CN108183259A - 一种锂离子电池用阻燃电解液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种锂离子电池用阻燃电解液及其制备方法，涉及锂离子电池电解液技术领域。本发明锂离子电池用阻燃电解液包括以下原料：己二腈、二甲基乙酰胺、双乙酸硼酸锂、亚硫酸钠、碳酸丙烯酯、亚磷酸三甲酯、锂盐、成膜剂、阻燃剂。本发明锂离子电池用阻燃电解液不燃烧、不起火，可以有效提高锂离子电池的安全性能；而且其热稳定显著提高，在50℃环境下储能5个月以上电解液不变色、不沉淀析出。该电解液制备的锂离子电池的阻燃性能好、循环性能好、电导率好。

Description

一种锂离子电池用阻燃电解液及其制备方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池电解液技术领域，具体涉及一种锂离子电池用阻燃电解液及其制备方法。
背景技术
锂离子电池由于具有能量密度高、输出电压高、循环寿命长、环境污染小等优点，在电子产品、电动汽车、航空航天、储能等领域有着极其重要的应用。然而，近年来关于锂离子电池引发的火灾甚至爆炸的报道已屡见不鲜，锂离子电池的安全问题引起人们关注，同时安全问题也成为制约锂离子电池向大型化、高能化方向发展的瓶颈。锂离子电池最重要的组成部分是电池正负极材料和电解液。目前的锂离子电池电解液主要使用碳酸酯类有机化合物为溶剂，这些溶剂的闪点都很低，导致电解液极易燃烧。当电池在恶劣环境或滥用情况下，很容易热失控导致爆炸起火。而在电解液中添加阻燃剂是降低或解决电池起火的重要途径之一。
目前，常用的电解液阻燃剂包括有机磷化合物、卤化物、磷氮复合物、磷卤复合物以及离子液体等，其中尤以磷酸酯和亚磷酸酯类化合物表现出了较好的阻燃性能。这类有机磷化合物具有高含磷量，高介电常数，低粘度，高沸点，低熔点，价格便宜等优点，适合作为锂离子电池电解液阻燃添加剂或共溶剂。但是这类有机磷化合物与石墨碳负极兼容性较差，电解液可燃性的降低通常需要牺牲电池性能为代价。
现有技术中，电解液不能满足同时兼顾电解液的阻燃性能和克服其对电池电化学性能的破坏。因此，需要发展新型高阻燃性、电化学兼容性好的阻燃电解液。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供一种锂离子电池用阻燃电解液及其制备方法。
为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
一种锂离子电池用阻燃电解液，包括以下重量份数的原料：己二腈2-8份、二甲基乙酰胺2-7份、双乙酸硼酸锂5-10份、亚硫酸钠3-8份、碳酸丙烯酯10-25份、亚磷酸三甲酯5-10份、锂盐10-18份、成膜剂3-10份、阻燃剂5-10份。
优选的，所述锂离子电池用阻燃电解液包括以下重量份数的原料：己二腈4-6份、二甲基乙酰胺3-5份、双乙酸硼酸锂6-8份、亚硫酸钠4-6份、碳酸丙烯酯14-21份、亚磷酸三甲酯6-8份、锂盐12-16份、成膜剂5-8份、阻燃剂7-9份。
优选的，所述锂离子电池用阻燃电解液包括以下重量份数的原料：己二腈5份、二甲基乙酰胺4份、双乙酸硼酸锂7份、亚硫酸钠5份、碳酸丙烯酯18份、亚磷酸三甲酯8份、锂盐14份、成膜剂6.5份、阻燃剂7.5份。
优选的，所述成膜剂为氟代乙烯酯、氯代乙烯酯、丙烷磺酸内酯、氟代丙烷磺酸内酯、丁烷磺酸内酯、四烷基-二烯基硅氧烷中的一种。
优选的，所述阻燃剂为三(2，2，2-三氟乙基)亚磷酸酯、二(2，2，2-三氟乙基)甲基磷酸酯、磷酸三氯代烷基酯、三甲基亚磷酸、三乙氧基亚磷酸中的至少一种。
