一種不燃二次鋰電池的制作方法
【專利摘要】一種不燃二次鋰電池，包括有正極、負極和電解液，其特征在于：所述電解液的溶劑為膦酸酯類化合物，電解液還包括有鋰鹽。所述負極材料采用硅基合金、錫基合金或者銻基合金。將膦酸酯類化合物作為二次鋰電池電解液的溶劑，配制成不易燃燒的電池體系，提高了二次鋰電池的安全性能。此外，為了克服膦酸酯類化合物與石墨電極兼容性差的缺點，采用硅基合金、錫基合金或者銻基合金等合金材料代替原石墨作為電池的負極材料，且具有和常規碳酸酯電解液相近的電化學性能。由于本發明的電解液是不可燃的，使得由本發明的不燃電解液組裝的二次鋰電池具有很高的安全性。
【專利說明】一種不燃二次鋰電池
【技術領域】
[0001]本發明屬于二次鋰電池【技術領域】，具體涉及一種含有不可燃電解液的二次鋰電池。
【背景技術】
[0002]鋰離子電池由于具有工作電壓高、比容量高、質量輕、自放電率低、環境污染小等優點，得到廣泛的應用，近年來，特別是在純電動車EV和混合動力電動車HEV領域中更是受到關注。但鋰離子電池的安全事故頻發，安全性問題制約著其大規模應用。導致安全性問題的主要原因是常規碳酸酯電解液極易燃燒，存在著重大的安全隱患。因此，發展完全不燃燒的電解液是消除電解液燃燒的根本途徑。而發展完全不燃電解液的關鍵在于不燃溶劑，并且要求溶劑具有液程寬、介電常數大、粘度小及潤濕性好等特點，以滿足作為電解液的要求。目前較常見的不燃溶劑主要有氟代醚類、膦酸酯類及離子液體等，從物性、環保和工業來源比較，膦酸酯類化合物是不燃溶劑最佳的選擇。
[0003]膦酸酯類化合物作為阻燃劑的研究很多，通過研究發現，膦酸酯化合物即使添加很少的量(如5% )對鋰離子電池石墨負極的性能影響也很大。膦酸酯化合物在石墨表面上存在著明顯的還原分解，并且膦酸酯化合物會隨著鋰離子嵌入石墨而發生共嵌，造成石墨層的剝離，嚴重影響電極的性能。因此，膦酸酯類化合物要作為溶劑，必須避免其在石墨表面的分解。加入成膜劑可以在一定程度上改善電極與溶液的界面性質，從而提高電解液與石墨的兼容性，但這種提高程度十分有限，石墨的性能還是難以發揮。由此可見，膦酸酯類化合物要想成功應用于負極材料，還得尋找與之匹配的負極材料體系。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的 技術問題是提高二次鋰電池的安全性能，防止電解液燃燒。
[0005]本發明要解決的另一技術問題是尋找與磷酸酯類化合物電解液相匹配的電極材料。
[0006]本發明解決上述問題所采用的技術方案為:
[0007]一種不燃二次鋰電池，包括有正極、負極和電解液，其特征在于:所述電解液的溶劑為膦酸酯類化合物，其結構式為
[0008]
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【權利要求】
1.一種不燃二次鋰電池，包括有正極、負極和電解液，其特征在于:所述電解液的溶劑為膦酸酯類化合物，其結構式為
2.根據權利要求1所述的不燃二次鋰電池，其特征在于:所述膦酸酯類化合物的結構式中％、R2或R3為Cl~C2的烷基、烷氧基或者鹵素取代的Cl~C2的烷基、烷氧基。
3.根據權利要求2所述的不燃二次鋰電池，其特征在于:所述負極材料采用硅基合金、錫基合金或者銻基合金。
4.根據權利要求3所述的不燃二次鋰電池，其特征在于:所述硅基合金還可以為硅鐵合金或者氧化亞硅合金。
5.根據權利要求1~4中任一權利要求所述的不燃二次鋰電池，其特征在于:所述電解液中添加有成膜劑，成膜劑包括碳酸乙烯酯、碳酸亞乙烯酯、乙烯基碳酸乙烯酯、氟代乙烯酯、氯代乙烯酯、1，3_丙烷磺內酯、雙草酸硼鋰、C02、SO2中的一種或一種以上的混合物。
6.根據權利要求5所述的不燃二次鋰電池，其特征在于:所述成膜劑的添加量為O~20%。
7.根據權利要求1~4中任一權利要求所述的不燃二次鋰電池，其特征在于:所述正極材料采用 LiFeP04、LiMn2O4, LiCoO2 或者 LiNixCoyMnzO2 中的一種。
8.根據權利要求1~4中任一權利要求所述的不燃二次鋰電池，其特征在于:所述電解液中的鋰鹽為LiC104、LiBF4、LiPF6、LiAsF6、LiBOB或LiTFSI中的至少一種。
【文檔編號】H01M10/0567GK103474699SQ201310471313
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年10月10日 優先權日:2013年10月10日
【發明者】曹余良, 吳冰斌, 楊漢西, 艾新平, 曾子琪, 江曉宇 申請人:武漢大學