用于锂离子电池的宽温高效阻燃电解液及其制备方法技术

用于锂离子电池的宽温高效阻燃电解液，其由以下质量百分比的原料组成：80~85%的非水有机溶剂、10~13%的锂盐、1~5%的功能添加剂、1~5%的阻燃助剂；所述的非水有机溶剂为环状碳酸酯、亚硫酸二甲酯、碳酸二甲酯和γ‑丁内酯的混合，其质量份比为2~5:1~3:1~3:1；所述的锂盐为二氟草酸硼酸锂（LiODFB）和二草酸硼酸锂(LiBOB) ，其摩尔比为25~40:75~60；所述的功能添加剂为乙烯碳酸酯和硫酸亚乙酯，其质量份比为1:1~3；所述的阻燃助剂为氟代磷腈化合物。本发明专利技术的宽温高效阻燃电解液在电池的工作电压范围内电化学稳定性较好，含有该电解液的锂离子电池在低温至高温下的使用性能均得到有效提高，较有效的拓宽了电池的应用范围。

Wide temperature and high efficiency flame retardant electrolyte for lithium ion battery and preparation method thereof

For wide temperature, flame retardant electrolyte of lithium ion battery, comprising the following raw materials: 80~85% mass percentage of non-aqueous organic solvent, lithium salt, 10~13% 1~5% functional additives, 1~5% flame retardant additives; non aqueous organic solvent which is a mixture of cyclic carbonate and sulfite two methyl carbonate, two methyl and gamma butyrolactone, the mass ratio of 2~5:1~3:1~3:1; the two fluorine lithium oxalate lithium borate (LiODFB) and two (LiBOB) oxalate lithium borate, the molar ratio of 25~40:75~60; function of the additive of ethylene carbonate and ethylene sulfate, the mass ratio of 1:1~3; the flame retardant additives for fluorinated phosphazene compounds. Wide temperature, flame retardant the electrolyte in the electrochemical cell within the range of working voltage stability is good, the use performance of the lithium ion battery containing the electrolyte at low temperature and high temperature were effectively improved, effectively broaden the scope of application of the battery.

