[发明专利]一种宽温区防热失控的电解液及其构成的二次锂电池

说明书

本发明涉及锂电池电解液，具体的说是一种宽温区防热失控的电解液及其构成的二次锂电池。宽温区防热失控电解液包括锂盐、一种或多种聚合物单体、添加剂、溶剂和催化剂。聚合物单体在高温下发生聚合反应，使液态电解液变为聚合物电解质，电解质在200℃高温下仍然稳定存在。部分聚合单体具有低的熔点，在‑60℃环境中保持液态。与传统碳酸酯类电解液相比，本发明提供的宽温区防热失控的电解液，在较宽的温度范围内（‑40~200℃）表现出较高的离子电导率，闪点燃点高。与常规电池的电解液相比，在宽温下具有良好的长循环稳定性，并且能够在高温下起到防止电池热失控的作用。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，尤其涉及一种宽温区防热失控的电解液及其构成的二次锂电池。

背景技术

近年来由于资源短缺和环境污染，电动汽车等新型产业技术迅速发展，对高性能锂离子电池的需求也越来越迫切。目前，商用二次锂电池电解液主要是由碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和六氟磷酸锂混合而成。其中，由于六氟磷酸锂60℃以上会发生分解，碳酸二甲酯等碳酸酯类溶剂为低闪点、易挥发的有机溶剂，局限了锂电池的使用温度范围，也严重影响了锂电池的高温安全性能，进而妨碍了二次锂电池在汽车动力电池、航空航天、移动基站等大规模的应用。相对于液态电解质，聚合物电解质能够降低液态电解液所存在的漏液污染和燃烧爆炸，从根本上解决二次锂电池的安全隐患。同时，聚合物电解质在高温下具有优异的电池性能。CN107887643A专利公开了一种含耐高温固态POSS基离子液体的固态聚合物电解质，该电解质具有优异的高温离子电导率，但是其室温电导率偏低。CN106532116A公开了一种耐高温的聚合物电解质，聚合物链结构中含有氧化乙烯链段、聚碳酸酯链段中的一种或几种，该聚合物电解质具有高的热分解温度，但是其在室温下阻抗大，组装的二次锂电池在室温下仅能以小电流进行充放电循环。为了拓宽电解质的使用温度，我们采用可在高温下发生聚合反应的单体制备宽温区的电解液。该电解液在室温及低温（-60℃）下为液态，具有高的室温离子电导率、优异的循环性能和倍率性能。在高温下，电解液中的醚类溶剂能发生聚合反应，提高电解液高温稳定性。与此同时，当电池达到隔膜热收缩或者融化温度时，由于聚合物电解质的存在，还能够有效地防止内短路的发生，从而达到预防电池热失控的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种宽温区防热失控电解液及其构成的二次锂电池。

为实现上述目的本发明采用的技术方案为：一种宽温区防热失控的二次锂电池电解液，电解液包括锂盐、一种或多种聚合单体、添加剂、溶剂和催化剂，聚合单体在电解液中的质量分数为1%-90%，锂盐在电解液中的质量分数为5%-80%，添加剂在电解液中的质量分数为0~50%，溶剂在电解液中的质量分数为0~50%，催化剂在电解液中的质量分数为0~5%。

所述聚合单体具有通式1或通式2的链结构。

通式1，

R₁为丙烯酸酯基、碳碳双键、巯基、氨基、环氧烷基、1~10个碳的烷基的一种；

R₂为CH₂、C₂H₄、CF₂、C₂F₄、CCl₂、C₂Cl₄、CBr₂、C₂Br₄的一种；

R₃为CH₂、CF₂、CCl₂、CBr₂的一种；

R₄为丙烯酸酯基、碳碳双键、巯基、氨基、环氧烷基、1~10个碳的烷基的一种；

R₁和R₄不同时为烷基，m的数值为1~5000，n的数值为1~10；