專利名稱：用于鋰離子電池的新型電解液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電解液，特別是能解決鋰離子電池過充電不安全問題的電解液。
背景技術(shù)：
鋰離子電池是新型的化學(xué)電源，具有能量密度高、工作電壓高、負(fù)載特性好、充電速度快、循環(huán)壽命長、安全無污染等特點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電話、筆記本電腦、掌上電腦等領(lǐng)域。但該電池也存在著一個(gè)比較嚴(yán)重的技術(shù)問題，即在充電電壓過高(大于等于4.8伏)情況下，電池會(huì)發(fā)生漏液、冒煙、甚至爆炸著火等現(xiàn)象，給用戶的使用帶來不安全隱患，同時(shí)也直接影響到鋰離子電池在高可靠性體系中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是研制一種用于鋰離子電池的電解液。該電解液解決了鋰離子電池在高過充電電壓下，易發(fā)生漏液、冒煙、爆炸著火等不安全問題。本發(fā)明是在已有的鋰離子電池的電解液中加入高活性聚合物單體的添加劑所制成的新型電解液，新型電解液中高活性聚合物單體添加劑的質(zhì)量百分比濃度為3～10％。所述高活性聚合物單體添加劑為吡啶類物質(zhì)、聯(lián)苯類物質(zhì)或咔唑類物質(zhì)，或者是它們的混合物。所述吡啶類物質(zhì)為2-乙烯基吡啶或4-乙烯基吡啶；所述聯(lián)苯類物質(zhì)為二聯(lián)苯或三聯(lián)苯；所述咔唑類物質(zhì)為N-乙烯基咔唑。上述高活性聚合物單體的特點(diǎn)是在常溫下比較穩(wěn)定，溫度升高后可以快速聚合。上述已有的鋰離子電池中的電解液是采用鋰鹽溶于有機(jī)溶劑中制成，鋰鹽在有機(jī)溶劑中的濃度為0.75～1.25mol/L，所述鋰鹽為LiPF6、LiBF4、LiAsF6或LiClO4，所述有機(jī)溶劑為丙烯碳酸酯或碳酸乙烯酯與四氫呋喃、二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、甲基乙基碳酸酯組成的二元或三元有機(jī)溶劑。高活性聚合物單體添加劑的基本原理為電池在正常充放電情況下，添加劑對電池的工作和性能沒有影響，通常情況下還可以提高電池的容量；在電池過充電時(shí)，電能一部分轉(zhuǎn)化為熱能，電池內(nèi)的溫度會(huì)升高，此時(shí)所用添加劑在一定溫度下會(huì)快速聚合，使電池內(nèi)阻迅速提高，通過電池的電流快速降到很小值，甚至接近于零，從而避免了電解液的熱分解以及電池內(nèi)壓和溫度的上升，徹底解決了鋰離子電池的過充電不安全問題。本發(fā)明能保證鋰離子電池在12伏電壓下恒壓充電，電池不會(huì)出現(xiàn)漏液、冒煙、著火爆炸的現(xiàn)象。


圖1是使用已有電解液的鋰離子電池過充電曲線圖，圖2是應(yīng)用本發(fā)明的新型電解液的鋰離子電池過充電曲線圖。圖中曲線a為電流變化曲線，曲線b為電壓變化曲線。
具體實(shí)施例方式
一本實(shí)施方式的新型電解液由已有的鋰離子電池中的電解液和高活性聚合物單體添加劑組成，新型電解液中高活性聚合物單體添加劑的質(zhì)量百分比濃度為3～5％。高聚合物單體添加劑采用吡啶類物質(zhì)中的2-乙烯基吡啶。上述已有的鋰離子電池中的電解液是采用無機(jī)鋰鹽溶于有機(jī)溶劑中制成，無機(jī)鋰鹽在有機(jī)溶劑中的濃度為每升溶劑中溶解1摩爾無機(jī)鹽。所用無機(jī)鋰鹽為六氟磷酸鋰(LiPF6)。有機(jī)溶劑采用碳酸乙烯酯(EC)、二甲基碳酸酯(DMC)和二乙基碳酸酯(DEC)的混合物，三種物質(zhì)的摩爾比為EC∶DMC∶DEC＝4∶3∶3。鋰離子電池的生產(chǎn)工藝流程是極片生產(chǎn)→卷電芯→入殼封口→注液→化驗(yàn)、檢測。上述高活性聚合物單體添加劑是在-10℃～-20℃下保存。上述新型電解液是在-60℃～60℃條件下將高活性聚合物單體添加劑與已有的鋰離子電池的電解液相混合制成的，新型電解液是在混合后2小時(shí)內(nèi)在注液過程中充入電池中。
具體實(shí)施方式
二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是新型電解液中高活性聚合物單體添加劑的質(zhì)量百分比濃度為5～7％。其它組成、工藝過程及條件與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是新型電解液中高活性聚合物單體添加劑的質(zhì)量百分比濃度為7～10％。其它組成、工藝過程及條件與具體實(shí)施方式