【技术实现步骤摘要】
用于锂离子电池的宽温高效阻燃电解液及其制备方法
本专利技术涉及电池电解液及其制备
，尤其涉及一种用于锂离子电池的宽温高效阻燃电解液及其制备方法。
技术介绍
与传统的铅酸电池、镍镉电池相比，锂离子电池具有高比功率、高比能量、无记忆效应、长循环寿命等特点，使锂离子电池自20世纪90年代问世以来受到人们广泛关注。目前，锂离子电池已经占领了手机、数码相机、笔记本电脑和便携摄像机等便携式电子产品的大部分能源市场，并且开始进入电动自行车和轿车市场，逐渐受到电动车领域的关注。传统锂离子电池工作温度在-20~40℃之间，但受地域、气候、特殊使用要求的制约，要求电池能在-20℃以下或者在40℃以上的环境下正常工作。但是现有的锂离子电池电解液在高、低温下的运行效率低下，难以满足现有技术的使用要求。锂离子电池内部的电解液中通常含有易挥发、低闪点的有机溶剂，因此当外部电路故障等原因引发短路时，有可能使电解液燃烧。提高锂电池安全性最常用的方法是向电池电解液中添加阻燃剂，例如有机磷化合物、卤代碳酸酯、卤代醚等。其中有机磷化合物作阻燃剂的阻燃效果较好，毒性低，研究的也较多，这些阻燃剂虽然能够降低电解液的可燃性，但这些阻燃剂在电池内的电化学稳定性差或者其物理性质差，如熔点太高、粘度过大等，并且添加量达到15%-40%，因此大多数会对电池的电性能产生负面影响。
技术实现思路
针对现有技术不足，本专利技术提供了一种用于锂离子电池的宽温高效阻燃电解液及其制备方法。本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案为：一种用于锂离子电池的宽温高效阻燃电解液及其制备方法，由以下质量百分比的原料组成：80~85%的非水有机溶剂、10~13%的锂盐、1~5%的功能添加剂、1~5%的阻燃助剂；所述的非水有机溶剂为环状碳酸酯、亚硫酸二甲酯、碳酸二甲酯和γ-丁内酯的混合，其质量份比为2~5:1~3:1~3:1；所述的锂盐为二氟草酸硼酸锂（LiODFB）和二草酸硼酸锂(LiBOB)，其摩尔比为25~40:75~60；所述的功能添加剂为乙烯碳酸酯和硫酸亚乙酯，其质量份比为1:1~3；所述的阻燃助剂为氟代磷腈化合物。进一步地，所述环状碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯中的一种或几种的混合。进一步地，所述的氟代磷腈化合物化学式为N3P3F5OH2CH3。所述的一种用于锂离子电池的宽温高效阻燃电解液的制备方法，包括以下步骤：（1）将环状碳酸酯、亚硫酸二甲酯、碳酸二甲酯、γ-丁内酯和氟代磷腈化合物充分混合均匀，得到预混液一；（2）将锂盐充分溶解于步骤（1）所得到的预混液一中，得到预混液二；（3）将耐功能添加剂加入步骤（2）所得到的预混液二中，充分混合均匀，得到本专利技术的宽温高效阻燃电解液；上述步骤全程在充满惰性气体、干燥的环境中操作。本专利技术提供的一种用于锂离子电池的宽温高效阻燃电解液与现有技术相比，具备的有益效果为：环状碳酸酯、亚硫酸二甲酯、碳酸二甲酯和γ-丁内酯的四元混合溶剂搭配用做电解液溶剂不仅具有突出的低温流动性和高温稳定性，还具有很好的成膜性能；硼酸盐的锂盐具有易离解、阴离子体积大、成膜性能良好的特点，而且二氟草酸硼酸锂和二草酸硼酸锂易溶于所述的非水有机溶剂；功能添加剂有助于提高电池电解液的电导率，提高电池在低温下的放电性能，改善电池低温电压平台现象，具有很好的电化学稳定性，而且可以优化成膜降低膜阻抗，提高高温循环性能，同时与非水有机溶剂互溶性良好；本专利技术添加的阻燃剂在占电解液总质量百分比为1~5%的添加量基础上即可完全实现较好的阻燃效果，这样对电解液电导率和倍率性能影响较小，而且有助于提升电解液在高温下循环性能；获得的宽温高效阻燃电解液在电池的工作电压范围内电化学稳定性较好，含有该电解液的锂离子电池在低温至高温下的使用性能均得到有效提高，较有效的拓宽了电池的应用范围。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步的说明，但本专利技术的实施方式不限于此，同时本专利技术的保护范围也不限于下述的实施例。实施例1：一种用于锂离子电池的宽温高效阻燃电解液及其制备方法，由以下质量百分比的原料组成：82%的非水有机溶剂、12%的锂盐、3%的功能添加剂、3%的阻燃助剂；所述的非水有机溶剂为环状碳酸酯、亚硫酸二甲酯、碳酸二甲酯和γ-丁内酯的混合，其质量份比为3:2:2:1；所述的锂盐为二氟草酸硼酸锂（LiODFB）和二草酸硼酸锂(LiBOB)，其摩尔比为30:70；所述的功能添加剂为乙烯碳酸酯和硫酸亚乙酯，其质量份比为1:2。所述的阻燃助剂为氟代磷腈化合物。进一步地，所述环状碳酸酯为碳酸乙烯酯和碳酸丁烯酯的混合；所述的氟代磷腈化合物化学式为N3P3F5OH2CH3。所述的一种用于锂离子电池的宽温高效阻燃电解液的制备方法，包括以下步骤：（1）将环状碳酸酯、亚硫酸二甲酯、碳酸二甲酯、γ-丁内酯和氟代磷腈化合物充分混合均匀，得到预混液一；（2）将锂盐充分溶解于步骤（1）所得到的预混液一中，得到预混液二；（3）将耐功能添加剂加入步骤（2）所得到的预混液二中，充分混合均匀，得到本专利技术的宽温高效阻燃电解液；上述步骤全程在充满惰性气体、干燥的环境中操作。实施例2：一种用于锂离子电池的宽温高效阻燃电解液及其制备方法，由以下质量百分比的原料组成：80%的非水有机溶剂、13%的锂盐、5%的功能添加剂、2%的阻燃助剂；所述的非水有机溶剂为环状碳酸酯、亚硫酸二甲酯、碳酸二甲酯和γ-丁内酯的混合，其质量份比为2:1:1:1；所述的锂盐为二氟草酸硼酸锂（LiODFB）和二草酸硼酸锂(LiBOB)，其摩尔比为25:75；所述的功能添加剂为乙烯碳酸酯和硫酸亚乙酯，其质量份比为1:3。所述的阻燃助剂为氟代磷腈化合物。进一步地，所述环状碳酸酯为碳酸乙烯酯；所述的氟代磷腈化合物化学式为N3P3F5OH2CH3。所述的一种用于锂离子电池的宽温高效阻燃电解液的制备方法，其具体步骤同实施例1。实施例3：一种用于锂离子电池的宽温高效阻燃电解液及其制备方法，由以下质量百分比的原料组成：85%的非水有机溶剂、10%的锂盐、1%的功能添加剂、4%的阻燃助剂；所述的非水有机溶剂为环状碳酸酯、亚硫酸二甲酯、碳酸二甲酯和γ-丁内酯的混合，其质量份比为5:3:3:1；所述的锂盐为二氟草酸硼酸锂（LiODFB）和二草酸硼酸锂(LiBOB)，其摩尔比为40:60；所述的功能添加剂为乙烯碳酸酯和硫酸亚乙酯，其质量份比为1:1。所述的阻燃助剂为氟代磷腈化合物。进一步地，所述环状碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸丁烯酯的混合；所述的氟代磷腈化合物化学式为N3P3F5OH2CH3。所述的一种用于锂离子电池的宽温高效阻燃电解液的制备方法，其具体步骤同实施例1。实施例4：一种用于锂离子电池的宽温高效阻燃电解液及其制备方法，由以下质量百分比的原料组成：83%的非水有机溶剂、11%的锂盐、2%的功能添加剂、4%的阻燃助剂；所述的非水有机溶剂为环状碳酸酯、亚硫酸二甲酯、碳酸二甲酯和γ-丁内酯的混合，其质量份比为7:5:4:2；所述的锂盐为二氟草酸硼酸锂（LiODFB）和二草酸硼酸锂(LiBOB)，其摩尔比为35:65；所述的功能添加剂为乙烯碳酸酯和硫酸亚乙酯，其质量份比为2:3。所述的阻燃助剂为氟代磷腈化合物。进一步地，所述环状碳酸酯为碳酸丁烯酯；所述的氟代本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于锂离子电池的宽温高效阻燃电解液，其特征在于，由以下质量百分比的原料组成：80~85%的非水有机溶剂、10~13%的锂盐、1~5%的功能添加剂、1~5%的阻燃助剂；所述的非水有机溶剂为环状碳酸酯、亚硫酸二甲酯、碳酸二甲酯和γ‑丁内酯的混合，其质量份比为2~5:1~3:1~3:1；所述的锂盐为二氟草酸硼酸锂（LiODFB）和二草酸硼酸锂(LiBOB) ，其摩尔比为25~40:75~60；所述的功能添加剂为乙烯碳酸酯和硫酸亚乙酯，其质量份比为1:1~3；所述的阻燃助剂为氟代磷腈化合物。

