CN1385918A - 用于锂离子电池的新型电解液 - Google Patents

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徐延明
陈猛
李俊义
腾艳梅
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Abstract

用于锂离子电池的新型电解液,它涉及一种电解液,特别是能解决锂离子电池过充电不安全问题的电解液。它是在已有的锂离子电池的电解液中加入高活性聚合物单体的添加剂所制成的新型电解液,新型电解液中高活性聚合物单体添加剂的质量百分比浓度为3～10%。所述高聚合物单体添加剂为吡啶类物质、联苯类物质或咔唑类物质,或者是它们的混合物。所述吡啶类物质为2－乙烯基吡啶或4－乙烯基吡啶;所述联苯类物质为二联苯或三联苯;所述咔唑类物质为N－乙烯基咔唑。本发明能保证锂离子电池在12伏电压下恒压充电,电池不会出现漏液、冒烟、着火爆炸的现象。

Description

用于锂离子电池的新型电解液
技术领域：本发明涉及一种电解液，特别是能解决锂离子电池过充电不安全问题的电解液。
背景技术：锂离子电池是新型的化学电源，具有能量密度高、工作电压高、负载特性好、充电速度快、循环寿命长、安全无污染等特点，目前广泛应用于移动电话、笔记本电脑、掌上电脑等领域。但该电池也存在着一个比较严重的技术问题，即在充电电压过高(大于等于4.8伏)情况下，电池会发生漏液、冒烟、甚至爆炸着火等现象，给用户的使用带来不安全隐患，同时也直接影响到锂离子电池在高可靠性体系中的应用。
发明内容：本发明是研制一种用于锂离子电池的电解液。该电解液解决了锂离子电池在高过充电电压下，易发生漏液、冒烟、爆炸着火等不安全问题。本发明是在已有的锂离子电池的电解液中加入高活性聚合物单体的添加剂所制成的新型电解液，新型电解液中高活性聚合物单体添加剂的质量百分比浓度为3～10％。所述高活性聚合物单体添加剂为吡啶类物质、联苯类物质或咔唑类物质，或者是它们的混合物。所述吡啶类物质为2-乙烯基吡啶或4-乙烯基吡啶；所述联苯类物质为二联苯或三联苯；所述咔唑类物质为N-乙烯基咔唑。上述高活性聚合物单体的特点是在常温下比较稳定，温度升高后可以快速聚合。上述已有的锂离子电池中的电解液是采用锂盐溶于有机溶剂中制成，锂盐在有机溶剂中的浓度为0.75～1.25mol/L，所述锂盐为：LiPF6、LiBF4、LiAsF6或LiClO4，所述有机溶剂为丙烯碳酸酯或碳酸乙烯酯与四氢呋喃、二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、甲基乙基碳酸酯组成的二元或三元有机溶剂。高活性聚合物单体添加剂的基本原理为：电池在正常充放电情况下，添加剂对电池的工作和性能没有影响，通常情况下还可以提高电池的容量；在电池过充电时，电能一部分转化为热能，电池内的温度会升高，此时所用添加剂在一定温度下会快速聚合，使电池内阻迅速提高，通过电池的电流快速降到很小值，甚至接近于零，从而避免了电解液的热分解以及电池内压和温度的上升，彻底解决了锂离子电池的过充电不安全问题。本发明能保证锂离子电池在12伏电压下恒压充电，电池不会出现漏液、冒烟、着火爆炸的现象。
附图说明：图1是使用已有电解液的锂离子电池过充电曲线图，图2是应用本发明的新型电解液的锂离子电池过充电曲线图。图中曲线a为电流变化曲线，曲线b为电压变化曲线。
具体实施方式一：本实施方式的新型电解液由已有的锂离子电池中的电解液和高活性聚合物单体添加剂组成，新型电解液中高活性聚合物单体添加剂的质量百分比浓度为3～5％。高聚合物单体添加剂采用吡啶类物质中的2-乙烯基吡啶。上述已有的锂离子电池中的电解液是采用无机锂盐溶于有机溶剂中制成，无机锂盐在有机溶剂中的浓度为每升溶剂中溶解1摩尔无机盐。所用无机锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)。有机溶剂采用碳酸乙烯酯(EC)、二甲基碳酸酯(DMC)和二乙基碳酸酯(DEC)的混合物，三种物质的摩尔比为EC∶DMC∶DEC＝4∶3∶3。