CN109004263A - 一种电解液及含有该电解液的高安全性锂离子电池 - Google Patents

一种电解液及含有该电解液的高安全性锂离子电池 Download PDF

Info

Publication number
CN109004263A
CN109004263A CN201810828317.2A CN201810828317A CN109004263A CN 109004263 A CN109004263 A CN 109004263A CN 201810828317 A CN201810828317 A CN 201810828317A CN 109004263 A CN109004263 A CN 109004263A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrolyte
lithium
nano
oxide
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810828317.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109004263B (zh
Inventor
徐雄文
涂健
陈振
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hunan Lifang New Energy Science and Technology Co Ltd
Original Assignee
Hunan Lifang New Energy Science and Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hunan Lifang New Energy Science and Technology Co Ltd filed Critical Hunan Lifang New Energy Science and Technology Co Ltd
Priority to CN201810828317.2A priority Critical patent/CN109004263B/zh
Publication of CN109004263A publication Critical patent/CN109004263A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109004263B publication Critical patent/CN109004263B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0567—Liquid materials characterised by the additives
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种电解液及含有该电解液的高安全性锂离子电池，电解液包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括形成高度单分散的纳米氧化物颗粒。相比于现有技术，本发明通过在电解液中添加形成高度单分散的纳米氧化物颗粒，使得电解液的粘度显著增加，电解液变成粘稠状，即形成了所谓的非牛顿流体之一的膨胀性流体。膨胀性流体电解液在受到突然的剪切力时会变得很坚硬。因此，当电池受到突然的剧烈撞击或穿刺时，由于电解液变得很坚硬，从而阻止该物体对电池的进一步伤害，即使电池出现一定的变形，也不会出现起火或者爆炸的危险，从而提高其安全性。

Description

一种电解液及含有该电解液的高安全性锂离子电池
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种电解液及含有该电解液的高安全性锂离子电池。
背景技术
锂离子电池由于具有功率密度高、循环寿命长、工作温度范围宽、循环稳定性好，免维护，环境友好等优点，已经在很多领域展现出广阔的应用前景。
现有的锂离子电池由正极、负极、隔离膜和电解液组成。其中，电解液的主要作用是保证锂离子传导。电解液主要由有机溶剂、锂盐和添加剂组成，目前主流的电解液都是液态的，在受到突然的剪切力时，比如穿钉、撞击等情况下，锂离子电池会出现起火或爆炸等安全问题。
发明内容
本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种电解液，呈现出膨胀性流体的特性，在受到突然的剪切力时会变得很坚硬。
本发明的目的之二在于：提供一种高安全性锂离子电池，在受到剧烈撞击或高速穿刺等恶劣条件下，安全性显著改善，能避免电池在应用中由于一些不可控因素导致的起火或爆炸等安全事故。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括形成高度单分散的纳米氧化物颗粒。
作为本发明所述的电解液的一种改进，所述形成高度单分散的纳米氧化物颗粒占电解液总质量的15~40%。
作为本发明所述的电解液的一种改进，所述形成高度单分散的纳米氧化物颗粒的粒径为1~100nm。
作为本发明所述的电解液的一种改进，所述纳米氧化物颗粒包括纳米氧化铝、纳米氧化硅、纳米氧化镁、纳米氧化钛、纳米氧化锆、纳米氧化硼、纳米氧化锌和纳米氧化镧中的至少一种。
作为本发明所述的电解液的一种改进，所述添加剂还包括碳酸亚乙烯酯、硫酸乙烯酯、二氟草酸硼酸锂、双草酸硼酸锂、碳酸乙烯亚乙酯、1,3-丙烯磺酸内酯、双氟磺酰亚胺锂和二氟磷酸锂中的至少一种。
作为本发明所述的电解液的一种改进，所述非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、丙酸丙酯、丙酸乙酯、碳酸甲丙酯、四氢呋喃、二氧环烷、γ-丁内酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸甲酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯和丁酸丙酯中的至少一种。
作为本发明所述的电解液的一种改进，所述锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、二氟磷酸锂、四氟磷酸锂和二氟双草酸磷酸锂中的至少一种。
一种高安全性锂离子电池，包括正极片、负极片、间隔设置于正极片和负极片之间的隔膜、以及电解液，所述电解液为前文所述的电解液。
相比于现有技术，本发明的有益效果在于：本发明通过在电解液中添加形成高度单分散的纳米氧化物颗粒，使得电解液的粘度显著增加，电解液变成粘稠状，即形成了所谓的非牛顿流体之一的膨胀性流体。膨胀性流体电解液与普通电解液的主要区别在于，当其受到突然的剪切力时会变得很坚硬。因此，当电池受到突然的剧烈撞击或穿刺时，由于电解液变得很坚硬，从而阻止该物体对电池的进一步伤害，即使电池出现一定的变形，也不会出现起火或者爆炸的危险，从而提高其安全性。
附图说明
图1是分别含有对比例1和实施例1的电解液制成的电池在重物冲击试验前后电压的变化情况。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和说明书附图，对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不限于此。
对比例1
在充满氩气的手套箱中，将碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯按质量比为EC：DEC：EMC＝25：30：45进行混合，然后向混合溶液缓慢加入基于电解液总重量12.5%的六氟磷酸锂、基于电解液总重量0.5%的碳酸亚乙烯酯、1wt%的二氟草酸硼酸锂和1wt%硫酸乙烯酯，搅拌均匀后得到对比例1的锂离子电池电解液。
实施例1
在对比例1得到的电解液的基础上，加入15%的氧化铝纳米颗粒，形成均匀的高度的单分散混合溶液，得到实施例1的锂离子电池电解液。
实施例2
在对比例1得到的电解液的基础上，加入20%的氧化硅纳米颗粒，形成均匀的高度的单分散混合溶液，得到实施例2的锂离子电池电解液。
实施例3
在对比例1得到的电解液的基础上，加入30%的氧化镁纳米颗粒，形成均匀的高度的单分散混合溶液，得到实施例3的锂离子电池电解液。
实施例4
在对比例1得到的电解液的基础上，加入25%的氧化钛纳米颗粒和15%的氧化锆纳米颗粒，形成均匀的高度的单分散混合溶液，得到实施例4的锂离子电池电解液。
实施例5
在对比例1得到的电解液的基础上，加上10%的氧化硼纳米颗粒、10%氧化锌纳米颗粒和10%氧化镧纳米颗粒，形成均匀的高度的单分散混合溶液，得到实施例5的锂离子电池电解液。
性能测试
将对比例1和实施例1~5制得的电解液分别缓慢多次地加注到LCO/石墨电池中，按常规锂电池工艺制成电池。对制成的电池分别进行重物冲击试验。对比例1和实施例1的电池在进行重物冲击试验前后电压的变化情况如图1所示。
由图1可以看出，含有本发明的电解液（实施例1）的电池，只在冲击瞬间电压有所波动，之后恢复正常，而用普通电解液（对比例1）的电池，冲击后电池发生短路，电压迅速下降。由此可见，本发明的电解液由于具有膨胀性流体的特性，电解液变得很坚硬，从而阻止该物体对电池的进一步伤害，能避免出现起火或者爆炸的危险，从而提高电池的安全性。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (8)

