[发明专利]一种高浓度阻燃型电解液及在石墨负极中的应用

说明书

本发明提供一种高浓度阻燃型电解液及在石墨负极中的应用，涉及电化学技术领域。本发明的高浓度电解液包括电解质和有机溶剂；所述电解质为锂盐，有机溶剂为碳酸甲乙酯与磷酸酯或碳酸甲乙酯与亚磷酸酯的混合物。实验结果表明，使用所述高浓度阻燃型电解液，对石墨负极而言，可以稳定输出达～300mAh g^‑1的比容量，显示出对石墨负极很好的相容性，并且添加的阻燃剂能增强此类电解液的安全性。

技术领域

本发明属于电化学技术领域，具体涉及一种高浓度阻燃型电解液及在石墨负极中的应用。

背景技术

通常而言，化学电池主要结构包括正极、电解液、负极。石墨负极材料已经广泛应用于锂离子电池中。它具有以下优点：(1)嵌锂理论容量较高——374mAh g^-1，工作电势低平(2)锂离子插嵌过程中体积形变小(接近10％)，长时间工作结构依旧稳定(3)价格便宜，来源丰富。在使用石墨负极的锂离子电池里，碳酸乙烯酯(EC)由于能在石墨负极表面能形成高效的固态电解质膜(SEI膜)以保证锂离子在电解液/石墨界面正常的传输，而成为传统锂离子电解液中必不可少的组分。但是富含碳酸乙烯酯的传统锂离子电解液易燃，有安全隐患。可以通过引入阻燃剂来解决这个问题，可是阻燃剂与石墨负极相容性较差，所以一般能与石墨负极匹配的电解液中阻燃剂的用量受到限制，不能充分发挥其阻燃性能。

为了兼顾锂离子电池中电解液的阻燃性和石墨负极的相容性，需要转变思路，从改变锂离子电池中常规的电解液浓度(一般情况下1mol/L)入手。通过提高电解液浓度来调整电解液中锂离子的溶剂化状态，从而改善与石墨负极的相容性。而高浓度电解液还具有其它优点，比如氧化稳定性增强，可以抑制对正极集流体铝的腐蚀；溶液的蒸气压和热力学稳定性增强。

发明内容

本发明的目的是提供一种高浓度阻燃型电解液及在石墨负极中的应用，将本发明所提供的电解液运用到锂/石墨的半电池中，对商用石墨负极材料而言，可以稳定释放较高的比容量(～300mAh g^-1)，显示出对石墨很好的相容性；添加的阻燃剂能增强使用此类电解液的电池安全性，并且摆脱了对碳酸乙烯酯基-电解液的过度依赖。

为了实现上述目的，本发明的技术方案具体如下：

本发明首先提供一种高浓度阻燃型电解液，该电解液包括电解质和有机溶剂；

所述电解质为锂盐，所述锂盐在所述有机溶剂中的摩尔浓度为2mol/L～饱和浓度；

所述有机溶剂为碳酸甲乙酯与磷酸酯或碳酸甲乙酯(EMC)与亚磷酸酯的混合物。

优选的是，所述的碳酸甲乙酯占所述有机溶剂的体积百分比为40％～99.9％，磷酸酯或亚磷酸酯占所述有机溶剂的体积百分比为0.1％～60％。

优选的是，所述的碳酸甲乙酯占所述有机溶剂的体积百分比为60％～80％，磷酸酯或亚磷酸酯占所述有机溶剂的体积百分比为20％～40％。

优选的是，所述磷酸酯为磷酸三甲酯(TMP)或磷酸三乙酯(TEP)，所述亚磷酸酯为亚磷酸三甲酯(TMPI)。

优选的是，所述锂盐为六氟磷酸锂(LiPF₆)。

优选的是，所述锂盐在所述有机溶剂中的摩尔浓度为2.5mol/L～3.5mol/L。

本发明还提供一种高浓度阻燃型电解液及在石墨负极中的应用。

优选的是，将石墨与锂片、上述电解液、隔膜组成锂/石墨半电池。

优选的是，所述隔膜的材料为玻璃纤维。

本发明的有益效果是