[发明专利]一种锂离子电池阻燃电解液的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，特别涉及一种锂离子电池阻燃电解液的制备方法。

背景技术

电解液是锂离子电池四大关键材料（正极、负极、隔膜、电解液）之一，号称锂离子 电池的“血液”，在电池中正负极之间起到传导电子的作用，是锂离子电池获得高电压、高比 能等优点的保证。但在锂离子电池滥用或受热的情况下，电解液极易燃烧、爆炸，这是影响 锂离子电池用于电动车的主要问题之一。为了解决安全问题，可在电解液中加入阻燃添加 剂，降低电解液的燃烧性。

美国专利US6589697公布的锂离子电解液采用了磷酸三甲酯（TMP）等磷酸酯类作 为电解液添加剂，来降低电解液的可燃性。但是这些添加剂大都具有高粘度，高的凝固点， 且作为阻燃添加剂使用时，添加10%以上才具有阻燃效果，而阻燃添加剂加入过多又会对 电池的性能产生较大的负面影响，因此，急需开发能在不影响锂离子电池基本性能的基础 上实现阻燃性能的电解液。

具有高沸点和高闪点的溶剂为电解液的主溶剂时，会相应的提高电解液的闪点， 使电解液难于点燃，A.Abouimrane等报道了以砜类溶剂为电解液制备的Li4Ti5O12/ LiMn2O4电池，循环性能良好且难点燃（.ElectrochemCommun，2009,11(5):1073- 1076.）。专利US0204857报道了以LiBF4为锂盐，10%~30%高闪点、高沸点的γ-BL+70%~90 %的EC为溶剂的阻燃电解液。高沸点、高闪点溶剂的加入提高了电解液的闪点，使电解液难 点燃，但不能使电解液的自熄时间降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子电池阻燃电解液的制备方法，使电解液具有难于 点燃、自熄时间短，同时，对电池性能影响较小的性能。

本发明的技术方案为：一种锂离子电池阻燃电解液的制备方法，其特征在于：包括 如下步骤：（1）在充满氩气的手套箱中配制，按重量计，将高纯度的常见碳酸酯类有机溶剂 20~80份、γ-丁内酯80~20份，依次加入到聚四氟乙烯容器中，充分搅拌混合均匀得混合溶 液；再将LiPF₆缓慢的加入上述混合溶液中，充分搅拌；

（2）将质量分数为上述混合溶液加入0.5~5%的成膜添加剂和2~6%的阻燃添加剂，搅拌 混匀，配制完毕。

氩气手套箱中H₂O<10ppm、O₂<10ppm。

所述有机溶剂中常见碳酸酯类溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸 二甲酯等。所述常见碳酸酯类溶剂与γ-丁内酯按重量分数计量。

所述成膜添加剂优选为碳酸亚乙烯（VC）、所述阻燃添加剂优选为磷酸三甲酯 （TMP）。

本发明所述电解液由有机溶剂、电解质和添加剂组成。由有机溶剂、锂盐和添加剂 组成。有机溶剂由常见碳酸酯类溶剂和高闪点溶剂BL组成，添加剂由成膜添加剂和阻燃添 加剂TMP组成，电解质在有机溶剂中的摩尔浓度0.8-1.5mol/L，成膜添加剂在电解液中的重 量百分数为0.5~5%、阻燃添加剂在电解液中的重量百分数为2~6%。

本发明的电解液燃烧性能测试可以采取如下的方法：将5mm厚的陶瓷纤维纸裁成15×20mm大小的长条置于恒温干燥箱中85℃烘干8小时。将铜丝截成10cm长，钩在陶瓷纤维纸中心靠上约5mm处，称量陶瓷纤维纸和铜丝的总质量m1，精确至0.01g。将陶瓷纤维纸放入100ml烧杯中，倒入电解液浸泡5分钟，取出陶瓷纤维纸，用减重法称量浸泡电解液后的总质量m2，精确至0.01g。将浸泡电解液的陶瓷纤维纸挂在铁架台上，点燃，记录火源离开后至陶瓷纤维纸熄灭的时间，计算自熄时间：。

本发明的有益效果为：通过添加少量的不燃的、挥发性含磷化合物磷酸三甲酯 (TMP)，阻燃添加剂通过自由基捕获原理，能阻止电解液中的氢自由基与氧气结合，使易燃 的有机电解液变成难燃或不可燃的电解液，从而起到阻燃作用，而高闪点溶剂BL加入电解 液后，能够提高电解液的闪点，使电解液变得难以点燃。BL、TMP结合使用，降低了磷酸三甲 酯的用量。使电解液具有难燃，自熄时间较短、对电池性能影响较小等优点。

附图说明