專利名稱：一種高容量鋰離子電解液、電池以及電池的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鋰離子電解液及電池，具體地說是高容量鋰離子電解液，以及使用該種電解液的電池和電池的制備方法。

背景技術：
目前普遍使用的電池有四種鉛酸電池，鎳鎘電池，鎳氫電池和鋰離子電池。鋰離子電池被普遍認為具有如下的優(yōu)點比能量大；比功率高；自放電??；無記憶效應；循環(huán)特性好；可快速放電，且效率高；工作溫度范圍寬；無環(huán)境污染等，因此有望進入21世紀最好的動力電源行列。
鋰離子電池的性能主要取決于所用電池內部材料的結構和性能。這些電池內部材料包括正極材料、負極材料、電解液和隔膜等。負極材料一般選用碳材料，目前的發(fā)展比較成熟，而正極材料的選擇已經成為制約鋰離子電池性能進一步提高、價格進一步降低的重要因素。在目前的商業(yè)化生產的鋰離子電池中，正極材料的成本約占整個電池成本的40％左右，因此，正極材料價格的降低直接決定著鋰離子電池價格的降低。
隨著2009年中國進入3G時代，3G手機及上網本的逐步普及，小小的電池似乎越來越成為一個嚴重的大問題。在3G時代，手機的上網、游戲、影音將獲得進一步廣泛應用。但所有這些應用都需要在手機上進行較長時間的操作，需要手機的電池能夠支持更長的時間。而硬件配置的攀升，CPU處理速度的提升，屏幕尺寸更大分辨率更高，同樣需要電力的保障。因此提高手機電池的容量成為迫切要求。而高Ni含量正極材料無疑是上目前最有可能緩解3G時代對電池帶來的壓力電池材料之一。高Ni含量正極材料電池無疑將成為未來3G時代的首選電源。因為Ni資源相對更豐富，價格相對更低廉，并且比容量遠遠高于其他所有已知的鋰離子電池正極材料，成為最有前景的正極材料之一。
未來3G市場對電池的要求有能量密度高，可以較長時間提供電力供應；可以在較高溫度條件下正常工作，而不出現(xiàn)安全問題和容量、循環(huán)性能大幅度衰減的情況；可以快速充放電；價格便宜。高Ni含量正極材料以其資源豐富、價格低廉、無毒、高比容量、能快速高壓充放電等優(yōu)點成為鋰離子電池最有前景的正極材料，但高Ni材料結構不穩(wěn)定，容易導致結構變形，降低循環(huán)性能，尤其是在高溫條件下儲存，容量衰減更嚴重，并產生大量的氣體，帶來很大的安全隱患。除了通過正極材料修飾改性及電池工藝改進提高錳酸鋰的循環(huán)性能，開發(fā)優(yōu)異的電解液也是改善高Ni材料適用性的重要手段。


發(fā)明內容
本發(fā)明目的在于提供一種高容量鋰離子電解液、電池以及電池的制備方法，它提供一種電池通過使用高Ni含量正極材料，該電解液通過控制非水有機溶劑比例，以及加入成膜添加劑、阻燃添加劑、防過充添加劑、穩(wěn)定劑、潤濕劑等功能添加劑，使采用本電解液的鋰離子電池具有高的比容量及優(yōu)異的安全性能、循環(huán)壽命和高溫性能，使其更易于推廣及應用。
本發(fā)明的技術解決方案是它包含了鋰鹽、非水有機溶劑，還含有占電解液總重量百分比的0.5％～7％成膜添加劑、0％～15％的阻燃添加劑、2％～10％的防過充添加劑、0.01％～2％穩(wěn)定劑、0.01％～1％潤濕劑； 所述潤濕劑選自非離子型表面活性劑中的任何一種或幾種，其中氟碳類表面活性劑中的氟代烷基磺酸、氟代烷基磺酸鋰、氟代烷基磷酸酯、氟代壬氧基苯磺酸鈉、氟代壬氧基苯磺酸鋰或氟代聚氧乙烯醚中的任何一種或幾種，其中氟代可以為全氟代或部分氟代，上述物質的烷基為C4～C10。
以上本發(fā)明所述的非水有機溶劑選自碳酸酯及其鹵代衍生物、羧酸酯、硫酸酯中的任何一種或幾種；所述的鋰鹽選自LiPF6、LiBF4、LiBOB或LiODFB中的任何一種或幾種組合，含量為0.9mol/L～1.5mol/L。
