[发明专利]锂离子电池安全添加剂、电解液及锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池安全添加剂，含有该添加剂的电解液及锂离子电池。

背景技术

随着便携式电子产品的快速发展和普遍化，锂离子电池的市场需求与日俱增。与传统二次电池相比，锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应和环境污染小等优点。然而，近年来用于手机、笔记本电脑中的锂电池爆炸伤人事件屡屡发生，锂离子电池的安全问题已引起人们的广泛关注。锂离子电池在过度充放电、短路以及大电流长时间工作的情形下会释放出大量的热，可能发生热失控引起电池燃烧或爆炸，而电动汽车等应用领域对电池有更加严苛的安全要求。因此，锂离子电池的安全性研究具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种能够提高锂离子电池安全性能的添加剂，含有该添加剂的电解液及锂离子电池。

一种锂离子电池安全添加剂，包括烯二炔类化合物和马来酰亚胺类单体，该马来酰亚胺类单体包括马来酰亚胺单体、双马来酰亚胺单体、多马来酰亚胺单体及马来酰亚胺类衍生物单体中的至少一种，该烯二炔类化合物的分子通式由式(3)或式(4)表示，

R₃，R₄，R₅，R₆，R₇彼此独立的为H或单价有机取代基。

一种电解液，包括电解质盐及非水溶剂，并进一步包括上述锂离子电池安全添加剂。

一种锂离子电池，包括正极、负极及上述电解液。

本发明将烯二炔化合物和马来酰亚胺类单体添加到锂离子电池中，当电池发生热失控时，烯二炔化合物能热引发生产双自由基，引发马来酰亚胺类单体聚合交联，产生闭锁效果，阻断锂离子传输，停止电化学作用，防止高热和爆炸事件的发生。

附图说明

图1为本发明实施例式(5)的烯二炔类化合物的合成路线图。

图2为本发明实施例式(5)-(6)的烯二炔类化合物的DSC测试曲线。

图3为本发明实施例1与比较例2的锂离子电池的循环性能曲线。

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合附图及具体实施例对本发明提供的锂离子电池安全添加剂，含有该添加剂的电解液及锂离子电池作进一步的详细说明。

本发明提供一种锂离子电池安全添加剂，为一种组合物，包括烯二炔类化合物和马来酰亚胺类单体。该烯二炔类化合物和马来酰亚胺类单体的摩尔比为0.01～10之间，优选为0.1～5之间。

该马来酰亚胺类单体包括马来酰亚胺单体、双马来酰亚胺单体、多马来酰亚胺单体及马来酰亚胺类衍生物单体中的至少一种。

该马来酰亚胺单体的分子通式可以由式(1)表示。

R₁为单价有机取代基，如-R,-RNHR,-C(O)CH₃,-CH₂OCH₃,-CH₂S(O)CH₃,单价形式的环脂族，单价形式的取代芳香族基团，或单价形式的未取代芳香族基团，如-C₆H₅,-C₆H₄C₆H₅，或-CH₂-C₆H₄-CH₃。R为1～6个碳的烃基，优选为烷基。所述取代优选是以卤素，1～6个碳的烷基或1～6个碳的硅烷基进行取代。该未取代芳香族优选为苯基、甲基苯基或二甲基苯基。该芳香族的苯环的数量优选为1～2个。

具体地，该马来酰亚胺单体可以选自N-苯基马来酰亚胺、N-(邻甲基苯基)-马来酰亚胺、N-(间甲基苯基)-马来酰亚胺、N-(对甲基苯基)-马来酰亚胺、N-环己烷基马来酰亚胺、马来酰亚胺、马来酰亚胺基酚、马来酰亚胺基苯并环丁烯、二甲苯基马来酰亚胺、N-甲基马来酰亚胺、乙烯基马来酰亚胺、硫代马来酰亚胺、马来酰亚胺酮、亚甲基马来酰亚胺、马来酰亚胺甲醚、马来酰亚胺基乙二醇及4-马来酰亚胺苯砜中的一种或多种。

该双马来酰亚胺单体的分子通式可以由式(2)表示。