氟草酸硼酸锂与电导率较高的锂盐混合使用，在不降低电池容量的基础上，解决了现有锂一次电池安全性差的问题。

Description

一种锂电池电解液及所得的锂一次电池
技术领域
本发明涉及一种化学电池领域，尤其涉及一种锂电池电解液及所得的锂一次电池。
背景技术
锂一次电池，具有比能量高，能量密度大，自放电率低，储存寿命长等优点，市场需求不断增大，正逐步取代碱锰、氧化银等其它一次电池。然而，锂一次电池存在的安全性问题一直是我们关心的重要问题，尤其是目前锂一次电池使用的电解液中大都含有助燃性的锂盐，如高氯酸锂，在冲击、强制放电、过放电等条件下，电池很可能会燃烧爆炸，引发不安全事故。为了改善此类电池的安全性，可选择三氟甲基磺酸锂(LiCF3SO3)、双草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)等不易燃、热稳定性好的锂盐来降低电解液的可燃性。但是这些锂盐电导率较低，对电池大电流放电性能影响较大。
发明内容
针对上述技术问题，本发明需要解决的技术问题是提供一种容量高、安全性能优异的锂一次电池。
本发明要解决上述技术问题是通过以下技术方案实现的：一种锂电池电解液，包括有机溶剂和电解质，所述的电解质为混合锂盐，所述混合锂盐是二氟草酸硼酸锂和高氯酸锂/碘化锂。在电解液中添加热稳定性好的锂盐，即二氟草酸硼酸锂LiDFOB，二氟草酸硼酸锂与电导率较高的锂盐混合使用，在不降低电池容量的基础上，解决了现有锂一次电池安全性差的问题。
进一步:在上述锂电池电解液中，所述二氟草酸硼酸锂在混合锂盐中的质量比重为为10～60﹪。如果二氟草酸硼酸锂质量比重过低(小于10﹪)，则电解液的稳定性会降低，爆燃性增加，电池的安全性能降低；如果二氟草酸硼酸锂质量比重过高(大于60﹪)，则电解液的电导率降低，电池的大电流(1A)放电性能降低。
所述有机溶剂为碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、乙二醇二甲醚(DME)﹑二氧戊环(DOL)中的一种或多种的混合物。由上述描述可知，有机溶剂选自碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、乙二醇二甲醚(DME)﹑二氧戊环(DOL)中的一种或多种，有机溶剂的选择可增加锂盐的溶解度，改善电池的其它性能(如高温放电及低温放电性能)。
所述混合锂盐的浓度为0.6-1.2M，如果锂盐浓度过低(小于0.6M)，则电解液的电导率会降低，电池的电性能降低；如果锂盐浓度过高(大于1.2M)，则电解液的粘度增加，锂离子迁移阻力增大，电池的低温性能降低。
本发明还提供了由上述锂电池电解液所得的锂一次电池，它还包含金属集流体和涂敷在其表面的活性物质涂层的正极、负极及外壳。金属集流体可以是316不锈钢网、430不锈钢网、铝网、铝箔、铜箔中的任一种。负极是金属锂或锂铝合金。外壳为钢壳、铝壳或铝塑膜中的任一种。除电解液以外，电池其它材料受限制小，可选范围大。本发明提供的锂电池电解液具有适用性强，应用领域广的优点。
与现有技术相比，本发明锂电池电解液，包括有机溶剂和电解质，所述的电解质为混合锂盐，所述混合锂盐是二氟草酸硼酸锂和高氯酸锂/碘化锂。在电解液中添加热稳定性好的锂盐，即二氟草酸硼酸锂LiDFOB，二氟草酸硼酸锂与电导率较高的锂盐混合使用，在不降低电池容量的基础上，解决了现有锂一次电池安全性差的问题。
具体实施方式
本发明的主旨是提供一种锂电池电解液，即二氟草酸硼酸锂LiDFOB，二氟草酸硼酸锂与电导率较高的锂盐混合使用，在不降低电池容量的基础上，解决了现有锂一次电池安全性差的问题。下面结合实施例对本发明的内容作进一步详述，实施例中所提及的内容并非对本发明的限定，电池材料的选择可因地制宜而对结果并无实质性影响。
实施例1