以上所述的碳酸酯及其鹵代衍生物選自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯，碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、氯代碳酸乙烯酯、氯代碳酸丙烯酯、二氯代碳酸丙烯酯、三氯代碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸丙烯酯、二氟代碳酸丙烯酯或三氟代碳酸丙烯酯中的任何一種或幾種；所述的羧酸酯選自甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯或丁酸乙酯中的任何一種或幾種；所述的硫酸酯選自亞硫酸乙烯酯、亞硫酸丙烯酯或亞硫酸丁烯酯中的一種或幾種。
本發(fā)明所述的成膜添加劑選自碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯、1，3-磺酸丙內酯、1，4-磺酸丁內酯、乙烯砜、二苯砜、馬來酐、乙酸酐、三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯、三(三甲基硅烷)亞磷酸酯或N，N′-二甲基三氟乙酰胺中的任何一種或幾種；所述阻燃添加劑選自有機磷化合物及其衍生物如磷酸三甲酯、甲基磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、磷腈及其衍生物如六氯環(huán)三磷腈、三鄰苯二胺基環(huán)三磷腈中的任何一種或幾種組合；所述的防過充添加劑選自苯醚及其鹵代衍生物、苯基化合物、烷基苯環(huán)衍生物、鹵代苯環(huán)衍生物、噻吩、呋喃或金屬茂合物中的任何一種或幾種組合。
以上所述的穩(wěn)定劑選自胺類的三乙胺、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙醇胺、丁二酰亞胺、馬來酰亞胺、N，N′-二異丙基碳酰亞胺、N，N′-二環(huán)己基碳酰亞胺、N，N′-二異丙基碳酰亞胺或二(三甲基硅基)碳酰二亞胺中的一種或幾種；或者是烷基硅氮烷類的七甲基二硅氮烷、六甲基二硅氮烷、六苯基環(huán)三硅氮烷或八甲基環(huán)四硅氮烷一種或幾種；異氰酸酯類六亞甲基二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、氯磺酰異氰酸酯或對甲基苯磺酰異氰酸酯中的任何一種或幾種。
使用了本發(fā)明電解液的電池是包含了正極、負極、隔膜、鋁塑復合膜包裝袋、正負極耳及電解液；其中該電池正極為93％～96％的正極活性物質、1％～3％導電劑、2％～4％粘結劑；電池負極為94％～97％的負極活性物質、0％～2％導電劑、2％～4％粘結劑；其中正極活性物質選自LiNixCo1-xO2、LiNixMnyCo1-x-yO2、LiCoO2中的一種或幾種非晶體的混合物，其中x≥0.5，其中LiNixCo1-xO2中x優(yōu)選0.8～0.7，其中LiNixMnyCo1-x-yO2中x≥0.5、y≤0.3，Ni∶Mn∶Co的比例優(yōu)選8∶1∶1～5∶3∶2；負極活性物質選自天然石墨、人造石墨、復合及中間相碳微球的一種或幾種組合；導電劑選自乙炔墨、石墨、碳納米管或氣相生長碳纖維(VGCF)中的一種或幾種組合；粘結劑選自聚偏氟乙烯(PVDF)、羧甲基纖維素(CMC)、丁苯橡膠(SBR)或聚四氟乙烯(PTFE)中的一種或幾種組合。
以上本發(fā)明電池的制備方法是 A、正極為將正極活性物質、導電劑、粘結劑混合，用溶劑配制成粘度4000～6000cps的漿料，將漿料涂覆在10～20μm厚的鋁箔集流體上，干燥對輥成正電極，剪切制成正極小片，用激光焊接將正極小片與正極極耳焊接在一起； B、負極為將負極活性物質、導電劑、粘結劑混合，用溶劑配制成漿料，將漿料涂覆在5～15μm厚的銅箔集流體上，干燥對輥成正電極，剪切制成負極小片，用點焊機接將負極小片與負極極耳焊接在一起； C、用聚丙烯和聚乙烯的復合膜作為隔膜卷繞成電芯，放入電池外殼內，注入上述電解液并封口及進行化成處理。