【技术特征摘要】
1.用于锂离子电池的宽温高效阻燃电解液，其特征在于，由以下质量百分比的原料组成：80~85%的非水有机溶剂、10~13%的锂盐、1~5%的功能添加剂、1~5%的阻燃助剂；所述的非水有机溶剂为环状碳酸酯、亚硫酸二甲酯、碳酸二甲酯和γ-丁内酯的混合，其质量份比为2~5:1~3:1~3:1；所述的锂盐为二氟草酸硼酸锂（LiODFB）和二草酸硼酸锂(LiBOB)，其摩尔比为25~40:75~60；所述的功能添加剂为乙烯碳酸酯和硫酸亚乙酯，其质量份比为1:1~3；所述的阻燃助剂为氟代磷腈化合物。2.根据权利要求1所述的用于锂离子电池的宽温高效阻燃电解液，其特征在于：由以下质量百分比的原料组成：82%的非水有机溶剂、12%的锂盐、3%的功能添加剂、3%的阻燃助剂；所述的非水有机溶剂为环状碳酸酯、亚硫酸二甲酯、碳酸二甲酯和γ-丁内酯的混合，其质量份比为3:2:2:1；所述的锂盐为二氟草酸硼酸锂（LiODFB）和二草酸硼酸锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈峰，
申请(专利权)人：无锡九宇宝新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32