[发明专利]一种高安全性电池电解液

说明书

技术领域

本发明涉及电化学储能技术领域，具体地，本发明提供了一种高安全性的锂离子电池电解液体系。

背景技术

随着全球经济的高速发展，传统化石能源的采集和利用难以满足现代经济发展的需求，并带来一系列社会及环境问题，已成为世界范围内亟待解决的现实和战略问题，有“绿色环保能源”之称的锂离子电池，因其具有无记忆效应、环境友好、工作电压和能量密度高以及循环寿命长等优点成为下一代新能源的首选技术。近年来此领域已受到世界的广泛关注，并已取得了巨大的成功，但是在锂离子电池体系中，其必不可少的组分之一有机电解液，因其主要由易燃易爆的有机溶剂组成，因此即使目前锂电池体系使用了安全性较高的正极材料如磷酸铁锂和锰酸锂，锂离子电池体系仍然具有极大的安全隐患。

商业化的有机电解液由导电锂盐和有机碳酸酯组成，这些碳酸酯主要是碳酸乙烯酯，碳酸二乙酯，碳酸二甲酯等，由于其闪点较低，此类溶剂具有较高的易燃易爆性。当锂离子电池在过度充放电、短路、大电流长时间工作的情况下，放出大量的热，此类有机溶剂易发生燃烧和爆炸事故。因此，降低有机电解液体系的易燃易爆性具有重大的意义。就目前而言，对于高安全性的锂离子电池电解液的研究，主要有磷系、卤系等阻燃添加剂的加入和高沸点、高闪点有机溶剂的应用。

鉴于已有的发现，本发明提供一种高安全性的锂离子电池电解液，主要由锂盐，碳酸酯和氟代醚类混合溶剂组成。所采用氟代醚与其它非氟性溶剂有较好的相容性并且具有较低的沸点、较高的闪点。一方面，当锂离子电池升温时，由于氟代醚类溶剂的汽化过程将会大量吸热，可以有效降低锂离子电池的升温速率；同时由于此类低沸点溶剂的蒸发，增加了锂电池内部的压力，可以冲开电池的压力阀，有效地降低了电池体系爆炸的可能性。另一方面，由于氟代醚类溶剂的闪点较高且其高温易分解，产生的氟自由基具有较强的阻燃性能，此类溶剂的加入将有效降低锂离子电池电解液体系的易燃性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高安全性的锂离子电池电解液体系。

本发明的第一方面，提供了一种电解液体系，所述电解液体系包含电解质和溶剂，其中，所述溶剂为碳酸酯与氟代醚类溶剂的混合溶剂。

在另一优选例中，所述混合溶剂中，碳酸酯与氟代醚类溶剂的质量比例为1:0.01～100，较佳地为1：0.05～20；更佳地，1：0.1～10。

在另一优选例中，所述的电解液体系的闪点≥45℃。

在另一优选例中，所述碳酸酯选自下组：取代或未取代的C1～C20环状碳酸酯、取代或未取代的C1～C20链状碳酸酯，或其组合。

在另一优选例中，所述的环状碳酸酯选自下组：碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)，或其组合。

在另一优选例中，所述的链状碳酸酯选自下组：碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)，或其组合。

在另一优选例中，所述氟代醚类溶剂具有选自下组的一个或多个特征：

(a)沸点低于244℃；

(b)氟氢摩尔比F/H为0.4-7；

(c)闪点≥45℃；

(d)在电解液中所占的质量百分比为0.1～90%。

在另一优选例中，所述的氟代醚类溶剂是不燃烧的氟代醚类。

在另一优选例中，所述的氟代醚类溶剂的沸点为60－130℃。

在另一优选例中，所述的氟代醚类溶剂的闪点为70－140℃。

在另一优选例中，所述氟代醚类溶剂具有如下结构：

(CHF₂-CF₂-O)_n-R (I)

其中，R选自下组：取代或未取代的C1～C10烷基，取代或未取代的C6～C10芳基；

n=1或2；

其中，取代指基团上的一个或多个氢原子被选自下组的取代基所取代：卤素、取代或未取代的C1～C5烷基、取代或未取代的C1～C5烷氧基、取代或未取代的C1～C5卤代烷基、取代或未取代的C1～C5卤代烷氧基、取代或未取代的C2～C5醚基、取代或未取代的C2～C5酯基。

在另一优选例中，所述R选自下组：取代或未取代的C1～C5烷基、取代或未取代的C6～C10芳基、或CHF₂CF₂OR₂-；其中，R₂为取代或未取代的C1～C5烷基或取代或未取代的C6～C10芳基。

在另一优选例中，所述氟代醚类溶剂为式(A)所示化合物，