本發(fā)明的優(yōu)點是 a、電池選用高容量的高Ni正極材料做為正極主要活性物質，負極選用高比容量的天然石墨作主要活性物質提高了電池的容量10％以上，利用特別的制備方法使高Ni含量的正極能穩(wěn)定工作，而且降低了電池的成本； b、導電劑選用碳納米管及VGCF等材料，從而提高了電極的導電性； c、電解液選用高沸點非水有機溶劑的選取，可以提高電解液的耐高溫和濫用狀態(tài)下的穩(wěn)定性能；加入成膜添加劑可以在電池的正負極表面形成保護膜，阻止正負極材料與電解液的接觸，抑制電解液在正負極表面的分解，提高電池高溫下的穩(wěn)定性；加入阻燃添加劑和防過充添加劑可以解決電池在濫用狀態(tài)下的安全問題；加入潤濕劑可以加速電解液對高容量電芯內部的滲透，并提高了電極界面的相容性，進而提高鋰離子電池的充放電效率；加入穩(wěn)定添加劑可以協(xié)同作用阻止鋰鹽的分解以及酸度的升高，進而提高電解液的儲存時間和電池的循環(huán)及高溫穩(wěn)定性。多種功能添加劑的加入，協(xié)同作用使上述高容量鋰離子電池能充分發(fā)揮高比容量和具有優(yōu)異的安全性能、高溫性能和循環(huán)壽命。



圖1為實施例1、實施例2、實施例3、實施例4、實施例5、對比例1電池的容量和循環(huán)性能對比。
圖2為實施例6、實施例7、實施例8、實施例9、實施例10、對比例2電解液，制備成高容量鋰離子電池的容量和循環(huán)性能對比。
圖3為實施例6、實施例7、實施例8、實施例9、實施例10、對比例2電解液，制備成高容量鋰離子電池高溫60℃下滿天儲存7天后的放電容量對比。

具體實施例方式 實施例1 下面結合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
本發(fā)明電解液的電池是包含了正極、負極、隔膜、鋁塑復合膜包裝袋、正負極耳及電解液；其中該電池正極為93％～96％的正極活性物質、1％～3％導電劑、2％～4％粘結劑；電池負極為94％～97％的負極活性物質、0％～2％導電劑、2％～4％粘結劑；其中正極活性物質選自LiNixCo1-xO2、LiNixMnyCo1-x-yO2中的一種或幾種非晶體的混合物或/與LiCoO2任意比例組合，其中x≥0.5，其中LiNixCo1-xO2中x優(yōu)選0.8～0.7，其中LiNixMnyCo1-x-yO2中x≥0.5、y≤0.3，Ni∶Mn∶Co的比例優(yōu)選8∶1∶1～5∶3∶2；負極活性物質選自天然石墨、人造石墨、復合及中間相碳微球的一種或幾種組合；導電劑選自乙炔墨、石墨、碳納米管或氣相生長碳纖維(VGCF)中的一種或幾種組合；粘結劑選自聚偏氟乙烯(PVDF)、羧甲基纖維素(CMC)、丁苯橡膠(SBR)或聚四氟乙烯(PTFE)中的一種或幾種組合。
對比例1 正極制備將溶劑NMP1800g加入漿料罐中邊攪拌邊緩慢加入50g PVDF，攪拌1H后緩慢加入20g乙炔黑和20g VGCF攪拌1H，再取1800g的LiCoO2邊攪拌邊緩慢加入，直到無干粉后，開高速攪拌2H后加NMP(N-甲基吡咯烷酮)調節(jié)漿料粘度4000～6000cps，用150目篩網過濾漿料。將配制好的漿料涂覆在15μm厚的鋁箔集流體上，干燥后對輥成正電極，剪切制成正極小片，用激光焊機將正極小片與正極極耳焊接在一起。
負極制備 將純水800g加入漿料罐中邊攪拌邊緩慢加入13g CMC，攪拌1H后緩慢加入8g VGCF攪拌1H，再取800g的天然石墨邊攪拌邊緩慢加入，直到無干粉后，開高速攪拌2H后加入12gSBR(丁苯橡膠)繼續(xù)高速攪拌30min，加水調節(jié)漿料粘度2000～3000cps，用100目篩網過濾漿料。將配制好的漿料涂覆在10μm厚的銅箔集流體上，干燥后對輥成負電極，剪切制成負極小片，用點焊機將負極小片與負極極耳焊接在一起。
將上述加工的正負極，用聚丙烯和聚乙烯的復合膜作為隔膜卷繞成電芯，放入鋁塑復合膜包裝袋內，注入實施例6的電解液并熱壓封口，制成053048型軟包裝鋰離子電池。對其進行化成處理后根據《GB/T 18287-2000蜂窩電話用鋰離子電池總規(guī)范》測試其容量及循環(huán)性能。
實施例1～5 制備方法與對比例1相同，只是對應正極制備有如下表變動
制備所得的電池也根據《GB/T 18287-2000蜂窩電話用鋰離子電池總規(guī)范》測試其容量及循環(huán)性能。
對比例2 將作為鋰鹽的LiPF6溶于碳酸乙烯及循環(huán)性能酯(EC)/碳酸二甲酯(DMC)/碳酸甲乙酯(EMC)(質量比為1/1/1)的混合溶劑中得到溶液，其中LiPF6的濃度為1.0M。即制得電解液。將該電解液加進實施例1的電池中然后根據《GB/T18287-2000蜂窩電話用鋰離子電池總規(guī)范》測試其容量及循環(huán)性能。
