[发明专利]一种用于锂电池电解液的防过充添加剂及制备方法

说明书

本发明公开了一种用于锂电池电解液的防过充添加剂及制备方法，通过草酸根化合物、硼化合物和锂化合物在雾化干燥机的作用下合成二草酸硼锂，将二草酸硼锂进行酰胺化反应，并将酰胺化后的产物作为防过充添加剂，本发明的优势在于提高了锂离子电池的热稳定性，且具有过充保护和阻燃双重效果。

技术领域

本发明涉及锂电池电解液的防过充添加剂技术领域，具体是一种用于锂电池电解液的防过充添加剂及制备方法。

背景技术

锂离子电池能够大规模地运用于电动汽车产业，并用于太阳能与风能等清洁能源的保存。因此，如今锂离子电池技术已经成为研究人员及企业高度关注的重要课题。锂离子电池凭借其极高的能量密度、较长循环的寿命、快速充电与放电等诸多方面的优势以及不断降低的生产制作成本，已经成为今后十至二十年中电动汽车的首选电池。为此，笔者对锂离子电池的研究现状开展了研究，电解质的作用是在正、负极之间输送与传导锂离子。当前，电解液的溶剂包括了碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯以及碳酸甲乙酯等五类。当前，动力电池一般是以LiPF₆为电解质盐的，并由碳酸乙烯酯与直链碳酸酯共同构成的混合溶剂作为电解液。然而，因为LiPF₆的热稳定性与化学稳定性相对比较差，对于怎么进一步提升动力与储能电池安全性能、循环性能等方面具有无法忽视的负面影响。所以，要不断研究新型电解质锂盐、功能添加剂的作用，这已成为这些年来锂电池电解液研究的重要方向，因此，二草酸硼锂在锂离子电池当中的运用已经引起了研究者更大的关注。用这种盐所配制而成的电解液具有抗过充与阻燃等作用，所形成SEI膜十分稳定。LiMn204在LiBOB电解液当中的分解热只达到60j/g，而LiFePO₄则更低，大概是6～8j/g，如此一来，就能极大地提升动力电池的安全性。因此，把LiBOB视为添加剂加以运用，和LiPF₆进行混合使用，能够极大地提升动力电池所具有的高温循环作用

锂电池电解液使用的有机溶剂常有: 碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酯亚乙烯酯、碳酸甲丙酯、丁内酯等,属于易燃品。因此，锂电池过充导致电池内部电压控制的失控从而发生剧烈的放热反应，会对电池造成严重的损伤。特别是动力电池，由于充电电流大，会造成电池内压升高，电池变形，漏液，甚至爆炸的危险，容量也会有明显衰减。

目前通常在电解液中加入添加剂以防止过充的发生。如加入环己苯、联苯、三联苯等，当充电到一定电势时,发生电聚合反应并释放气体,激活电流阻断设备充电，但这类材料循环一定次数后便会失效，而且由于聚合发生，会影响到电池的正常电化学性能，对电池的寿命产生影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种用于锂电池电解液的防过充添加剂，突出的特点是酰胺化的二草酸硼锂，在溶剂中容易离解而得到更多的自由离子，从而提高电解液体系的导电性能，提高了锂离子电池的热稳定性，且具有过充保护和阻燃双重效果。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

一种用于锂电池电解液的防过充添加剂，其特征是所述添加剂为酰胺化的二草酸硼锂。

二草酸硼锂的结构式为：

在其结构上酰胺化，用于电解质，容易离解而得到更多的自由离子，从而提高电解液体系的导电性能，提高了锂离子电池的热稳定性，且具有过充保护和阻燃双重效果。

一种用于锂电池电解液的防过充添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）原料的准备：将草酸根化合物、硼化合物和锂化合物按摩尔比2:1:1依次加入到水中，并在加热的状态下进行搅拌，制得溶液；

（2）合成：将雾化干燥机的进风口温度调至270～350℃，出风口温度调至90～130℃，开启空压机将步骤（1）制备的溶液泵入雾化干燥机的雾化罐中，进料量应根据所用雾化机型而定，得到白色粉末状产物；