一种锂离子电池用阻燃电解液的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取各个原料，备用；
S2、在惰性气氛氛围下，向碳酸丙烯酯中边搅拌边依次加入己二腈、二甲基乙酰胺、双乙酸硼酸锂、亚硫酸钠、亚磷酸三甲酯、成膜剂、阻燃剂、锂盐，搅拌均匀，即可。
优选的，步骤S2所述惰性气氛氛围氩气气氛氛围或氮气气氛氛围。
本发明提供一种锂离子电池用阻燃电解液，与现有技术相比优点在于：
本发明锂离子电池用阻燃电解液不燃烧、不起火，可以有效提高锂离子电池的安全性能；而且其热稳定显著提高，在50℃环境下储能5个月以上电解液不变色、不沉淀析出。该电解液制备的锂离子电池的阻燃性能好、循环性能好、电导率好；
本发明锂离子电池用阻燃电解液原料中双乙酸硼酸锂可以显著提高阻燃剂在电解液的浓度，使得电解液真正意义上的阻燃；亚磷酸三甲酯具有粘度小、阻燃效果好的优点，与电极材料有很好的相容性，有良好的电化学稳定性，提高电池的安全性能；己二腈、亚硫酸钠、二甲基乙酰胺的加入增加锂盐的溶解作用和锂离子的溶剂化作用，提高电解液电导率，并协同成膜剂，在电池正负极与电解液接触面形成致密稳定且电阻率低的界面膜，同时还能减小锂离子电池电解液的可燃性和爆炸性。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本实施例锂离子电池用阻燃电解液包括以下重量份数的原料：己二腈2份、二甲基乙酰胺2份、双乙酸硼酸锂5份、亚硫酸钠3份、碳酸丙烯酯10份、亚磷酸三甲酯5份、锂盐10份、成膜剂3份、阻燃剂5份；
其中，成膜剂为氟代乙烯酯；阻燃剂为三(2，2，2-三氟乙基)亚磷酸酯；
本实施例锂离子电池用阻燃电解液的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取各个原料，备用；
S2、在氩气气氛氛围下，向碳酸丙烯酯中边搅拌边依次加入己二腈、二甲基乙酰胺、双乙酸硼酸锂、亚硫酸钠、亚磷酸三甲酯、成膜剂、阻燃剂、锂盐，搅拌均匀，即可。
实施例2：
本实施例锂离子电池用阻燃电解液包括以下重量份数的原料：己二腈8份、二甲基乙酰胺7份、双乙酸硼酸锂10份、亚硫酸钠8份、碳酸丙烯酯25份、亚磷酸三甲酯10份、锂盐18份、成膜剂10份、阻燃剂10份；
其中，成膜剂为氯代乙烯酯；阻燃剂为二(2，2，2-三氟乙基)甲基磷酸酯；
本实施例锂离子电池用阻燃电解液的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取各个原料，备用；
S2、在氮气气氛氛围下，向碳酸丙烯酯中边搅拌边依次加入己二腈、二甲基乙酰胺、双乙酸硼酸锂、亚硫酸钠、亚磷酸三甲酯、成膜剂、阻燃剂、锂盐，搅拌均匀，即可。
实施例3：
本实施例锂离子电池用阻燃电解液包括以下重量份数的原料：己二腈5份、二甲基乙酰胺4份、双乙酸硼酸锂7份、亚硫酸钠5份、碳酸丙烯酯18份、亚磷酸三甲酯8份、锂盐14份、成膜剂6.5份、阻燃剂7.5份；
其中，成膜剂为丙烷磺酸内酯；阻燃剂为三(2，2，2-三氟乙基)亚磷酸酯、二(2，2，2-三氟乙基)甲基磷酸酯、磷酸三氯代烷基酯、三甲基亚磷酸混合而成；
本实施例锂离子电池用阻燃电解液的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取各个原料，备用；
S2、在氩气气氛氛围下，向碳酸丙烯酯中边搅拌边依次加入己二腈、二甲基乙酰胺、双乙酸硼酸锂、亚硫酸钠、亚磷酸三甲酯、成膜剂、阻燃剂、锂盐，搅拌均匀，即可。
实施例4：
