[发明专利]一种适用于钛酸锂电池的非碳酸酯低温熔盐电解质体系

说明书

本发明涉及锂离子电池电解质领域。本发明提供了一种适用于钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)电池的非碳酸酯低温熔盐电解质体系。本发明涉及的电解质体系由锂盐和一种或者几种含氰基或者氨基官能团的固体试剂在低温下熔融制备得到，不含有任何非碳酸酯溶剂，能够提高锂离子电池的安全性能和电化学性能。

技术领域

本发明涉及低温熔盐电解质，具体的说是一种适用于钛酸锂电池的非碳酸酯低温熔盐电解质体系。

背景技术

熔融盐是指由金属阳离子和非金属阴离子所组成的熔融体，主要有室温熔融盐(即室温离子液体)和高温熔融盐。由于它具有不挥发、不可燃、热稳定性和电化学稳定性高、安全性好和液程宽等优点,所以可以考虑用来作为锂离子电池的电解质。锂离子电池电解质对锂离子电池的各项性能具有十分重要的影响，熔盐电解质与传统的液态电解质相比，不使用有机碳酸酯作为溶剂，能够有效降低锂离子电池的安全隐患，提高锂离子电池的安全性能和使用范围。同时，熔盐电解质具有较高的离子电导率和宽的电化学稳定窗口，具有优异的抗氧化性，在锂离子电池中具有较好的应用前景。但是，熔盐电解质在锂离子电池中的应用和研究较少，大多被应用在蓄电池以及太阳能电池中。目前研究较为广泛的熔盐电解质采用有机离子液体与锂盐制备，由于有机离子液体制备的锂离子电池在室温下离子电导率较低，最高只能达到10^-4 S cm^-2，很难满足商业化锂离子电池的要求，难以在室温下被大规模应用。另一方面，离子液体价格较高，会大大提高锂离子电池的生产成本。因此，需要开发室温下离子电导率高，成本低廉的熔盐电解质体系。

传统的液态锂离子电池电解液，多采用有机碳酸酯作为溶剂。但是钛酸锂负极在从1.55 V充电到1.75 V的过程中，会催化与碳酸酯溶剂发生副反应产生氢气和烯烃类气体，引发胀气问题，使得电池的安全性能和循环性能大大降低，严重阻碍了钛酸锂电池的商业化进程。因此，开发新的不产气的非碳酸酯类适用于钛酸锂基锂离子电池电解液具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于钛酸锂电池的非碳酸酯低温熔盐电解质体系。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种适用于钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)电池的非碳酸酯低温熔盐电解质体系，非碳酸酯低温熔盐电解质由锂盐和含氰基或者氨基官能团的固体试剂在低温下熔融制备。

所述的含有氰基或者氨基官能团的固体试剂为尿素、丁二腈、乙酰胺、氨基甲酸乙醋、三聚氰胺、亚氨基二碳酸二酰胺、二甲基脲、乙烯脲中的一种或几种；所述的锂盐为双乙二酸硼酸锂（LiBOB）、二氟草酸硼酸锂（LiDFOB）、六氟磷酸锂（LiPF₆）、高氯酸锂（LiClO₄）、双三氟甲基磺酰亚胺锂（LiTFSI）、三氟甲基磺酸锂（LiCF₃SO₃）、四氟硼酸锂（LiBF₄）、硝酸锂（LiNO₃）中的一种或几种；低温熔盐电解质的熔融温度为-10 ~ 60℃；优选的低温熔盐电解质的熔融温度为0 ~ 50 ^oC； 低温熔盐电解质中锂盐的浓度为0.1 ~ 6 mol/L；优选的低温熔盐电解质体系中锂盐的浓度为0.5 ~3 mol/L。

一种钛酸锂电池，钛酸锂电池由正极、隔膜、负极以及电解质组成，电解质采用上述所述的低温熔盐电解质体系。