專利名稱：一種倍率型鋰離子動力電池電解液及鋰離子動力電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種倍率型鋰離子動力電池電解液及其制成的鋰離子動力電池。
背景技術(shù)：
自1991年鋰離子電解液開發(fā)成功后，鋰離子電池很快進入了筆記本電腦、手機等電子信息產(chǎn)品市場，并逐步占據(jù)了主導(dǎo)地位。目前鋰離子電池電解液產(chǎn)品技術(shù)也正處于進一步的發(fā)展中。在鋰離子電池電解液研究和生產(chǎn)方面，國際上從事鋰離子電池專業(yè)電解液的研制和開發(fā)的公司主要集中在日本、德國、韓國、美國、加拿大等國家，以日本的電解液發(fā)展最快，市場份額最大。鋰離子電池具有能力密度高、循環(huán)壽命長、電壓平臺高以及無污染等優(yōu)點，以廣泛應(yīng)用于低倍率放電的手機、數(shù)碼相機、筆記本電腦以及藍牙耳機等領(lǐng)域。鋰離子電池電解液是電池的重要組成部分，在電池中承擔(dān)著正負極之間傳輸電荷的作用，它對電池的比容量、工作溫度范圍、循環(huán)效率及安全性能都至關(guān)重要。鋰離子電池一般由高純有機溶劑、電解質(zhì)鋰鹽和必要的添加劑組成。目前鋰離子電池的高功率研究應(yīng)用已經(jīng)成為熱門領(lǐng)域，電動工具、遙控飛機及汽車等高功率需求產(chǎn)品對鋰離子電池的倍率性能提出了更高的要求。目前國內(nèi)廣大電解液生產(chǎn)商主要使用的電解液是LiPF6/EC+DMC+EMC，其中LiPF6的濃度為lmol/L，EC: DMC: EMC的質(zhì)量比為1:1:1。該電解液體系具有較好的安全性能和活性物質(zhì)容量發(fā)揮，但倍率性能不夠理想，有待進一步提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種倍率型鋰離子動力電池電解液。本發(fā)明的目的還在于提供一種鋰離子動力電池。為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種倍率型鋰離子動力電池電解液，由以下成分組成:六氟磷酸鋰LiPF6、雙草酸硼酸鋰LiBOB和混合溶劑，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為lmol/1，雙草酸硼酸鋰LiBOB的濃度為0.2-0.4mol/l ;所述混合溶劑由碳酸乙烯酯EC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸二乙酯DEC和氟代碳酸乙烯酯FEC組成，其中碳酸乙烯酯EC的重量百分含量為40-50 %，碳酸甲乙酯EMC的重量百分含量為20-30 %，碳酸二乙酯DEC的重量百分含量為20-30%，氟代碳酸乙烯酯FEC的重量百分含量為3_5%。所述六氟磷酸鋰LiPF6、雙草酸硼酸鋰LiBOB、碳酸乙烯酯EC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸二乙酯DEC和氟代碳酸乙烯酯FEC均為電池級試劑，純度大于99.95 %，水分含量小于10ppm。一種鋰離子動力電池，包括電極組和電解液，所述電極組和電解液密封在電池殼體內(nèi)，所述電極組包括正極、負極和隔膜，所述電解液由以下成分組成:六氟磷酸鋰LiPF6、雙草酸硼酸鋰LiBOB和混合溶劑，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為lmol/1，雙草酸硼酸鋰LiBOB的濃度為0.2-0.4mol/l ;所述混合溶劑由碳酸乙烯酯EC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸二乙酯DEC和氟代碳酸乙烯酯FEC組成，其中碳酸乙烯酯EC的重量百分含量為40-50%，碳酸甲乙酯EMC的重量百分含量為20-30 %，碳酸二乙酯DEC的重量百分含量為20-30 %，氟代碳酸乙烯酯FEC的重量百分含量為3-5 %。鋰電池的倍率特性主要由電解液的電導(dǎo)率決定。影響鋰電池電解液電導(dǎo)率的主要因素有溶劑的粘度和比介電常數(shù)。要得到高電導(dǎo)率的電解液，最好選取介電常數(shù)大、粘度低的溶劑。本發(fā)明提供的倍率型鋰離子動力電池電解液中碳酸乙烯酯EC的粘度(40°C )為