本实施例锂离子电池用阻燃电解液包括以下重量份数的原料：己二腈4份、二甲基乙酰胺3份、双乙酸硼酸锂6份、亚硫酸钠4份、碳酸丙烯酯14份、亚磷酸三甲酯6份、锂盐12份、成膜剂5份、阻燃剂7份；
其中，成膜剂为氟代丙烷磺酸内酯；阻燃剂为磷酸三氯代烷基酯、三甲基亚磷酸、三乙氧基亚磷酸混合而成；
本实施例锂离子电池用阻燃电解液的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取各个原料，备用；
S2、在氮气气氛氛围下，向碳酸丙烯酯中边搅拌边依次加入己二腈、二甲基乙酰胺、双乙酸硼酸锂、亚硫酸钠、亚磷酸三甲酯、成膜剂、阻燃剂、锂盐，搅拌均匀，即可。
实施例5：
本实施例锂离子电池用阻燃电解液包括以下重量份数的原料：己二腈6份、二甲基乙酰胺5份、双乙酸硼酸锂8份、亚硫酸钠6份、碳酸丙烯酯21份、亚磷酸三甲酯8份、锂盐16份、成膜剂8份、阻燃剂9份；
其中，成膜剂为四烷基-二烯基硅氧烷；阻燃剂为磷酸三氯代烷基酯、三甲基亚磷酸、三乙氧基亚磷酸混合而成；
本实施例锂离子电池用阻燃电解液的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取各个原料，备用；
S2、在氮气气氛氛围下，向碳酸丙烯酯中边搅拌边依次加入己二腈、二甲基乙酰胺、双乙酸硼酸锂、亚硫酸钠、亚磷酸三甲酯、成膜剂、阻燃剂、锂盐，搅拌均匀，即可。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种锂离子电池用阻燃电解液，其特征在于，包括以下重量份数的原料：己二腈2-8份、二甲基乙酰胺2-7份、双乙酸硼酸锂5-10份、亚硫酸钠3-8份、碳酸丙烯酯10-25份、亚磷酸三甲酯5-10份、锂盐10-18份、成膜剂3-10份、阻燃剂5-10份。
2.如权利要求1所述锂离子电池用阻燃电解液，其特征在于，所述锂离子电池用阻燃电解液包括以下重量份数的原料：己二腈4-6份、二甲基乙酰胺3-5份、双乙酸硼酸锂6-8份、亚硫酸钠4-6份、碳酸丙烯酯14-21份、亚磷酸三甲酯6-8份、锂盐12-16份、成膜剂5-8份、阻燃剂7-9份。
3.如权利要求1所述锂离子电池用阻燃电解液，其特征在于，所述锂离子电池用阻燃电解液包括以下重量份数的原料：己二腈5份、二甲基乙酰胺4份、双乙酸硼酸锂7份、亚硫酸钠5份、碳酸丙烯酯18份、亚磷酸三甲酯8份、锂盐14份、成膜剂6.5份、阻燃剂7.5份。
4.如权利要求1或2或3所述锂离子电池用阻燃电解液，其特征在于：所述成膜剂为氟代乙烯酯、氯代乙烯酯、丙烷磺酸内酯、氟代丙烷磺酸内酯、丁烷磺酸内酯、四烷基-二烯基硅氧烷中的一种。
5.如权利要求1或2或3所述锂离子电池用阻燃电解液，其特征在于：所述阻燃剂为三(2，2，2-三氟乙基)亚磷酸酯、二(2，2，2-三氟乙基)甲基磷酸酯、磷酸三氯代烷基酯、三甲基亚磷酸、三乙氧基亚磷酸中的至少一种。
6.一种如权利要求1-5任一所述锂离子电池用阻燃电解液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、称取各个原料，备用；
S2、在惰性气氛氛围下，向碳酸丙烯酯中边搅拌边依次加入己二腈、二甲基乙酰胺、双乙酸硼酸锂、亚硫酸钠、亚磷酸三甲酯、成膜剂、阻燃剂、锂盐，搅拌均匀，即可。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤S2所述惰性气氛氛围氩气气氛氛围或氮气气氛氛围。
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