CN101714657A - 一种新型多功能锂离子电池电解液 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型多功能锂离子电池电解液，该新型多功能锂离子电池电解液是在现有的锂离子电池电解液中加入一种或一种以上的氟代有醚类机化合物作为添加剂或溶剂主体，具体是在现有的锂离子电池电解液中添加剂的基础上，加入经优选、1～50％的氟代醚类有机化合物与其混合作为多功能添加剂。所述的氟代醚类有机化合物可以是选自以下化学式所示的醚类化合物：醚类化合物为：R2——O——R1，其化学式为：化学式(1)HCF₂CH₂OCF₂CF₂H；化学式(2)HCF₂CF₂CH₂OCF2CF₂H；化学式(3)HCF₂CF₂CH₂OCF₂H；所述的R1和R2分别是碳原子数为1～5以内的直链烷烃基团，剩余的氢原子数目为1～5，即氢原子的含量占整个化学式结构的1％～5％。

Description

一种新型多功能锂离子电池电解液

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及锂离子电池电解液，特别涉及一种含有新型添加剂的多功能锂离子电池电解液。

背景技术

如今，移动电话逐渐开始实现3G网络，对高能量密度和高容量的锂离子二次电池性能要求越来越高。为了满足市场需求对电池性能的要求，随着不断改善和提高锂离子电池正极、负极、电解液三种材料性能的需求，同时也对锂离子电池的改进设计提出了新的要求。

从材料性能自身来说，实现锂离子电池的高容量性能，可以通过改变正、负极材料的微观结构，以提高材料的能量密度，达到提高整个电池的容量性能。但是也可以在不改变材料自身结构的条件下，通过改变锂离子电池的充放电制度，即实现锂离子电池在4.2V以上的充放电循环。例如：将电池在4.3V-3.0V的范围实现充放电循环。

上述改变充放电制度用以达到电池容量提高，会加速充放电过程中，电解液在正负极表面的氧化分解，从而导致电池的内阻增加，电池厚度增加，循环性能变差，甚至在这样的充放电制度下，往往还会导致电池的***燃烧等危险发生，给人们造成巨大的伤害。

发明内容

常见的锂离子电池电解液中的有机溶剂，例如乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯等无法满足高电压充放电条件。为了满足高容量锂离子电池电解液的需求，本发明的目的是提供一种新型多功能锂离子电池电解液，它采用选择合适的有机溶剂或添加剂来抑制高电压条件下电解液在正负极表面的氧化，彻底消除存在危险的电池***燃烧可能性，解决了现有技术中存在的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种新型多功能锂离子电池电解液，该新型多功能锂离子电池电解液是在现有的锂离子电池电解液中加入一种或一种以上的氟代醚类有机化合物作为添加剂或溶剂主体。

本发明所述的新型多功能锂离子电池电解液，其特征还在于，

在所述的现有的锂离子电池电解液中添加剂的基础上，加入经优选、1～50％的氟代醚类有机化合物与其混合作为多功能添加剂。

在所述的电解液基本组成中，氟代醚类有机化合物在锂离子电池电解液中使用量，可以根据电解液的性能要求，在1～50％的区间内调换该类型氟代醚类有机化合物的质量比。

所述的氟代醚类有机化合物，可以是选自以下化学式所示的醚类化合物：

醚类化合物为：R2——O——R1，其化学式为：

化学式(1)HCF₂CH₂OCF₂CF₂H

化学式(2)HCF₂CF₂CH₂OCF₂CF₂H

化学式(3)HCF₂CF₂CH₂OCF₂H

所述的R1和R2分别是碳原子数为1～5以内的直链烷烃基团，剩余的氢原子数目为1～5，即氢原子的含量占整个化学式结构的1％～5％。

本发明的有益效果是，本发明新型多功能锂离子电池电解液在优选现有的有机溶剂基础上，加入一种或一种以上的氟代醚类有机化合物作为添加剂或溶剂主体，抑制了高电压条件下电解液在正负极表面的氧化；并且在原有添加剂的基础上将优选的氟代醚类有机化合物，按1～50％的比例与其混合作为多功能添加剂来改善锂离子电池的多种性能，使锂离子电池在滥用等条件下的安全性能大大提高，阻止了电解液的燃烧，彻底消除存在危险的电池***燃烧可能性，由含该类型氟代有机化合物组成的锂离子电池电解液，可以实现锂离子电池在4.35V-3.0V之间的充放电循环，且循环容量得到很大的提升，实现在不改变正负极材料特性的条件下，锂离子电池高容量性能的发挥，也即使用该类型电解液的锂离子电池中，正负极材料活性物质的利用效率被显著提高，使其在提升电压条件下得到充放电循环容量的增大。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明是一种新型多功能锂离子电池电解液，该新型多功能锂离子电池电解液是在现有的锂离子电池电解液中加入一种或一种以上的氟代醚类有机化合物作为添加剂或溶剂主体。