1.9mpa.s,介電常數(shù)是85.lc/v.m,碳酸甲乙酯EMC的粘度(40°C )為0.65mpa.s,介電常數(shù)是2.9c/v.m，碳酸二乙酯DEC的粘度(40°C )為0.59mpa.S，介電常數(shù)是3.lc/v.m。本發(fā)明提供的倍率型鋰離子動力電池電解液以電導(dǎo)率較高的溶劑碳酸乙烯酯EC作為基體部分，在碳酸乙烯酯EC中再加入粘度較低的溶劑碳酸甲乙酯EMC和碳酸二乙酯DEC，使整個溶劑體系保持適當(dāng)?shù)恼扯?，具有較高電導(dǎo)率。并進一步通過調(diào)整碳酸乙烯酯EC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸二乙酯DEC的配比提高了電解液的電導(dǎo)率。雙草酸硼酸鋰LiBOB的加入可以提高電解液的電導(dǎo)率，同時可以在負極表面形成良好的SEI膜，可以提高電解液的循環(huán)性能。氟代碳酸乙烯酯FEC作為添加劑可以提高電解液電導(dǎo)率，還可改善鋰離子電池低溫放電效率。本發(fā)明提供的倍率型鋰離子動力電池電解液以提高電解液離子傳導(dǎo)能力即電導(dǎo)率的方式顯著提高了電解液的倍率性能。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的電解液具有如下優(yōu)勢:該電解液在25°C環(huán)境中，電導(dǎo)率比較高，可以達到10.5-11.8ms/cm ;1C放電比容量比較高，克容量可以達到130-150mAh/g。采用本發(fā)明提供的電解液制得的5Ah軟包鋰離子電池IC放電容量達6097mAh。在25°C環(huán)境中，12C放電容量為5975mAh，是IC放電容量的98.01%。
具體實施例方式
下面通過具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。實施例1本實施例提供的倍率型鋰離子動力電池電解液，由以下成分組成:六氟磷酸鋰LiPF6、雙草酸硼酸鋰LiBOB和混合溶劑，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為lmol/1，雙草酸硼酸鋰LiBOB的濃度為0.4mol/l ;混合溶劑由碳酸乙烯酯EC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸二乙酯DEC和氟代碳酸乙烯酯FEC組成，其中碳酸乙烯酯EC的重量百分含量為40%，碳酸甲乙酯EMC的重量百分含量為30%，碳酸二乙酯DEC的重量百分含量為25%，氟代碳酸乙烯酯FEC的重量百分含量為5%。隨機抽取20個未注液的1065132電池，于恒溫恒濕房中將這20塊電池分別注入本實施例提供的電解液，按常規(guī)方法將已注液的電池進行老化、化成、除氣、封口、分容，制得鋰離子電池。實施例2本實施例提供的倍率型鋰離子動力電池電解液，由以下成分組成:六氟磷酸鋰LiPF6、雙草酸硼酸鋰LiBOB和混合溶劑，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為lmol/1，雙草酸硼酸鋰LiBOB的濃度為0.2mol/l ;混合溶劑由碳酸乙烯酯EC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸二乙酯DEC和氟代碳酸乙烯酯FEC組成，其中碳酸乙烯酯EC的重量百分含量為50%，碳酸甲乙酯EMC的重量百分含量為20%，碳酸二乙酯DEC的重量百分含量為27%，氟代碳酸乙烯酯FEC的重量百分含量為3%。隨機抽取20個未注液的1065132電池，于恒溫恒濕房中將這20塊電池分別注入本實施例提供的電解液，按常規(guī)方法將已注液的電池進行老化、化成、除氣、封口、分容，制得鋰離子電池。實施例3本實施例提供的倍率型鋰離子動力電池電解液，由以下成分組成:六氟磷酸鋰LiPF6、雙草酸硼酸鋰LiBOB和混合溶劑，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為lmol/1，雙草酸硼酸鋰LiBOB的濃度為0.3mol/l ;混合溶劑由碳酸乙烯酯EC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸二乙酯DEC和氟代碳酸乙烯酯FEC組成，其中碳酸乙烯酯EC的重量百分含量為50%，碳酸甲乙酯EMC的重量百分含量為25%，碳酸二乙酯DEC的重量百分含量為20%，氟代碳酸乙烯酯FEC的重量百分含量為5%。