一種鋰離子電池的電解液及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋰離子電池的電解液，所述電解液由電解質(zhì)、有機溶劑與添加劑組成，所述添加劑由以下以電解液總重量為基準(zhǔn)的成分組成：5-6.5%的4,5-二乙基碳酸亞乙烯酯、0.5-3.5%的4-甲基-5-丙基碳酸亞乙烯酯、3-5.2%的亞硫酸丙烯酯及0.01-0.45%的甲基叔丁基醚。電解液采用四溶劑體系，使得電解液具有合適的介電常數(shù)和粘度；加入四種功能添加劑，形成致密穩(wěn)定的SEI膜，同時改善高溫SEI膜在高溫下的穩(wěn)定性，提高了電解液的耐高溫性能；電解液電導(dǎo)率較高，可以有效提高磷酸鐵鋰動力電池的倍率及功率特性；鋰離子動力電池在高溫狀態(tài)下儲存，容量保持率與容量恢復(fù)率高，循環(huán)性能優(yōu)良。
【專利說明】—種鋰離子電池的電解液及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰離子電池【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種鋰離子動力電池的電解液及其應(yīng)用。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]鋰離子電池由于能量密度大、工作電壓高、循環(huán)長壽命長、高功率、環(huán)境友好等優(yōu)點，成為目前新能源領(lǐng)域研究的熱點。隨著鋰離子電池的迅猛發(fā)展以及電動汽車對大容量鋰離子電池的需求，迫切需要開發(fā)具有高安全性、高容量、高功率，長壽命及環(huán)保的鋰離子動力電池。磷酸鐵鋰動力電池具有工作電壓高、比容量高、循環(huán)壽命長，價格低廉及環(huán)境友好等優(yōu)點，逐漸在鋰離子動力電池市場占據(jù)主導(dǎo)地位。
[0004]電解液作為電池的重要組成部分，在鋰離子電池的正、負極之間起著輸送鋰離子的作用，號稱鋰離子電池的“血液”。它對電池的比容量、工作溫度范圍、循環(huán)效率和安全性能等至關(guān)重要的作用；選擇合適的電解液是獲得高能量密度、長循環(huán)壽命和安全性良好的鋰離子二次電池的關(guān)鍵，因此在開發(fā)出滿足磷酸鐵鋰動力電池需求的電解液非常重要；目前磷酸鐵鋰動力電池存在高溫下容量損失迅速，循環(huán)性能差，不能滿足動力電池經(jīng)常處于高溫(大于45°C)條件下工作的需要；為滿足上述需求，開發(fā)滿足磷酸鐵鋰動力電池在高溫條件下工作的電解液，高溫電解液的開發(fā)傾向于優(yōu)化溶劑的組成及加入合適的添加劑，從而提高電解液的耐氧化、耐高溫性能，改善磷酸鐵鋰動力電池在高溫下的循環(huán)性能。
[0005]中國專利公布號CN 102324563 A，公布日2012年I月18日，名稱為鋰離子電池電解液及鋰離子電池，該申請案公開了鋰離子電池電解液以及使用該電解液的鋰離子電池，所述電解液各組分重量份分別為:鋰鹽10份，有機溶劑55-80份，添加劑0.4-2份；其中鋰鹽為六氟磷酸鋰，有機溶劑為乙烯碳酸酯和二乙基碳酸酯，添加劑包括六甲基二硅胺烷。其不足之處在于，鋰離子電池在高溫環(huán)境下容量損失迅速，循環(huán)性能差。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于為了解決鋰離子電池在高溫環(huán)境下容量損失迅速，循環(huán)性能差的缺陷而提供一種在高溫環(huán)境下容量保持率高，循環(huán)性能好的鋰離子電池的電解液。
[0008]本發(fā)明的另一個目的是提供一種鋰離子動力電池的電解液的應(yīng)用。
