[发明专利]一种高安全的磷酸酯类金属锂高压电解液

说明书

本发明涉及一种高安全的磷酸酯类金属锂高压电解液，电解液采用不可燃的磷酸三乙酯作为溶剂，以双三氟甲基磺酰亚胺锂作为锂盐，以乙二醇二甲醚和硝酸锂作为添加剂，混合制备而成。该电解液组分为：不可燃有机溶剂60～80％wt、锂盐20‑40％wt、添加剂1～10％wt。本发明电解液阻燃性能好，安全性高，对隔膜以及电极材料的浸润性好，并且电化学窗口宽(4.6V)，将电解液用于全电池Li||LFP，Li||NCM622中，展现了优异的长循环稳定性和倍率性能，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于锂金属电池技术领域，具体涉及一种高安全的磷酸酯类锂金属高压电解液。

背景技术

锂离子电池在手机、笔记本电脑和新能源汽车中得到了广泛的应用。与传统的铅酸和镍镉电池不同，锂离子电池具有更好的性能，例如高能量密度和优异的循环性能。然而，目前锂离子电池采用的有机液相电解液易燃，导致较为严重的安全隐患。锂离子电池的安全问题，商用产品(如：手机、插电式混合电动汽车和电动汽车)的自燃和爆炸已被广泛报道。通常，商用锂离子电池由阴极、阳极、隔膜和电解液组成。当锂离子电池的局部温度升高时，电池内部的反应存在失控的可能性，从而可能产生大量有毒气体。同时，由于热收缩，隔膜的尺寸急剧减小，从而引起内部短路，进而释放出大量的热量，直接导致锂离子电池的爆炸。

为解决上述安全性问题，阻燃性良好的磷酸酯类溶剂受到国内外学者的广泛关注。但是磷酸酯类溶剂与锂金属负极有很强的反应活性影响其电化学性能。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种高性能阻燃磷酸酯类高压电解液，其电解液阻燃性能好(遇明火不燃烧)、安全性高、并且电化学窗口宽，用于锂电池体系表现出优异的循环稳定性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种锂电池用不可燃安全电解液，所述电解液包括：磷酸酯类有机溶剂、锂盐和添加剂。

另一方面，本发明提供了上述不可燃安全电解液的制备方法，包括如下步骤：

(1)将电解液有机溶剂除水；

(2)将步骤(1)除水后的有机溶剂置于手套箱中，加入锂盐和添加剂，搅拌即得所述不可燃安全电解液。

再一方面，本发明提供了一种包含上述不可燃安全电解液的高性能锂电池。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

与现有的商业酯类电解液体系相比，本发明采用磷酸酯类化合物作为锂盐的主要溶剂，可大幅提高锂盐的溶解度和电解液的电导率。通过使用DME(乙二醇二甲醚)和LiNO₃作为添加剂制备目标电解液，同时在负极表面形成致密的SEI膜，提高电池的首次库伦效率，降低不可逆容量损失。另外，本发明中的电解液的闪点较高(160℃)，安全性好，并且电化学窗口较宽(4.6V)，能够直接应用于商业化的锂离子电池体系，将本发明电解液注于实验用Li/NCM622、Li/LFP纽扣电池中测试，电池展现了良好的室温循环性能。

附图说明

图1为本发明实施例1制得的电解液的电化学窗口测试图；

图2为本发明实施例l、实施例5和对比例2制得的电解液在Li/NCM622全电池体系中，室温下0.2C倍率的首次充放电比容量-电压曲线；

图3为本发明实施例1、实施例5和对比例2制得的电解液在Li/NCM622全电池体系中，1C倍率下长循环性能曲线。

具体实施方式

下面对本发明进行具体说明。

一方面，本发明提供了一种锂电池用不可燃安全电解液，所述电解液包括：磷酸酯类有机溶剂、锂盐和添加剂。