隨機抽取20個未注液的1065132電池，于恒溫恒濕房中將這20塊電池分別注入本實施例提供的電解液，按常規(guī)方法將已注液的電池進行老化、化成、除氣、封口、分容，制得鋰離子電池。實施例1-實施例3中使用的原料六氟磷酸鋰LiPF6、雙草酸硼酸鋰LiBOB、碳酸乙烯酯EC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸二乙酯DEC和氟代碳酸乙烯酯FEC為電池級試劑，純度大于99.95%，水分含量小于lOppm。為便于比較，上述實施例1-3中采用的注液電池均指同一批同型號的電池，所說的同一批是指該批電池的前序生產(chǎn)工藝都一樣，而唯一不同的是注液工序中注入的電解液不同。該型號的電池中，負極為復(fù)合石墨，正極為磷酸鐵鋰。分別測試實施例1-實施例3制作的鋰離子電池的倍率性能，測試結(jié)果見表I所示。表中所得數(shù)據(jù)為每個實施例中制得的20個鋰離子電池所測數(shù)據(jù)的平均值。本發(fā)明實施例1-3提供的倍率型鋰離子動力電池電解液通過改變有機溶劑的配比，加入特殊添加劑FEC提高了電解液的電導(dǎo)率，增加了離子遷移速度，由表1中數(shù)據(jù)可以看出，在常溫狀態(tài)下以1C電流充滿電后，分別以1C、2C、5C、8C、10C、12C的電流放電，8C/1C放電，容量保持率大于98.6%，12C/1C放電，容量保持率大于98%，有效的增強了鋰離子電池的倍率性能。采用本發(fā)明實施例1-3提供的電解液制得的鋰離子電池的倍率性能優(yōu)異。表1實施例1-3制得的鋰離子電池的倍率性能測試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種倍率型鋰離子動力電池電解液，其特征在于，由以下成分組成:六氟磷酸鋰LiPF6、雙草酸硼酸鋰LiBOB和混合溶劑，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為lmol/1，雙草酸硼酸鋰LiBOB的濃度為0.2-0.4mol/l ;所述混合溶劑由碳酸乙烯酯EC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸二乙酯DEC和氟代碳酸乙烯酯FEC組成，其中碳酸乙烯酯EC的重量百分含量為40-50%，碳酸甲乙酯EMC的重量百分含量為20-30%，碳酸二乙酯DEC的重量百分含量為20-30%，氟代碳酸乙烯酯FEC的重量百分含量為3-5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倍率型鋰離子動力電池電解液，其特征在于，所述六氟磷酸鋰LiPF6、雙草酸硼酸鋰LiBOB、碳酸乙烯酯EC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸二乙酯DEC和氟代碳酸乙烯酯FEC為電池級試劑，純度大于99.95%，水分含量小于lOppm。
3.一種鋰離子動力電池，包括電極組和電解液，所述電極組和電解液密封在電池殼體內(nèi)，所述電極組包括正極、負極和隔膜，其特征在于，所述電解液為權(quán)利要求1或2所述的電解液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種倍率型鋰離子動力電池電解液，由六氟磷酸鋰LiPF6、雙草酸硼酸鋰LiBOB和混合溶劑組成，混合溶劑由碳酸乙烯酯EC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸二乙酯DEC和氟代碳酸乙烯酯FEC組成。本發(fā)明電解液以提高電解液離子傳導(dǎo)能力即電導(dǎo)率的方式顯著提高了電解液的倍率性能。本發(fā)明的電解液具有如下優(yōu)勢該電解液在25℃環(huán)境中，電導(dǎo)率比較高，可以達到10.5-11.8ms/cm；1C放電比容量比較高，克容量可以達到130-150mAh/g。采用本發(fā)明提供的電解液制得的5Ah軟包鋰離子電池1C放電容量達6097mAh。在25℃環(huán)境中，12C放電容量為5975mAh，是1C放電容量的98.01％。
文檔編號H01M10/0567GK103107357SQ20121002868
公開日2013年5月15日 申請日期2012年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月9日
發(fā)明者李世江, 侯紅軍, 楊華春, 薛旭金, 于賀華, 邵俊華, 余維海, 李云峰, 趙永鋒 申請人:多氟多化工股份有限公司