专利名称：一种具有防过充和阻燃功能的锂离子电池电解液及其在制备锂离子电池中的应用的制作方法
技术领域：
本发明属于电化学技术领域，尤其涉及到一种具有防过充和阻燃双功能的锂离子 电池电解液及由其制备的锂离子电池。
背景技术：
安全问题是对锂离子电池实际应用的一个重大挑战。大电流充放电时，电池内部 的热积累极易导致热失控，甚至引起电池的燃烧和爆炸.通过在电解液中添加过充保护或 者阻燃剂可以避免电池过充或大电流充放电时引起的安全性隐患。这两方面的研究依然是 目前锂离子电池的重要研究方向，使用苯的衍生物或有机卤化物或磷化物作为添加剂使用 已有文献报道，但同时具有这两方面性能添加剂的研究工作在国内还未见报道，在国际上 这方面的报道也极少。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有防过充和阻燃功能且对锂离子电池负面影响小的 锂离子电池电解液。本发明的另一个目的是提供上述电解液在制备锂离子电池中的应用。本发明采用的技术方案是所述的锂离子电池电解液中含有4-溴-2-氟苯甲醚 (简称BFMB)的添加剂，该添加剂在锂离子电池电解液中所占的质量百分比为 10%。 另外，还含有溶剂碳酸乙烯酯(EC)、二乙基碳酸酯(DEC)、二甲基碳酸酯(DMC)，并且三者的 质量比为1:1:1。优选方案是在Imol 'L^LiPFe/EC+DEC+DMC中添加质量百分比含量为5%的BFMB 作为锂离子电池电解液。本发明电解液可应用于制备锂离子电池，所述锂离子电池采用上述的锂离子电池 电解液，其结构和其他成分均采用现有技术。本发明的有益效果是在锂离子电池电解液中加入了所述的添加剂，不仅能够有 效地提高电解液的耐过充性能，而且还能起到很好的阻燃效果，同时对充放电的循环性能 基本无影响。由含有这种添加剂的锂离子电池电解液制备的锂离子电池同样具备了这些优 点，对锂离子电池正常的充放电性能影响非常小，能够满足实际应用的需要。
图1是本发明实施例1所得的锂离子电池在0. 2C的倍率条件下过充20小时的电 压-时间曲线图，其中图1(a)和图1(b)分别是不含和含有5%添加剂的Li/LiCo02电池的 电压-时间曲线图；图2是本发明实施例2所得的阻燃性能测试曲线图。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述，但本发明并不限于下面的实 施例。实施例1向Imol · L^LiPFe/EC+DEC+DMC的电解液中添加质量百分数为5%的BFMB作为本 实施例的电解液。锂离子电池的制备正极片中m(钴酸锂)m(乙炔黑)m(聚偏氟乙烯)= 85 7 8，金属锂作负极，Celgard MOO聚丙烯微孔膜，在充满氩气的手套箱中将前面所 得到的电解液加入，组装成扣式2016型半电池。有关过充电测试结果见图1，从该图可以看出，电池进行过充试验后，空白电池与 加有BFMB添加剂的电池表现出完全不同的电压特征，即未加添加剂的电池过充后电池电 压迅速升到5V，而加有添加剂的电池在过充时电压于4. 5 4. 7V出现了一个很长的平台后 迅速升至5V。再将电池拆开后可发现，加有BFMB的模拟电池，其正极及隔膜表面均附有一 层黑色固态沉积物，这就是BFMB在4. 5V 4. 7V进行电聚合生成的产物。发生电聚合反应 时，聚合产物沉积于正极表面，随着反应进行，生成的聚合物不断增加且覆盖在正极和隔膜 表面，不仅阻断了电荷的转移，而且使电池内阻增大，从而抑制了电压的升高，改善了电池 的安全性。由此可见，于电解液中加入一定量的BFMB，即可对电池起到很好的过充保护效 果。而对正常充放电，两电池表现出基本相同的充放电性能，可见BFMB的存在对钴酸锂电 极的脱嵌锂行为并不产生明显影响。实施例2在手套箱中通过渗透作用把电解液吸到150mm、直径8. Omm的玻璃纤维灯芯中，然 后在密闭的水平试管中保持Mh，使其达到平衡。燃烧试验在一个封闭的小箱中进行，以防 止空气流动的影响。吸足电解液的玻璃纤维灯芯置于水平的薄Ni丝网上，点燃样品的一 端，记下火焰燃至离端头(100士 l)mm处所需的时间，由此计算出火焰传播速率。对未加和 加有添加剂的锂离子电池电解液，试验都重复进行5次。图2显示了 UL94测试中BFMB对电解液燃烧性能的影响。多次平行实验结果表 明，添加5. Owt. % BFMB可使电解液的火焰传播速率下降60. 23%，平均速率由103. 1降至 40. 48mm/min。这是由于BFMB分子结构中含有氟和溴原子，而卤代芳香族合物具有抑制燃 烧的作用，因此BFMB起到了很好的阻燃效果，可以作为锂离子电池电解液添加剂提高锂离 子电池的热安全性能。综上所述，BFMB是一种优良的锂离子电池双功能电解液添加剂，可以为将来大大 提高安全性商品锂离子电池的开发提供参考。
权利要求
1.一种防过充和阻燃的锂离子电池电解液，其特征在于所述的锂离子电池电解液中 含有4-溴-2-氟苯甲醚作为添加剂，添加剂在锂离子电池电解液中所占的质量百分比为1% 10% ；另外，还含有溶剂EC+DEC+DMC，并且三者的质量比为1 1 1。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于在Im0PL1LiPF6/ EC+DEC+DMC中添加质量百分比含量为5%的4-溴-2-氟苯甲醚作为锂离子电池电解液。
3.权利要求1或2或3的锂离子电池电解液在制备锂离子电池中的应用，其特征在于 所述锂离子电池采用权利要求1或2所述的锂离子电池电解液。
全文摘要
本发明的目的是提供一种具有防过充和阻燃功能且对锂离子电池负面影响小的锂离子电池电解液。并提供了上述电解液在制备锂离子电池中的应用。所述的锂离子电池电解液中含有4-溴-2-氟苯甲醚作为添加剂，添加剂在锂离子电池电解液中所占的质量百分比为1％～10％；另外，还含有溶剂EC+DEC+DMC，并且三者的质量比为1∶1∶1。本发明的有益效果是在锂离子电池电解液中加入了所述的添加剂，不仅能够有效地提高电解液的耐过充性能，而且还能起到很好的阻燃效果，同时对充放电的循环性能基本无影响。由含有这种添加剂的锂离子电池电解液制备的锂离子电池同样具备了这些优点，对锂离子电池正常的充放电性能影响非常小，能够满足实际应用的需要。
文档编号H01M10/42GK102082293SQ201010612400
公开日2011年6月1日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者冯自平, 宋文吉, 张千玉, 陈永珍, 韩颖 申请人:中国科学院广州能源研究所