[0009]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種鋰離子電池的電解液，所述電解液由電解質(zhì)、有機溶劑與添加劑組成，所述添加劑由以下以電解液總重量為基準(zhǔn)的成分組成:5-6.5%的4，5-二乙基碳酸亞乙烯酯、0.5-3.5%的4-甲基-5-丙基碳酸亞乙烯酯、3-5.2%的亞硫酸丙烯酯及0.01-0.45%的甲基叔丁基醚。在本技術(shù)方案中，使用4，5-二乙基碳酸亞乙烯酯、4-甲基-5-丙基碳酸亞、亞硫酸丙烯酯與甲基叔丁基醚作為添加劑，形成了致密穩(wěn)定的SEI膜，而三種物質(zhì)的添加改善了高溫SEI膜在高溫下的穩(wěn)定性，提高了電解液的耐高溫性能。
[0010]作為優(yōu)選，所述電解質(zhì)為六氟磷酸鋰，電解液中電解質(zhì)的濃度為2.5-3mol/L。在本技術(shù)方案中，電解質(zhì)六氟磷酸鋰的濃度為2.5-3mol/L,電解液電導(dǎo)率高，可以有效提高磷酸鐵鋰動力電池的賠率及功率特性。
[0011]作為優(yōu)選，所述有機溶劑為碳酸乙烯酯，碳酸丙烯酯，碳酸甲乙酯，碳酸二乙酯的混合液，其中，碳酸乙烯酯，碳酸丙烯酯，碳酸甲乙酯，碳酸二乙酯的體積比為
2-4:1:3-7:5-10。在本技術(shù)方案中，電解液采用四溶劑體系，使得電解液具有合適的介電常數(shù)和粘度。
[0012]本發(fā)明還提供一種鋰離子動力電池的電解液的應(yīng)用，即將本發(fā)明的電解液制作成鋰離子動力電池，包括正極、負極、隔膜和電解液，電解液為前面所描述的本發(fā)明的電解液。
[0013]由于本發(fā)明的改進在于鋰離子動力電池的電解液，因此本發(fā)明提供的鋰離子動力電池中，正極、負極、隔膜沒有特別的限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員完全可以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的教導(dǎo)來選擇所有可用的正極、負極、隔膜，結(jié)合前面對本發(fā)明的電解液的描述而實現(xiàn)本發(fā)明并達到本發(fā)明的目的。
[0014]本發(fā)明的有益效果:
1.電解液采用四溶劑體系，使得電解液具有合適的介電常數(shù)和粘度；加入四種功能添加劑，形成致密穩(wěn)定的SEI膜，同時改善高溫SEI膜在高溫下的穩(wěn)定性，提高了電解液的耐高溫性能；電解液鋰鹽濃度為2.5-3mol/L,電解液電導(dǎo)率較高，可以有效提高磷酸鐵鋰動力電池的倍率及功率特性；
2.鋰離子動力電池在高溫狀態(tài)下儲存，容量保持率與容量恢復(fù)率高，循環(huán)性能優(yōu)良。
[0015]
【具體實施方式】
[0016]以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步的解釋:
實施例1
電解液的制備:將碳酸乙烯酯，碳酸丙烯酯，碳酸甲乙酯，碳酸二乙酯按體積比2:1:3:5混合，然后向其中加入4，5-二乙基碳酸亞乙烯酯、4-甲基-5-丙基碳酸亞乙烯酯、亞硫酸丙烯酯及甲基叔丁基醚，于55°C加熱使其溶解，向其中加入電解質(zhì)六氟磷酸鋰并配成濃度為2.5mol/L的電解液；其中添加劑的單個成分占整個電解液的重量百分比為:4，5- 二乙基碳酸亞乙烯酯5%，4-甲基-5-丙基碳酸亞乙烯酯0.5%、亞硫酸丙烯酯3%，甲基叔丁基醚0.01%。
[0017]正極的制備:將95克聚偏二氟乙烯(阿托菲納公司，761#PVDF)溶解在1425克N-甲基-2吡咯烷酮(NMP)溶劑中制得粘結(jié)劑溶液，然后向溶液中加入2650克的磷酸鐵鋰(寧波英特維新材料有限公司)，充分混合均勻制得正極漿料，將該正極漿料均勻的涂布到20 μ m的鋁箔上，經(jīng)130°C干燥2小時，壓延后得到正極片。