锂离子电池的生产工艺流程是：极片生产→卷电芯→入壳封口→注液→化验、检测。上述高活性聚合物单体添加剂是在-10℃～-20℃下保存。上述新型电解液是在-60℃～60℃条件下将高活性聚合物单体添加剂与已有的锂离子电池的电解液相混合制成的，新型电解液是在混合后2小时内在注液过程中充入电池中。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：新型电解液中高活性聚合物单体添加剂的质量百分比浓度为5～7％。其它组成、工艺过程及条件与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：新型电解液中高活性聚合物单体添加剂的质量百分比浓度为7～10％。其它组成、工艺过程及条件与具体实施方式一、二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一、二、三不同的是：高聚合物单体添加剂采用联苯类物质中的二联苯。其它组成、工艺过程及条件与具体实施方式一、二、三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一、二、三不同的是：高聚合物单体添加剂采用咔唑类物质中的N-乙烯基咔唑。其它组成、工艺过程及条件与具体实施方式一、二、三相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一、二、三、四、五不同的是：有机溶剂采用碳酸乙烯酯(EC)、二甲基碳酸酯(DMC)和甲基乙基碳酸酯(EMC)的混合物，三种物质的摩尔比为EC∶DMC∶EMC＝4∶3∶3。其它组成、工艺过程及条件与具体实施方式一、二、三、四、五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一、二、三、四、五不同的是：有机溶剂采用碳酸乙烯酯(EC)、二甲基碳酸酯(DMC)和甲基乙基碳酸酯(EMC)的混合物，三种物质的摩尔比为EC∶DMC∶EMC＝3∶3∶4。其它组成、工艺过程及条件与具体实施方式一、二、三、四、五相同。
对比性测试：
1、对本发明前的已有的锂离子电池进行过充电测试，其测试结果参见图1。
2、由六氟磷酸锂、碳酸乙烯酯、二甲基碳酸脂、甲基乙基碳酸酯和二联苯组成新型电解液，二联苯在新型电解液中的重量百分比浓度为8％。对采用上述新型电解液的锂离子电池进行过充电测试，其测试结果参见图2。
从图中可以看出，在使用本发明成果前对锂离子电池采用4.8伏恒电压充电，通过电池的电流先是下降，然后迅速上升，电池温度也快速上升，电池爆炸燃烧后，电流又迅速下降；在使用了本发明成果之后，对锂离子电池采用12伏恒电压充电，通过电池的电流一直下降，最后稳定在一个很小的电流值，电池温度基本不变。

Claims (6)

1、用于锂离子电池的新型电解液，其特征在于它是在已有的锂离子电池的电解液中加入高活性聚合物单体的添加剂所制成的新型电解液，新型电解液中高活性聚合物单体添加剂的质量百分比浓度为3～10％。
2、根据权利要求1所述的用于锂离子电池的新型电解液，其特征在于所述高活性聚合物单体添加剂为吡啶类物质、联苯类物质或咔唑类物质，或者是它们的混合物。
3、根据权利要求2所述的用于锂离子电池的新型电解液，其特征在于所述吡啶类物质为2-乙烯基吡啶或4-乙烯基吡啶；所述联苯类物质为二联苯或三联苯：所述咔唑类物质为N-乙烯基咔唑。
4、根据权利要求1所述的用于锂离子电池的新型电解液，其特征在于新型电解液中高活性聚合物单体添加剂的质量百分比浓度为3～5％。
5、根据权利要求1所述的用于锂离子电池的新型电解液，其特征在于新型电解液中高活性聚合物单体添加剂的质量百分比浓度为5～7％。
6、根据权利要求1所述的用于锂离子电池的新型电解液，其特征在于新型电解液中高活性聚合物单体添加剂的质量百分比浓度为7～10％。
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