CN109818056A - 一种电解液及含有该电解液的锂离子电池 - Google Patents

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吕慧源
张守祥
吴传勇
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Abstract

本发明公开了一种电解液及含有该电解液的锂离子电池，所述电解液，包括锂盐、电解液溶剂和添加剂，所述添加剂为具有高温发泡功能的添加剂。优选地，所述添加剂包括EVA和/或PE，并且所述添加剂还包括高温发泡剂DCP和/或BIPB和/或氧化锌粉。本发明的电解液添加有具有高温发泡功能的添加剂，特别是EVA发泡添加剂，180度时EVA发泡添加剂会发泡，而EVA是一种强度高、耐高温的聚合物，发泡后，使正负极之间距离增大、内阻增大，继而控制反应速度，很好的解决锂离子电池的热失控问题，热失控温度大幅度提高，解决了锂离子电池的安全问题。

Description

一种电解液及含有该电解液的锂离子电池
技术领域
本发明属于锂离子电池领域，尤其涉及一种电解液及含有该电解液的锂离子电池。
背景技术
自20世纪90年代至今，锂离子电池从诞生起得到了迅速的发展。一般来说，电解液的锂离子电池包括壳体和容纳于壳体内的电芯、电解液，电芯包括正极、负极和介于正极与负极之间的隔膜。
近年来，随着锂离子电池在电动汽车上的应用，对锂离子电池的能量密度和安全提出了新的更高的要求。
其中，锂离子电池安全性的根本在于正极的强氧化性和负极的强还原性、有机电解质和高温反应失控。在目前的锂离子电池体系，想要解决安全问题，首先要避免高温使隔膜失效，导致内部短路，进而温度失控。虽然锂离子电池隔膜可以在135闭孔，但是在高温下PE、PP非常脆弱，无法满足电动汽车应用环境的安全要求。
虽然全固态锂离子电池在安全性上得到普遍认可，遗憾的是，到目前为止，全固态锂离子电池的诸多技术难题还没有行之有效的办法解决。
发明内容
本发明提供了一种电解液，该电解液具有EVA发泡功能，在该电解液中，180度时EVA发泡添加剂会发泡，而EVA是一种强度高、耐高温的聚合物。发泡后，使正负极之间距离增大、内阻增大，继而控制反应速度，很好的解决锂离子电池的热失控问题，解决了锂离子电池的安全问题。
发明人经过大量实验发现，采用本发明所提供的电解液的锂离子电池，热失控温度大幅度提高，电池性能不受影响。
本发明的技术方案：
一种电解液，包括锂盐、电解液溶剂和添加剂，所述添加剂为具有高温发泡功能的添加剂。
在优选的方案中，以电解液总质量为基准，所述添加剂的含量为0.1～10wt％。更优选地，所述添加剂的含量为0.1～8wt％。
在优选的方案中，所述添加剂包括EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)和/或PE(聚乙烯)，并且所述添加剂还包括高温发泡剂DCP(过氧化二异丙苯)和/或BIPB(双叔丁基过氧化二异丙基苯)和/或氧化锌粉。
在优选的方案中，以添加剂总质量为基准，所述EVA含量为10～90wt％，PE含量为0～77wt％，DCP或BIPB含量为0.1～15wt％，氧化锌粉含量为0～5wt％。
更优选地，所述EVA含量为10～80wt％，进一步地，所述EVA含量为所述21.5-60wt％。
更优选地，所述PE含量为0～50wt％，进一步地，所述PE含量为14-36.5wt％。
在优选的方案中，所述电解液中还包括γ-丁内酯。
更优选地，以添加剂总质量为基准，所述γ-丁内酯的含量为10wt％。
在一些实施方式中，所述锂盐选自LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiAlCl4、LiBOB、LiODFB、LiCl、LiBr、LiI、LiCF3SO3、Li(CF3SO2)3、Li(CF3CO2)2N、Li(CF3SO2)2N、Li(SO2C2F5)2N、Li(SO3CF3)2N、LiB(C2O4)2中的一种或多种。
在一些实施方式中，所述电解液溶剂为碳酸酯系溶剂，所述碳酸酯系溶剂选自碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸二乙酯、γ-丁内酯、二甲基亚砜、乙酸乙酯、乙酸甲酯中的一种或几种。
本发明还提供一种锂离子电池，包括壳体和容纳于所述壳体内的电芯、电解液，所述电芯包括正极、负极和介于所述正极和负极之间的隔膜，所述电解液为上述任一的所述电解液。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
第一，本发明的电解液添加有具有高温发泡功能的添加剂，特别是EVA发泡添加剂，180度时EVA发泡添加剂会发泡，而EVA是一种强度高、耐高温的聚合物，发泡后，使正负极之间距离增大、内阻增大，继而控制反应速度，很好的解决锂离子电池的热失控问题，解决了锂离子电池的安全问题；
第二，本发明所提供的锂离子电池，热失控温度大幅度提高，电池性能不受影响。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
本发明提供一种电解液及含有该电解液的锂离子电池。
本发明提供的一种电解液，包括锂盐、电解液溶剂和添加剂，所述添加剂包括EVA发泡剂。
在本文中，由「一数值至另一数值」表示的范围，是一种避免在说明书中一一列举该范围中的所有数值的概要性表示方式。因此，某一特定数值范围的记载，涵盖该数值范围内的任意数值以及由该数值范围内的任意数值界定出的较小数值范围，如同在说明书中明文写出该任意数值和该较小数值范围一样。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
在氩气手套箱中将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、12％重量份的六氟磷酸锂(LiPF6)溶解于100％重量份的电解液溶剂中，然后加入3％的发泡添加剂，该发泡添加剂中EVA含量60％，PE含量36.5％，DCP含量1.5％，氧化锌含量2％，即制得电解液。
该电解液常温电导率为10.2mS/cm，与不添加EVA发泡剂的电解液相当。
将该电解液应用于40Ah软包锂离子电池，LiNi0.6Co0.2Mn0.2，经测试，常温1C克容量发挥为165mAh/g，耐热冲击从135度提高到275度。
实施例2
在氩气手套箱中将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、14％重量份的四氟硼酸锂(LiBF4)溶解于100％重量份的电解液溶剂中，然后加入8％的发泡添加剂，该发泡添加剂中EVA含量21.5％，PE含量77％，BIPB含量1％，氧化锌含量0.5％，即制得电解液。
该电解液常温电导率为8.7mS/cm，与不添加EVA发泡剂的电解液相当。
将该电解液应用于40Ah软包锂离子电池，LiNi0.7Co0.15Mn0.15，常温1C克容量发挥为173mAh/g，耐热冲击从125度提高到255度。
实施例3
在氩气手套箱中将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、18％重量份的六氟砷酸锂(LiAsF6)溶解于100％重量份的电解液溶剂中，然后加入0.5％的发泡添加剂，该发泡添加剂中EVA含量80％，PE含量14％，BIPB含量1％，氧化锌含量5％。
该电解液常温电导率为6.3mS/cm，与不添加EVA发泡剂的电解液相当。
将该电解液应用于40Ah软包锂离子电池，LiNi0.5Co0.2Mn0.3，常温1C克容量发挥为146mAh/g，耐热冲击从155度提高到295度。
实施例4
采用与实施例1相同的步骤制备电解液，不同之处在于：发泡添加剂的含量为8％，电解液体系中加入10％γ-丁内酯。
该电解液常温电导率为10.6mS/cm。
将该电解液应用于40Ah软包锂离子电池，LiNi0.6Co0.2Mn0.2，常温1C克容量发挥为166mAh/g，耐热冲击从135度提高到285度。
本发明的电解液制备得到的锂离子电池，耐热冲击性能大幅度提高。
在本发明及上述实施例的教导下，本领域技术人员很容易预见到，本发明所列举或例举的各原料或其等同替换物、各加工方法或其等同替换物都能实现本发明，以及各原料和加工方法的参数上下限取值、区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。