實施例6 將作為鋰鹽的LiBF4和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)/丁酸乙酯(EB)(質量比為20/10/10/40/20)的混合溶劑中得到溶液，其中LiBF4的濃度為0.2M，LiPF6的濃度為1M。然后在該溶液中按電解液總重量的1％加入碳酸亞乙烯酯(VC)，電解液總重量的0.5％加入碳酸乙烯亞乙酯(VEC)，按電解液總重量的5％加入1，3-磺酸丙內酯(1，3-PS)，按電解液總重量的0.1％加入乙醇胺，按電解液總重量的5％加入聯(lián)苯，即制得電解液。將該電解液加進實施例1的電池中然后根據《GB/T 18287-2000蜂窩電話用鋰離子電池總規(guī)范》測試其容量及循環(huán)性能。
實施例7 將作為鋰鹽的LiBOB和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)/丁酸乙酯(EB)(質量比為20/10/10/40/20)的混合溶劑中得到溶液，其中LiBOB的濃度為0.2M，LiPF6的濃度為1M。然后在該溶液中按電解液總重量的1％加入碳酸亞乙烯酯(VC)，電解液總重量的0.5％加入碳酸乙烯亞乙酯(VEC)，按電解液總重量的5％加入1，3-磺酸丙內酯(1，3-PS)，按電解液總重量的0.1％加入乙醇胺，按電解液總重量的5％加入聯(lián)苯，即制得電解液。將該電解液加進實施例1的電池中然后根據《GB/T 18287-2000蜂窩電話用鋰離子電池總規(guī)范》測試其容量及循環(huán)性能。
實施例8 將作為鋰鹽的LiODFB和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)/丁酸乙酯(EB)(質量比為20/10/10/40/20)的混合溶劑中得到溶液，其中LiODFB的濃度為0.2M，LiPF6的濃度為1M。然后在該溶液中按電解液總重量的1％加入碳酸亞乙烯酯(VC)，電解液總重量的0.5％加入碳酸乙烯亞乙酯(VEC)，按電解液總重量的5％加入1，3-磺酸丙內酯(1，3-PS)，按電解液總重量的0.1％加入乙醇胺，按電解液總重量的5％加入聯(lián)苯，即制得電解液。將該電解液加進實施例1的電池中然后根據《GB/T 18287-2000蜂窩電話用鋰離子電池總規(guī)范》測試其容量及循環(huán)性能。
實施例9 將作為鋰鹽的LiBF4、LiODFB和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)/丁酸乙酯(EB)(質量比為20/10/10/40/20)的混合溶劑中得到溶液，其中LiODFB的濃度為0.1M，LiBF4的濃度為0.2M，LiPF6的濃度為1M。然后在該溶液中按電解液總重量的1％加入碳酸亞乙烯酯(VC)，電解液總重量的0.5％加入碳酸乙烯亞乙酯(VEC)，按電解液總重量的5％加入1，3-磺酸丙內酯(1，3-PS)，按電解液總重量的0.1％加入乙醇胺，按電解液總重量的5％加入聯(lián)苯，即制得電解液。將該電解液加進實施例1的電池中然后根據《GB/T 18287-2000蜂窩電話用鋰離子電池總規(guī)范》測試其容量及循環(huán)性能。
實施例10 將作為鋰鹽的LiBF4、LiBOB和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)/丁酸乙酯(EB)(質量比為20/10/10/40/20)的混合溶劑中得到溶液，其中LiBOB的濃度為0.1M，LiBF4的濃度為0.2M，LiPF6的濃度為1M。然后在該溶液中按電解液總重量的1％加入碳酸亞乙烯酯(VC)，電解液總重量的0.5％加入碳酸乙烯亞乙酯(VEC)，按電解液總重量的5％加入1，3-磺酸丙內酯(1，3-PS)，按電解液總重量的0.1％加入乙醇胺，按電解液總重量的5％加入聯(lián)苯，即制得電解液。