1.一种电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于：所述添加剂包括形成高度单分散的纳米氧化物颗粒。
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于：所述形成高度单分散的纳米氧化物颗粒占电解液总质量的15~40%。
3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于：所述形成高度单分散的纳米氧化物颗粒的粒径为1~100nm。
4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于：所述纳米氧化物颗粒包括纳米氧化铝、纳米氧化硅、纳米氧化镁、纳米氧化钛、纳米氧化锆、纳米氧化硼、纳米氧化锌和纳米氧化镧中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于：所述添加剂还包括碳酸亚乙烯酯、硫酸乙烯酯、二氟草酸硼酸锂、双草酸硼酸锂、碳酸乙烯亚乙酯、1,3-丙烯磺酸内酯、双氟磺酰亚胺锂和二氟磷酸锂中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于：所述非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、丙酸丙酯、丙酸乙酯、碳酸甲丙酯、四氢呋喃、二氧环烷、γ-丁内酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸甲酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯和丁酸丙酯中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于：所述锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、二氟磷酸锂、四氟磷酸锂和二氟双草酸磷酸锂中的至少一种。
8.一种高安全性锂离子电池，包括正极片、负极片、间隔设置于正极片和负极片之间的隔膜、以及电解液，其特征在于：所述电解液为权利要求1~7任一项所述的电解液。
CN201810828317.2A 2018-07-25 2018-07-25 一种电解液及含有该电解液的高安全性锂离子电池 Active CN109004263B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810828317.2A CN109004263B (zh) 2018-07-25 2018-07-25 一种电解液及含有该电解液的高安全性锂离子电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810828317.2A CN109004263B (zh) 2018-07-25 2018-07-25 一种电解液及含有该电解液的高安全性锂离子电池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109004263A true CN109004263A (zh) 2018-12-14
CN109004263B CN109004263B (zh) 2022-08-26