在所述的现有的锂离子电池电解液中添加剂的基础上，加入经优选、1～50％的的氟代醚类有机化合物与其混合作为多功能添加剂。

在所述的电解液基本组成中，氟代醚类有机化合物在锂离子电池电解液中使用量，可以根据电解液的性能要求，在1～50％的区间内进行该类型氟代醚类有机化合物的质量比调整。

所述的氟代醚类有机化合物可以是选自以下化学式所示的醚类化合物：

醚类化合物为：R2——O——R1，其化学式为：

化学式(1)HCF₂CH₂OCF₂CF₂H

化学式(2)HCF₂CF₂CH₂OCF₂CF₂H

化学式(3)HCF₂CF₂CH₂OCF₂H

所述的R1和R2分别是碳原子数为1～5以内的直链烷烃基团，剩余的氢原子数目为1～5，即氢原子的含量占整个化学式结构的1％～5％。

为了更好的描述本发明，下面通过实施例来具体说明：

实施例1

在充氩气的手套箱中(H₂O＜10ppm)，按比例1∶1∶1(wt％)取占总重量77.5％的EC、DEC、DMC有机溶剂；取锂盐六氟磷酸锂(LiPF₆)，占总重量的12.5％；取占总重量的5％的化学式(1)HCF₂CH₂OCF₂CF₂H醚类化合物的添加剂；取丙烷磺酸内酯(PS)，占总重量的5％；依次加入容器充分搅拌均匀，即得到本发明多功能锂离子电池电解液。

实施例2

在充氩气的手套箱中(H₂O＜10ppm)，按比例1∶1∶1(wt％)取占总重量72.5％的EC、DEC、DMC有机溶剂；取锂盐六氟磷酸锂(LiPF₆)，占总重量的12.5％；取占总重量的10％的化学式(2)HCF₂CF₂CH₂OCF₂CF₂H醚类化合物的添加剂；取亚乙烯碳酸酯(VC)，占总重量的5％；依次加入容器充分搅拌均匀，即得到本发明多功能锂离子电池电解液。

实施例3

在充氩气的手套箱中(H₂O＜10ppm)，按比例1∶2(wt％)取占总重量47.5％的EC、DMC有机溶剂；取锂盐六氟磷酸锂(LiPF₆)，占总重量的12.5％；取占总重量的40％的化学式(2)HCF₂CF₂CH₂OCF₂CF₂H醚类化合物的添加剂；依次加入容器充分搅拌均匀，即得到本发明多功能锂离子电池电解液。

性能测试对比试验：

将A、B各称取100克分别置于两个氟化瓶中，其中A为不含本发明所述添加剂的电池电解液对比样，B为本发明添加3％化学式(2)的电池电解液，分别用两种电解液制备成电池。按照实验项目需求，如下进行电池性能的测试。

性能测试主要包括：

1.取A和B两种不同电解液所制备而成的电池，各10组。1C倍率充电到4.4V，然后1C倍率放电到3.0V，依照此充放电制度循环200周次。下表是容量保持率、厚度增加率、内阻增加率数据

2.取A和B两种不同电解液所制备而成的电池，各5组。然后将电池至于150℃的烘箱中烘烤电池30分钟。

√表示电池通过热冲击试验，×表示电池未通过热冲击试验。

序号	A	B
			1	×	√
2	×	√
			3	×	√
4	×	√
			5	×	√

由上述表中可明显的看出含有本发明多功能锂离子电池电解液的电池性能指标大大优于不含本发明所述添加剂的电池电解液。

上述实施方式只是本发明的一个实例，不是用来限制本发明的实施与权利范围，凡依据本发明申请专利保护范围所述的内容做出的等效变化和修饰，均应包括在本发明申请专利范围内。

Claims (4)

1.一种新型多功能锂离子电池电解液，其特征在于，该新型多功能锂离子电池电解液是在现有的锂离子电池电解液中加入一种或一种以上的氟代醚类有机化合物作为添加剂或溶剂主体。

2.根据权利要求1所述的新型多功能锂离子电池电解液，其特征在于，在所述的现有的锂离子电池电解液中添加剂的基础上，加入经优选、1～50％的氟代醚类有机化合物与其混合作为多功能添加剂。

3.根据权利要求1所述的新型多功能锂离子电池电解液，其特征在于，在所述的电解液基本组成中，氟代有机化合物在锂离子电池电解液中使用量，可以根据电解液的性能要求，在1～50％的区间内进行该类型氟代醚类有机化合物的质量比调整。

4.根据权利要求1所述的新型多功能锂离子电池电解液，其特征在于，所述的氟代醚类有机化合物可以是选自以下化学式所示的醚类化合物：

醚类化合物为：R2-O-R1，其化学式为：

化学式(1)HCF₂CH₂OCF₂CF₂H

化学式(2)HCF₂CF₂CH₂OCF₂CF₂H

化学式(3)HCF₂CF₂CH₂OCF₂H

所述的R1和R2分别是碳原子数为1～5以内的直链烷烃基团，剩余的氢原子数目为1～5，即氢原子的含量占整个化学式结构的1％～5％。