[0018]負極的制備:將30克羥甲基纖維素CMC (江門量子高科公司，型號CMC1500)和75克丁苯橡膠(SBR)膠乳(南通申華化學(xué)公司，牌號TAIP0L1500E)溶解在1940克水中，制得粘結(jié)劑溶液，將1475克石墨(SODIFF公司商品，牌號為DAG84)加入到該粘結(jié)劑溶液中，混合均勻制得石墨負極漿料，將該負極漿料均勻涂布在12 μ m厚的銅箔上并經(jīng)130°C干燥1.5小時，壓延后得到負極片。
[0019]電池的制備:將正、負極片與20μπι后的聚丙烯隔膜卷繞成方形鋰離子電池電芯，裝入電池殼中并進行焊接，隨后將前面所制得的電解液注入到電池殼中，密封制成容量為IOAh的鋰離子動力電池。
[0020]實施例2
電解液的制備:將碳酸乙烯酯，碳酸丙烯酯，碳酸甲乙酯，碳酸二乙酯按體積比3:1:6:6混合，向其中加入4，5- 二乙基碳酸亞乙烯酯、4-甲基-5-丙基碳酸亞乙烯酯、亞硫酸丙烯酯及甲基叔丁基醚，于50°C加熱使其溶解，然后向其中加入電解質(zhì)六氟磷酸鋰并配成濃度為2.7mol/L的電解液；其中添加劑的單個成分占整個電解液的重量百分比為:4，5- 二乙基碳酸亞乙烯酯5.5%、4_甲基-5-丙基碳酸亞乙烯酯2%、亞硫酸丙烯酯4%及甲基叔丁基醚0.25%。
[0021]根據(jù)實施例1的相同方法采用本實施例制得的電解液制備出容量為IOAh的鋰離子動力電池。
[0022]實施例3
電解液的制備:將碳酸乙烯酯，碳酸丙烯酯，碳酸甲乙酯，碳酸二乙酯按體積比4:1:7:10混合，向其中加入4，5-二乙基碳酸亞乙烯酯、4-甲基-5-丙基碳酸亞乙烯酯、亞硫酸丙烯酯及甲基叔丁基醚，于60°C加熱使其溶解，然后向其中加入電解質(zhì)六氟磷酸鋰并配成濃度為3mol/L的電解液；其中添加劑的單個成分占整個電解液的重量百分比為:4，5- 二乙基碳酸亞乙烯酯6.5%、4_甲基-5-丙基碳酸亞乙烯酯3.5%、亞硫酸丙烯酯5.2%及甲基叔丁基醚0.45%。
[0023]根據(jù)實施例1的相同方法采用本實施例制得的電解液制備出容量為IOAh的鋰離子動力電池。
[0024]對比例1，與實施例1大致相同，不同之處是不加入添加劑。
[0025]對比例2，電解液中電解質(zhì)的濃度為0.8mol/L,不加入添加劑，其他成分與制作步驟與實施例2相同。
[0026]對實施例1-3與對比例1、2進行60°C存儲數(shù)據(jù)測試。
[0027]表1是測試數(shù)據(jù)對比。
[0028]表1、測試數(shù)據(jù)對比
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子電池的電解液，其特征在于，所述電解液由電解質(zhì)、有機溶劑與添加劑組成，所述添加劑由以下以電解液總重量為基準(zhǔn)的成分組成:5-6.5%的4，5-二乙基碳酸亞乙烯酯、0.5-3.5%的4-甲基-5-丙基碳酸亞乙烯酯、3-5.2%的亞硫酸丙烯酯及0.01-0.45%的甲基叔丁基醚。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池的電解液，其特征在于，所述電解質(zhì)為六氟磷酸鋰，電解液中電解質(zhì)的濃度為2.5-3mol/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鋰離子電池的電解液，其特征在于，所述有機溶劑為碳酸乙烯酯，碳酸丙烯酯，碳酸甲乙酯，碳酸二乙酯的混合液，其中，碳酸乙烯酯，碳酸丙烯酯，碳酸甲乙酯，碳酸二乙酯的體積比為2-4:1:3-7:5-10。
4.一種鋰離子電池的電解液的應(yīng)用，其特征在于，所述鋰離子電池包含有權(quán)利要求1-3之一所述的電解液。
【文檔編號】H01M10/0567GK103779606SQ201310706330
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】馬偉華, 曹長河, 潘美姿 申請人:寧波維科電池股份有限公司