Family

ID=64597208

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810828317.2A Active CN109004263B (zh) 2018-07-25 2018-07-25 一种电解液及含有该电解液的高安全性锂离子电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109004263B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110504490A (zh) * 2019-08-23 2019-11-26 北京理工大学 一种含硅基添加剂的高压电解液及其制备方法
CN110911752A (zh) * 2019-12-06 2020-03-24 广州天赐高新材料股份有限公司 一种低内阻的锂二次电池电解液及锂二次电池
CN113300058A (zh) * 2021-04-28 2021-08-24 湖南立方新能源科技有限责任公司 一种锂电池的注液方法、锂电池的制作方法及锂电池
CN114465329A (zh) * 2022-04-08 2022-05-10 深圳市盾创科技有限公司 一种更换式锂电池快接充电装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1585057A (zh) * 2003-08-22 2005-02-23 中国科学院电工研究所 有机电解液及其制备方法
CN103943882A (zh) * 2014-03-27 2014-07-23 北京化学试剂研究所 锂电池电解液的配制方法
CN104505533A (zh) * 2015-01-23 2015-04-08 杭州金色能源科技有限公司 凝胶电解液、锂离子电池与锂离子电池的制备方法
CN106410278A (zh) * 2016-11-28 2017-02-15 成都新柯力化工科技有限公司 一种用于锂电池电解液的硫酰基改性无机物添加剂及改性方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1585057A (zh) * 2003-08-22 2005-02-23 中国科学院电工研究所 有机电解液及其制备方法
CN103943882A (zh) * 2014-03-27 2014-07-23 北京化学试剂研究所 锂电池电解液的配制方法
CN104505533A (zh) * 2015-01-23 2015-04-08 杭州金色能源科技有限公司 凝胶电解液、锂离子电池与锂离子电池的制备方法
CN106410278A (zh) * 2016-11-28 2017-02-15 成都新柯力化工科技有限公司 一种用于锂电池电解液的硫酰基改性无机物添加剂及改性方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110504490A (zh) * 2019-08-23 2019-11-26 北京理工大学 一种含硅基添加剂的高压电解液及其制备方法
CN110911752A (zh) * 2019-12-06 2020-03-24 广州天赐高新材料股份有限公司 一种低内阻的锂二次电池电解液及锂二次电池
CN113300058A (zh) * 2021-04-28 2021-08-24 湖南立方新能源科技有限责任公司 一种锂电池的注液方法、锂电池的制作方法及锂电池
CN114465329A (zh) * 2022-04-08 2022-05-10 深圳市盾创科技有限公司 一种更换式锂电池快接充电装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN109004263B (zh) 2022-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109004263A (zh) 一种电解液及含有该电解液的高安全性锂离子电池
CN102306835B (zh) 一种锰系材料为正极的锂离子电池用耐高电压高温安全型电解液及其用途
CN106298250B (zh) 一种固态锂离子-超级电容混合电池
CN103401020B (zh) 一种高电压锂离子电池电解液
CN106450461A (zh) 一种锂二次电池防过充电解液及其锂二次电池
CN105576283A (zh) 一种兼顾高低温性能的高电压电解液及使用该电解液的锂离子电池
CN110265717A (zh) 高压锂离子电池电解液及其电池
CN109873206A (zh) 锂离子电池电解液及锂离子电池
CN109962291A (zh) 一种用于锂离子电池的宽温域的电解液及其制备方法
CN113270643A (zh) 一种锂离子电池电解液及含有该电解液的锂离子电池
CN104282942A (zh) 一种高性能电解液及其在二次电池中的应用
CN102780037B (zh) 一种非水电解质及包含该非水电解质的锂离子电池
CN105261791A (zh) 一种超高温型高电压锂离子电池电解液及使用该电解液的锂离子电池
DE102013016675A1 (de) Additive für galvanische Zellen
CN102637901A (zh) 一种锂离子电池电解液及其制备方法
CN107819156A (zh) 不燃型固态聚合物电解质的制备方法及含有该固态聚合物电解质的二次锂电池
CN108511802A (zh) 一种锂离子动力电池防过充电解液及锂离子动力电池
CN103503220A (zh) 二次电池用非水电解液和非水电解液二次电池
CN103811812A (zh) 一种锂离子动力电池防过充电解液及采用其制备的锂离子动力电池
CN110289443A (zh) 一种防过充锂离子电池及其制备方法
CN106785037B (zh) 一种用于三元材料电池的锂离子电池电解液
CN105449282B (zh) 氟代碳酸丙烯酯基电解液及锂离子电池
CN115064771A (zh) 一种钠离子电池电解液、电池和应用
CN112786968B (zh) 一种磷酸酯基高压阻燃电解液
CN104393331B (zh) 一种磷酸铁锂动力电池及其制作方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: An electrolyte and a high safety lithium-ion battery containing the electrolyte

Effective date of registration: 20230829

Granted publication date: 20220826

Pledgee: Agricultural Bank of China Limited Zhuzhou branch

Pledgor: HUNAN LIFANG NEW ENERGY SCIENCE & TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Registration number: Y2023980054119