實施例11 將作為鋰鹽的LiBF4和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)/丙酸乙酯(EP)(質量比為20/10/10/40/20)的混合溶劑中得到溶液，其中LiBF4的濃度為0.2M，LiPF6的濃度為1M。然后在該溶液中按電解液總重量的1％加入碳酸亞乙烯酯(VC)，電解液總重量的0.5％加入碳酸乙烯亞乙酯(VEC)，按電解液總重量的5％加入1，3-磺酸丙內酯(1，3-PS)，按電解液總重量的0.1％加入乙醇胺，按電解液總重量的5％加入聯(lián)苯，即制得電解液。
實施例12 將作為鋰鹽的LiBF4和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)/丁酸乙酯(EB)/氟化碳酸乙烯酯(FEC)(質量比為15/10/10/40/20/5)的混合溶劑中得到溶液，其中LiBF4的濃度為0.2M，LiPF6的濃度為1M。然后在該溶液中按電解液總重量的1％加入碳酸亞乙烯酯(VC)，電解液總重量的0.5％加入碳酸乙烯亞乙酯(VEC)，按電解液總重量的5％加入1，3-磺酸丙內酯(1，3-PS)，按電解液總重量的0.1％加入乙醇胺，按電解液總重量的5％加入聯(lián)苯，即制得電解液。
實施例13 將作為鋰鹽的LiBF4和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)/丁酸乙酯(EB)/三氟代碳酸丙烯酯(F3PC)(質量比為15/10/10/40/20/5)的混合溶劑中得到溶液，其中LiBF4的濃度為0.2M，LiPF6的濃度為1M。然后在該溶液中按電解液總重量的1％加入碳酸亞乙烯酯(VC)，電解液總重量的0.5％加入碳酸乙烯亞乙酯(VEC)，按電解液總重量的5％加入1，3-磺酸丙內酯(1，3-PS)，按電解液總重量的0.1％加入乙醇胺，按電解液總重量的5％加入聯(lián)苯，即制得電解液。
實施例14 將作為鋰鹽的LiBF4和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)/硫酸丁烯酯(BS)(質量比為20/10/10/40/20)的混合溶劑中得到溶液，其中LiBF4的濃度為0.2M，LiPF6的濃度為1M。然后在該溶液中按電解液總重量的1％加入碳酸亞乙烯酯(VC)，電解液總重量的0.5％加入碳酸乙烯亞乙酯(VEC)，按電解液總重量的5％加入1，3-磺酸丙內酯(1，3-PS)，按電解液總重量的0.1％加入乙醇胺，按電解液總重量的5％加入聯(lián)苯，即制得電解液。
實施例15 將作為鋰鹽的LiBF4和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)(質量比為30/10/10/50)的混合溶劑中得到溶液，其中LiBF4的濃度為0.2M，LiPF6的濃度為1M。然后在該溶液中按電解液總重量的1％加入碳酸亞乙烯酯(VC)，電解液總重量的0.5％加入碳酸乙烯亞乙酯(VEC)，按電解液總重量的5％加入1，3-磺酸丙內酯(1，3-PS)，按電解液總重量的0.1％加入乙醇胺，按電解液總重量的5％加入聯(lián)苯，即制得電解液。
實施例16 將作為鋰鹽的LiBF4和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)/丁酸乙酯(EB)(質量比為20/10/10/50/10)的混合溶劑中得到溶液，其中LiBF4的濃度為0.2M，LiPF6的濃度為1M。然后在該溶液中按電解液總重量的1％加入碳酸亞乙烯酯(VC)，電解液總重量的0.5％加入碳酸乙烯亞乙酯(VEC)，電解液總重量的1％加入乙烯砜(VS)，按電解液總重量的5％加入1，3-磺酸丙內酯(1，3-PS)，按電解液總重量的0.1％加入乙醇胺，按電解液總重量的5％加入聯(lián)苯，即制得電解液。
實施例17 將作為鋰鹽的LiBF4和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)/丁酸乙酯(EB)(質量比為20/10/10/50/10)的混合溶劑中得到溶液，其中LiBF4的濃度為0.2M，LiPF6的濃度為1M。然后在該溶液中按電解液總重量的1％加入碳酸亞乙烯酯(VC)，電解液總重量的0.5％加入碳酸乙烯亞乙酯(VEC)，電解液總重量的1％加入乙烯砜(VS)，按電解液總重量的3％加入1，4-磺酸丁內酯(1，4-BS)，按電解液總重量的0.1％加入乙醇胺，按電解液總重量的5％加入聯(lián)苯，即制得電解液。
