一種降低鋰離子電池電化學(xué)阻抗的方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種降低鋰離子電池電化學(xué)阻抗的方法，其特征在于，所述方法在鋰離子電池電解液中添加丁二酸酐。所述電解液溶劑選自碳酸乙烯酯，碳酸丙烯酯，碳酸甲乙酯，碳酸二甲酯，碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯的兩種或兩種以上的混合物，溶劑占鋰離子電池電解液的80～90wt％。丁二酸酐能夠在電極表面形成薄且致密穩(wěn)定固體電解質(zhì)界面膜。該界面膜阻抗小，且穩(wěn)定性好。界面膜抑制了電解液溶劑在電極表面的催化氧化分解，有效的降低了電池的阻抗，提高了電池的容量保持率和循環(huán)壽命。
【專利說明】-種降低鋰離子電池電化學(xué)阻抗的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋰離子電池【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種降低以錳酸鋰材料、三元材料或鎳錳 酸鋰材料為正極的鋰離子電池電化學(xué)阻抗的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 鋰離子電池具有工作電壓高，體積小，能量效率高，循環(huán)壽命長以及無環(huán)境污染等 特點，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于日常生活的各個領(lǐng)域。在電池使用過程中，鋰離子電池不斷進行充放 電，電池的阻抗會增加。這主要是由于充放電過程中，電極表面的一些活性點處局部電壓過 高，引起電解液的分解和電極材料的破壞。電解液的分解產(chǎn)物會在電極和電解液接觸面不 斷進行累積，從而引起整個電池阻抗的增加。
[0003] 因此，改善活性電極與電解液接觸界面的性質(zhì)，來減少阻抗的增加是非常有必要 的。丁二酸酐作為電解液添加劑，在電池充放電初期，可以形成薄且致密的界面保護膜。隨 著充放電循環(huán)次數(shù)的增加，界面膜的阻抗幾乎不會增加。同時，丁二酸酐形成的界面膜可以 保護電解液不與電極直接接觸，防止電解液分解引起的電池阻抗增加。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的主要目的是針對目前鋰離子電池充電過程中阻抗增加的問題，提出在電 解液中添加丁二酸酐作為添加劑的方法，用于提高電極與電解液的界面穩(wěn)定性。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：
[0006] 本發(fā)明為一種降低鋰離子電池電化學(xué)阻抗的方法，其特征在于，在鋰離子電池電 解液中添加降低鋰離子電池電化學(xué)阻抗的功能添加劑，所述功能添加劑在鋰離子電池電解 液的質(zhì)量百分比為〇. 1% -5%。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明所述的方法，其中所述的功能添加劑為丁二酸酐。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明所述的方法，其中所述的鋰離子電池是以尖晶石錳酸鋰、三元材料或 鎳錳酸鋰材料為正極的鋰離子電池。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明所述的降低鋰離子電池電化學(xué)阻抗的方法，所述的鋰離子電池電解液 中的電解質(zhì)鋰鹽為LiPF 6, LiBF4和LiTFSI中的一種或多種，電解液溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸 丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯的兩種或兩種以上的混合 物；所述電解質(zhì)在電解液中的濃度為〇. 8-1. 5mol/L，所述電解液溶劑占鋰離子電池電解液 的 80 ?90wt %。
[0010] 本發(fā)明方法在鋰離子電池電解液中丁二酸酐作為電解液添加劑，丁二酸酐在電池 初步充放電時會發(fā)生分解，形成穩(wěn)定的電極和電解液界面膜，減少電池內(nèi)部充放電過程中 副反應(yīng)的發(fā)生。
[0011] 電池的總阻抗是主要是由電池的本體阻抗Rb，SEI膜阻抗Rsei和電荷轉(zhuǎn)移阻抗R。， 三部分組成。其中，R b和Rsei是歐姆性質(zhì)的電阻，它們結(jié)合又稱為歐姆阻抗。Rrf對應(yīng)了電 極材料和電解液表面的電化學(xué)反應(yīng)，又稱為法拉第阻抗。丁二酸酐分解形成的穩(wěn)定而致密 的界面膜，具有較小的Rsei阻抗，該阻抗不會隨電池充放電循環(huán)的進行而增加。同時，該電 池也具有較小的Rrt阻抗。因此，相對于不添加丁二酸酐的鋰離子電池，使用了丁二酸酐添 加劑的鋰離子電池總阻抗降低。
[0012] 本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明通過在電解液的中添加丁二酸酐的方法，在電極表 面形成一層穩(wěn)定的界面膜，界面膜抑制了電解液溶劑在電極表面的催化氧化分解，有效的 降低了電池的阻抗，提高了電池的容量保持率和循環(huán)壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明實施例1-3和比較例1化成后的電化學(xué)阻抗曲線。
[0014] 圖2是本發(fā)明實施例1-3和比較例1循環(huán)50次后的電化學(xué)阻抗曲線。
[0015] 圖3是本發(fā)明的實施例2和比較例1電池的循環(huán)容量和充放電效率曲線。

【具體實施方式】
[0016] 電解液的配制在充滿高純氬氣的手套箱中進行，H2O彡lppm，溫度在25°C。電解液 鋰鹽選用LiPF 6。溶劑含有碳酸乙烯酯（EC)、碳酸二乙酯（DEC)、碳酸甲乙酯（EMC)以及碳 酸亞乙烯酯（VC)添加劑。降低鋰離子電池電化學(xué)阻抗的功能添加劑選用丁二酸酐（SA)。
[0017] 具體實施例和比較例的電解液配方如表1所示。
[0018] 表1實施例1-3和比較例1的電解液配方

【權(quán)利要求】
1. 一種降低鋰離子電池電化學(xué)阻抗的方法，其特征在于，在鋰離子電池電解液中添加 降低鋰離子電池電化學(xué)阻抗的功能添加劑，所述功能添加劑在鋰離子電池電解液的質(zhì)量百 分比為0. 1% -5%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的功能添加劑為丁二酸酐。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的鋰離子電池是以尖晶石錳酸鋰、三 元材料或鎳錳酸鋰材料為正極的鋰離子電池。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的鋰離子電池電解液中的電解質(zhì)鋰 鹽為LiPF6、LiBF4和LiTFSI中的一種或多種，電解液溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸 甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯的兩種或兩種以上的混合物。
【文檔編號】H01M10/42GK104393342SQ201410642399
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】任春燕, 葉學(xué)海, 張春麗, 劉紅光, 張曉波, 于曉微 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油天津化工研究設(shè)計院, 中海油能源發(fā)展股份有限公司