正极活性物质、导电剂乙炔黑和石墨、粘结剂，加入纯水搅拌至均匀，将分散好的正极活性物质浆料涂覆在正极集流体上(316不锈钢网、430不锈钢网、铝网、铝箔、铜箔任一种)，碾压后剪裁成电池的正极片。正极片通过干燥并完全去除其中的水分后，放入相对湿度低于1.0％的环境下，在负极(金属铝或锂铝合金)和正极片的中间插入起到分离正负极作用的多孔隔离膜，卷绕成圆柱状的电芯，卷绕好的电芯放入电池外壳内(外壳为钢壳、铝壳或铝塑膜)，使用二氟草酸硼酸锂LiDFOB、高氯酸锂(LiCLO4)作锂盐，且两者(二氟草酸硼酸锂与高氯酸锂)比值为1：7的锂一次电池非水电解液，组装成电池。
实施例2
按实施例1同样方式，使用二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、高氯酸锂(LiCLO4)作锂盐，且两者(二氟草酸硼酸锂与高氯酸锂)比值为4：4的锂一次电池非水电解液，组装成电池。
实施例3
按实施例1同样方式，使用二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、高氯酸锂(LiCLO4)作锂盐，且两者(二氟草酸硼酸锂与高氯酸锂)比值为6：4的锂一次电池非水电解液，组装成电池。
对比例1
按实施例1同样方式，使用高氯酸锂(LiCLO4)作锂盐的锂一次电池非水电解液，组装成电池。
对比例2
按实施例1同样方式，使用二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)作锂盐的锂一次电池非水电解液，组装成电池。
实施例与对比例制作的锂一次电池测试方法如下：
1000mA放电：在室温25℃,将电池以1000mA恒流放电至1.5V，得到电池放电容量。
重物冲击：电池放置于一平面上，将一Φ15.8mm的钢柱置于电池中心，钢柱的纵轴平行于平面，让质量9.1kg的重物从610mm的高度自由落到电池中心上方的钢柱上。电池在接受冲击时，其纵轴应平行于平面，垂直于钢柱的纵轴。电池应不过热、不爆炸、不着火。
挤压：圆盘以1.5cm/s的初始速度对电池进行挤压，直至挤压力达到13kN立即释压，观察电池6h。电池应不过热、不爆炸、不着火。
强制放电：将电池在室温下与12V直流电源串联，以制造商规定的最大持续放电电流作为初始电流强制放电。用完全放电的电池进行该项试验。在试验结束后，观察受检电池7d。电池应不爆炸、不着火。
过放电：被检电池预放50﹪放电深度后和三个同型号、未放电的电池，一个8.2Ω电阻串联连接。将被检电池放电24h，或放电至电池外壳温度恢复到环境温度。用预放75﹪放电深度的电池重复进行该项检验。
电池应不爆炸、不着火。
实施例与对比例的实验结果，如图表1所示：
由图表1可以看出，实施例1-3制作的锂一次电池大电流放电容量(1A放电)较高，安全性能好，对比例1制作的电池安全性能较差，而对比例2制作的电池大电流放电容量较低。
本发明将热稳定性好的锂盐(二氟草酸硼酸锂)与电导率较高的锂盐混合使用，在保持电池高容量的基础上，通过降低电解液可燃性，有效提升了锂一次电池的安全性。综上所述，本发明提供的锂一次电池具有容量高、安全性能优异的优点。

Claims (5)

1.一种锂电池电解液，包括有机溶剂和电解质，其特征在于：所述的电解质为混合锂盐，所述混合锂盐是二氟草酸硼酸锂和高氯酸锂/碘化锂。
2.根据权利要求1所述的锂电池电解液，其特征在于：所述二氟草酸硼酸锂在混合锂盐中的质量比重为10～60﹪。
3.根据权利要求2所述的锂电池电解液，其特征在于：所述有机溶剂为碳酸丙烯酯PC、碳酸乙烯酯EC、碳酸二甲酯DMC、乙二醇二甲醚DME﹑二氧戊环DOL中的一种或多种的混合物。
4.根据权利要求3所述的锂电池电解液，其特征在于：所述混合锂盐的浓度为0.6-1.2M。
5.一种由权利要求1至4中任一项电解液所得的锂一次电池，其特征在于：它还包含金属集流体和涂敷在其表面的活性物质涂层的正极、负极及外壳；所述金属集流体是316不锈钢网、430不锈钢网、铝网、铝箔、铜箔中的任一种；负极是金属锂或锂铝合金；外壳为钢壳、铝壳或铝塑膜中的任一种。
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