實施例18 將作為鋰鹽的LiBF4和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)(質量比為30/10/10/50)的混合溶劑中得到溶液，其中LiBF4的濃度為0.2M，LiPF6的濃度為1M。然后在該溶液中按電解液總重量的1％加入碳酸亞乙烯酯(VC)，電解液總重量的0.5％加入三(三甲基硅烷)磷酸酯(TMSP)，按電解液總重量的5％加入1，3-磺酸丙內酯(1，3-PS)，按電解液總重量的0.1％加入乙醇胺，按電解液總重量的5％加入聯(lián)苯，即制得電解液。
實施例19 將作為鋰鹽的LiBF4和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)(質量比為30/10/10/50)的混合溶劑中得到溶液，其中LiBF4的濃度為0.2M，LiPF6的濃度為1M。然后在該溶液中按電解液總重量的1.5％加入碳酸亞乙烯酯(VC)，電解液總重量的0.5％加入馬來酐(MA)，按電解液總重量的5％加入1，3-磺酸丙內酯(1，3-PS)，按電解液總重量的0.1％加入乙醇胺，按電解液總重量的5％加入聯(lián)苯，即制得電解液。
實施例20 將作為鋰鹽的LiBF4和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)(質量比為30/10/10/50)的混合溶劑中得到溶液，其中LiBF4的濃度為0.2M，LiPF6的濃度為1M。然后在該溶液中按電解液總重量的1％加入碳酸亞乙烯酯(VC)，電解液總重量的2％加入N，N′-二甲基三氟乙酰胺，按電解液總重量的5％加入1，3-磺酸丙內酯(1，3-PS)，按電解液總重量的0.1％加入乙醇胺，按電解液總重量的5％加入聯(lián)苯，即制得電解液。
實施例21 將作為鋰鹽的LiBF4和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)(質量比為30/10/10/50)的混合溶劑中得到溶液，其中LiBF4的濃度為0.2M，LiPF6的濃度為1M。然后在該溶液中按電解液總重量的1.5％加入碳酸亞乙烯酯(VC)，電解液總重量的0.5％加入碳酸乙烯亞乙酯(VEC)，電解液總重量的0.5％加入三(三甲基硅烷)磷酸酯(TMSP)，按電解液總重量的5％加入1，3-磺酸丙內酯(1，3-PS)，按電解液總重量的0.1％加入乙醇胺，按電解液總重量的6％加入甲苯，即制得電解液。
實施例22 將作為鋰鹽的LiBF4和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)(質量比為30/10/10/50)的混合溶劑中得到溶液，其中LiBF4的濃度為0.2M，LiPF6的濃度為1M。然后在該溶液中按電解液總重量的1.5％加入碳酸亞乙烯酯(VC)，電解液總重量的0.5％加入碳酸乙烯亞乙酯(VEC)，電解液總重量的0.5％加入三(三甲基硅烷)磷酸酯(TMSP)，按電解液總重量的5％加入1，3-磺酸丙內酯(1，3-PS)，按電解液總重量的0.1％加入乙醇胺，按電解液總重量的2％加入甲苯，按電解液總重量的5％加入苯甲醚，按電解液總重量的0.1％加入全氟辛基磺酰氟，即制得電解液。
實施例23 將作為鋰鹽的LiBF4和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)(質量比為30/10/10/50)的混合溶劑中得到溶液，其中LiBF4的濃度為0.2M，LiPF6的濃度為1M。然后在該溶液中按電解液總重量的1.5％加入碳酸亞乙烯酯(VC)，電解液總重量的0.5％加入碳酸乙烯亞乙酯(VEC)，電解液總重量的0.5％加入三(三甲基硅烷)磷酸酯(TMSP)，按電解液總重量的5％加入1，3-磺酸丙內酯(1，3-PS)，按電解液總重量的0.1％加入三乙胺，按電解液總重量的2％加入甲苯，按電解液總重量的5％加入苯甲醚，按電解液總重量的0.01％加入七甲基二硅氮烷，按電解液總重量的0.5％加入苯基異氰酸酯，即制得電解液。