一、二相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、二、三不同的是高聚合物單體添加劑采用聯(lián)苯類物質(zhì)中的二聯(lián)苯。其它組成、工藝過程及條件與具體實(shí)施方式
一、二、三相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、二、三不同的是高聚合物單體添加劑采用咔唑類物質(zhì)中的N-乙烯基咔唑。其它組成、工藝過程及條件與具體實(shí)施方式
一、二、三相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、二、三、四、五不同的是有機(jī)溶劑采用碳酸乙烯酯(EC)、二甲基碳酸酯(DMC)和甲基乙基碳酸酯(EMC)的混合物，三種物質(zhì)的摩爾比為EC∶DMC∶EMC＝4∶3∶3。其它組成、工藝過程及條件與具體實(shí)施方式
一、二、三、四、五相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、二、三、四、五不同的是有機(jī)溶劑采用碳酸乙烯酯(EC)、二甲基碳酸酯(DMC)和甲基乙基碳酸酯(EMC)的混合物，三種物質(zhì)的摩爾比為EC∶DMC∶EMC＝3∶3∶4。其它組成、工藝過程及條件與具體實(shí)施方式
一、二、三、四、五相同。
對比性測試1、對本發(fā)明前的已有的鋰離子電池進(jìn)行過充電測試，其測試結(jié)果參見圖1。
2、由六氟磷酸鋰、碳酸乙烯酯、二甲基碳酸脂、甲基乙基碳酸酯和二聯(lián)苯組成新型電解液，二聯(lián)苯在新型電解液中的重量百分比濃度為8％。對采用上述新型電解液的鋰離子電池進(jìn)行過充電測試，其測試結(jié)果參見圖2。
從圖中可以看出，在使用本發(fā)明成果前對鋰離子電池采用4.8伏恒電壓充電，通過電池的電流先是下降，然后迅速上升，電池溫度也快速上升，電池爆炸燃燒后，電流又迅速下降；在使用了本發(fā)明成果之后，對鋰離子電池采用12伏恒電壓充電，通過電池的電流一直下降，最后穩(wěn)定在一個(gè)很小的電流值，電池溫度基本不變。
權(quán)利要求
1.用于鋰離子電池的新型電解液，其特征在于它是在已有的鋰離子電池的電解液中加入高活性聚合物單體的添加劑所制成的新型電解液，新型電解液中高活性聚合物單體添加劑的質(zhì)量百分比濃度為3～10％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋰離子電池的新型電解液，其特征在于所述高活性聚合物單體添加劑為吡啶類物質(zhì)、聯(lián)苯類物質(zhì)或咔唑類物質(zhì)，或者是它們的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于鋰離子電池的新型電解液，其特征在于所述吡啶類物質(zhì)為2-乙烯基吡啶或4-乙烯基吡啶；所述聯(lián)苯類物質(zhì)為二聯(lián)苯或三聯(lián)苯所述咔唑類物質(zhì)為N-乙烯基咔唑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋰離子電池的新型電解液，其特征在于新型電解液中高活性聚合物單體添加劑的質(zhì)量百分比濃度為3～5％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋰離子電池的新型電解液，其特征在于新型電解液中高活性聚合物單體添加劑的質(zhì)量百分比濃度為5～7％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鋰離子電池的新型電解液，其特征在于新型電解液中高活性聚合物單體添加劑的質(zhì)量百分比濃度為7～10％。
全文摘要
用于鋰離子電池的新型電解液,它涉及一種電解液,特別是能解決鋰離子電池過充電不安全問題的電解液。它是在已有的鋰離子電池的電解液中加入高活性聚合物單體的添加劑所制成的新型電解液,新型電解液中高活性聚合物單體添加劑的質(zhì)量百分比濃度為3～10%。所述高聚合物單體添加劑為吡啶類物質(zhì)、聯(lián)苯類物質(zhì)或咔唑類物質(zhì),或者是它們的混合物。所述吡啶類物質(zhì)為2－乙烯基吡啶或4－乙烯基吡啶;所述聯(lián)苯類物質(zhì)為二聯(lián)苯或三聯(lián)苯;所述咔唑類物質(zhì)為N－乙烯基咔唑。本發(fā)明能保證鋰離子電池在12伏電壓下恒壓充電,電池不會(huì)出現(xiàn)漏液、冒煙、著火爆炸的現(xiàn)象。
文檔編號H01M10/40GK1385918SQ0210981
公開日2002年12月18日 申請日期2002年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月22日
發(fā)明者徐延明, 陳猛, 李俊義, 騰艷梅 申請人:哈爾濱光宇電源集團(tuán)股份有限公司