Claims (10)

1.一种电解液，其特征在于，包括锂盐、电解液溶剂和添加剂，所述添加剂为具有高温发泡功能的添加剂。
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述添加剂的含量为0.1～10wt％，更优选为0.1～8wt％。
3.根据权利要求1或2所述的电解液，其特征在于，所述添加剂包括EVA和/或PE，并且所述添加剂还包括高温发泡剂DCP和/或BIPB和/或氧化锌粉。
4.根据权利要求3所述的电解液，其特征在于，以添加剂总质量为基准，所述EVA含量为10～90wt％，PE含量为0～77wt％，DCP和/或BIPB含量为0.1～15wt％，氧化锌粉含量为0～5wt％。
5.根据权利要求4所述的电解液，其特征在于，所述EVA含量为10～80wt％，进一步地，所述EVA含量为所述21.5-60wt％。
6.根据权利要求4所述的电解液，其特征在于，所述PE含量为0～50wt％，进一步地，所述PE含量为14-36.5wt％。
7.根据权利要求1或2或4所述的电解液，其特征在于，所述电解液中还包括γ-丁内酯。
8.根据权利要求7所述的电解液，其特征在于，以添加剂总质量为基准，所述γ-丁内酯的含量为10wt％。
9.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述锂盐选自LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiAlCl4、LiBOB、LiODFB、LiCl、LiBr、LiI、LiCF3SO3、Li(CF3SO2)3、Li(CF3CO2)2N、Li(CF3SO2)2N、Li(SO2C2F5)2N、Li(SO3CF3)2N、LiB(C2O4)2中的一种或多种；所述电解液溶剂为碳酸酯系溶剂，所述碳酸酯系溶剂选自碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸二乙酯、γ-丁内酯、二甲基亚砜、乙酸乙酯、乙酸甲酯中的一种或几种。
10.一种锂离子电池，包括壳体和容纳于所述壳体内的电芯、电解液，所述电芯包括正极、负极和介于所述正极和负极之间的隔膜，其特征在于，所述电解液为权利要求1-9中任一所述的电解液。
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