實施例24 將作為鋰鹽的LiBF4和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)(質量比為30/10/10/50)的混合溶劑中得到溶液，其中LiBF4的濃度為0.2M，LiPF6的濃度為1M。然后在該溶液中按電解液總重量的1.5％加入碳酸亞乙烯酯(VC)，電解液總重量的0.5％加入碳酸乙烯亞乙酯(VEC)，電解液總重量的0.5％加入三(三甲基硅烷)磷酸酯(TMSP)，按電解液總重量的5％加入1，3-磺酸丙內酯(1，3-PS)，按電解液總重量的0.1％加入三乙胺，按電解液總重量的2％加入甲苯，按電解液總重量的5％加入甲醚，按電解液總重量的0.01％加入七甲基二硅氮烷，按電解液總重量的0.5％加入苯基異氰酸酯，即制得電解液。
實施例25 將作為鋰鹽的LiBF4和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)(質量比為30/10/10/50)的混合溶劑中得到溶液，其中LiBF4的濃度為0.2M，LiPF6的濃度為1M。然后在該溶液中按電解液總重量的1.5％加入碳酸亞乙烯酯(VC)，電解液總重量的0.5％加入碳酸乙烯亞乙酯(VEC)，電解液總重量的0.5％加入三(三甲基硅烷)磷酸酯(TMSP)，按電解液總重量的5％加入1，3-磺酸丙內酯(1，3-PS)，按電解液總重量的0.05％加入三乙胺，按電解液總重量的5％加入甲苯，按電解液總重量的5％加入六氯環(huán)三磷腈，按電解液總重量的0.01％加入七甲基二硅氮烷，按電解液總重量的0.5％加入苯基異氰酸酯，即制得電解液。
權利要求
1.一種高容量鋰離子電解液，其特征在于它包含了鋰鹽、非水有機溶劑，還含有占電解液總重量百分比的0.5％～7％成膜添加劑、0％～15％的阻燃添加劑、2％～10％的防過充添加劑、0.01％～2％穩(wěn)定劑、0.01％～1％潤濕劑；
所述潤濕劑選自非離子型表面活性劑中的任何一種或幾種，其中氟碳類表面活性劑中的氟代烷基磺酸、氟代烷基磺酸鋰、氟代烷基磷酸酯、氟代壬氧基苯磺酸鈉、氟代壬氧基苯磺酸鋰或氟代聚氧乙烯醚中的任何一種或幾種，其中氟代可以為全氟代或部分氟代，上述物質的烷基為C4～C10。
2.根據權利要求1所述的一種高容量鋰離子電解液，其特征是非水有機溶劑選自碳酸酯及其鹵代衍生物、羧酸酯、硫酸酯中的任何一種或幾種；所述的鋰鹽選自LiPF6、LiBF4、LiBOB或LiODFB中的任何一種或幾種組合，含量為0.9mol/L～1.5mol/L。
3.根據權利要求2所述的一種高容量鋰離子電解液，其特征是所述的碳酸酯及其鹵代衍生物選自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯，碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、氯代碳酸乙烯酯、氯代碳酸丙烯酯、二氯代碳酸丙烯酯、三氯代碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸丙烯酯、二氟代碳酸丙烯酯或三氟代碳酸丙烯酯中的任何一種或幾種；所述的羧酸酯選自甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯或丁酸乙酯中的任何一種或幾種；所述的硫酸酯選自亞硫酸乙烯酯、亞硫酸丙烯酯或亞硫酸丁烯酯中的一種或幾種。
4.根據權利要求1所述的一種高容量鋰離子電解液，其特征是所述的成膜添加劑選自碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯、1，3-磺酸丙內酯、1，4-磺酸丁內酯、乙烯砜、二苯砜、馬來酐、乙酸酐、三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯、三(三甲基硅烷)亞磷酸酯或N，N′-二甲基三氟乙酰胺中的任何一種或幾種；所述阻燃添加劑選自有機磷化合物及其衍生物如磷酸三甲酯、甲基磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、磷腈及其衍生物如六氯環(huán)三磷腈、三鄰苯二胺基環(huán)三磷腈中的任何一種或幾種組合；所述的防過充添加劑選自苯醚及其鹵代衍生物、苯基化合物、烷基苯環(huán)衍生物、鹵代苯環(huán)衍生物、噻吩、呋喃或金屬茂合物中的任何一種或幾種組合。
5.根據權利要求1所述的一種高容量鋰離子電解液，其特征是所述的穩(wěn)定劑選自胺類的三乙胺、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙醇胺、丁二酰亞胺、馬來酰亞胺、N，N′-二異丙基碳酰亞胺、N，N′-二環(huán)己基碳酰亞胺、N，N′-二異丙基碳酰亞胺或二(三甲基硅基)碳酰二亞胺中的一種或幾種；或者是烷基硅氮烷類的七甲基二硅氮烷、六甲基二硅氮烷、六苯基環(huán)三硅氮烷或八甲基環(huán)四硅氮烷一種或幾種；異氰酸酯類六亞甲基二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、氯磺酰異氰酸酯或對甲基苯磺酰異氰酸酯中的任何一種或幾種。
6.使用權利要求1所述電解液的一種高容量鋰離子電池，其特征是該電池包含了正極、負極、隔膜、鋁塑復合膜包裝袋、正負極耳及電解液；其中該電池正極為93％～96％的正極活性物質、1％～3％導電劑、2％～4％粘結劑；電池負極為94％～97％的負極活性物質、0％～2％導電劑、2％～4％粘結劑；其中正極活性物質選自LiNixCo1-xO2、LiNixMnyCo1-x-yO2、LiCoO2中的一種或幾種非晶體的混合物，其中x≥0.5，其中LiNixCo1-xO2中x優(yōu)選0.8～0.7，其中LiNixMnyCo1-x-yO2中x≥0.5、y≤0.3，Ni∶Mn∶Co的比例優(yōu)選8∶1∶1～5∶3∶2；負極活性物質選自天然石墨、人造石墨、復合及中間相碳微球的一種或幾種組合；導電劑選自乙炔墨、石墨、碳納米管或氣相生長碳纖維(VGCF)中的一種或幾種組合；粘結劑選自聚偏氟乙烯(PVDF)、羧甲基纖維素(CMC)、丁苯橡膠(SBR)或聚四氟乙烯(PTFE)中的一種或幾種組合。
7.根據權利要求6所述的一種高容量鋰離子電池的制備方法，其特征是
A、正極為將導電劑、粘結劑混合攪拌0.5～1.5小時后，再將正極活性物質加入上述混合物中直到無干粉，然后高速攪拌1～3小時，用溶劑配制成粘度4000～6000cps的漿料，將漿料涂覆在10～20μm厚的鋁箔集流體上，干燥對輥成正電極，剪切制成正極小片，用激光焊接將正極小片與正極極耳焊接在一起；
B、負極為將導電劑、粘結劑混合攪拌0.5～1.5小時后，再將正極活性物質加入上述混合物中直到無干粉，然后高速攪拌1～3小時，用溶劑配制成漿料后繼續(xù)高速攪拌15～60分鐘，將漿料涂覆在5～15μm厚的銅箔集流體上，干燥對輥成正電極，剪切制成負極小片，用點焊機接將負極小片與負極極耳焊接在一起；
C、用聚丙烯和聚乙烯的復合膜作為隔膜卷繞成電芯，放入電池外殼內，注入上述電解液并封口及進行化成處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高容量鋰離子電解液、電池以及電池的制備方法，具體地說是高容量鋰離子電解液，以及使用該種電解液的電池和電池的制備方法。它公開了該電解液包含了鋰鹽、非水有機溶劑，還含有占電解液總重量百分比的0.5％～7％成膜添加劑、0％～15％的阻燃添加劑、2％～10％的防過充添加劑、0.01％～2％穩(wěn)定劑、0.01％～1％潤濕劑；它使高Ni含量的正極能穩(wěn)定工作，而且降低了電池的成本多種功能添加劑的加入，協(xié)同作用使上述高容量鋰離子電池能充分發(fā)揮高比容量和具有優(yōu)異的安全性能、高溫性能和循環(huán)壽命。
文檔編號H01M4/62GK101771167SQ20101010908
公開日2010年7月7日 申請日期2010年2月5日 優(yōu)先權日2010年2月5日
發(fā)明者蔣靈, 劉建生, 張利萍, 李釗, 李永坤 申請人:九江天賜高新材料有限公司