一種鋰離子電池電解液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋰二次電池技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種鋰離子電池電解液及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋰離子電池是一種新型的化學電源，因其具有能量密度大、工作電壓高、壽命長以 及無環(huán)境公害的特點，廣泛應用于數(shù)碼電子類、移動電源、電動便攜式工具、電動汽車電源 等廣品中。
[0003] 鋰離子電池電解液是鋰離子電池的重要組成部分，在鋰離子電池中承擔著在正負 極之間傳輸電荷的作用，它對鋰離子電池的容量、工作使用溫度、循環(huán)效率及安全性能等至 關(guān)重要。鋰離子電池電解液一般由高純有機溶劑、電解質(zhì)鋰鹽和必要添加劑組成。高純有 機溶劑和必要添加劑構(gòu)成的溶劑一般由高介電常數(shù)有機溶劑、低粘度有機溶劑以及添加劑 混合組成，是電解液的主體部分，與電解液的性能密切相關(guān)。電解質(zhì)鋰鹽關(guān)系著電解液的離 子電導率和電極鈍化膜的形成。
[0004] 目前廣泛使用的商用鋰離子電池電解液中含有的溶劑大部分不能形成穩(wěn)定的固 體電解質(zhì)相界面（SEI)膜，在使用過程中會和溶劑化的鋰離子共同嵌入到石墨層間，并在 高度石墨化碳電極材料表面發(fā)生分解，使石墨層發(fā)生剝離，導致鋰離子電池循環(huán)性能下降 以及倍率性能差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種與電極材料的相容特性 好，拓寬了電解液材料的溫度適應特性，可有效提高鋰二次電池的循環(huán)性能、倍率性能及溫 度適應性的鋰離子電池電解液。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種鋰離子電池電解液，由有機 溶劑、添加劑和鋰鹽組成，所述有機溶劑由溶劑A和溶劑B組成，以有機溶劑與添加劑的總 體質(zhì)量為100 %計，各組分及其質(zhì)量百分數(shù)如下：溶劑A為20 %~30 %，溶劑B為30 %~ 69. 5%，添加劑為(λ5%~50% ;
[0007] 所述溶劑Α為碳酸乙烯酯；
[0008] 所述溶劑B為碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯或碳酸二乙酯中的一種或多種；
[0009] 所述添加劑為亞硫酸酯類有機溶劑；
[0010] 所述鋰鹽在電解液中的物質(zhì)的量濃度為0. 6~1. 5mol/L。
[0011] 進一步地，所述亞硫酸酯類有機溶劑為亞硫酸乙烯酯、亞硫酸乙烯酯衍生物、亞硫 酸丙烯酯、亞硫酸丙烯酯衍生物、亞硫酸丁烯酯、亞硫酸丁烯酯衍生物、亞硫酸二甲酯、亞硫 酸二甲酯衍生物、亞硫酸二乙酯、亞硫酸二乙酯衍生物、亞硫酸甲乙酯或亞硫酸甲乙酯衍生 物中的一種。
[0012] 進一步地，所述鋰鹽為高氯酸鋰（LiC104)、六氟磷酸鋰（LiPF6)、四氟硼酸鋰 (LiBF4)、全氟烷基磺酸鋰、全氟烷基磺酸酰亞胺鋰、環(huán)狀全氟烷基雙（磺酰）亞胺鋰、全氟 烷基磺酸酰甲基鋰、有機硼酸酯鋰、有機磷酸鋰或有機鋁酸酯鋰中的一種。
[0013] 進一步地，所述全氟烷基磺酸鋰為LiCF3S03，所述全氟烷基磺酸酰亞胺鋰為 Li(CF3S02) 2N或Li(C2F5S02)具所述環(huán)狀全氟烷基雙（磺酰）亞胺鋰為LiN(RfS02) 2，所述全 氟烷基磺酸酰甲基鋰為LiC(CF3S02)3，所述有機硼酸酯鋰為雙乙酸硼酸鋰（LiBOB)或二氟 草酸硼酸鋰（LiODFB)，其中Rf為全氟烷基其中之一。
[0014] 進一步地，所述溶劑A為碳酸乙烯酯，所述溶劑B為碳酸甲乙酯，所述添加劑為亞 硫酸丁烯酯，所述鋰鹽為二氟草酸硼酸鋰，以有機溶劑和添加劑的總體質(zhì)量為100%計，其 中各組分及其質(zhì)量百分數(shù)如下：碳酸乙烯酯為23%，碳酸甲乙酯為57%，亞硫酸丁烯酯為 20%，二氟草酸硼酸鋰在電解液中物質(zhì)的量濃度為lmol/L。
[0015] 進一步地，所述亞硫酸乙烯酯的結(jié)構(gòu)式如式I所示，
[0016]
[0017] 所述亞硫酸乙烯酯衍生物的結(jié)構(gòu)式如式II所示，
[0018]
[0019] 所述亞硫酸丙烯酯的結(jié)構(gòu)式如式III所示，
[0020]
[0021] 所述亞硫酸丙烯酯衍生物的結(jié)構(gòu)式如式IV所示，
[0022]
[0023] 所述亞硫酸丁烯酯的結(jié)構(gòu)式如式V所示，
[0024]
[0025] 所述亞硫酸丁烯酯衍生物的結(jié)構(gòu)式如式VI所示，
[0026]
[0027] 所述亞硫酸二甲酯的結(jié)構(gòu)式如式W所示，
[0028]
[0029] 所述亞硫酸二甲酯衍生物的結(jié)構(gòu)式如式W所示，
[0030]
[0031] 所述亞硫酸二乙酯的結(jié)構(gòu)式如式IX所示，
[0032]
[0033] 所述亞硫酸二乙酯衍生物的結(jié)構(gòu)式如式X所示，
[0034]
[0035] 所述亞硫酸甲乙酯的結(jié)構(gòu)式如式XI所示，
[0036]
[0037] 所述亞硫酸甲乙酯衍生物的結(jié)構(gòu)式如式ΧΠ所示，
[0038]
[0039] 在上述結(jié)構(gòu)式I~ΧΠ中，RJPR2分別獨立選自：氫原子、鹵素原子、硝基、氰基、甲 氧基、甲氧甲?；?、乙酰基、苯基、碳原子數(shù)為1~10的烷基、用鹵素原子取代氫的碳原子數(shù) 為1~10的烷基（部分或完全取代）、用硝基取代氫的碳原子數(shù)為1~10的烷基（部分 或完全取代）、用氰基取代氫的碳原子數(shù)為1~10的烷基（部分或完全取代）、用甲氧基取 代氫的碳原子數(shù)為1~10的烷基（部分或完全取代）、用甲氧甲?；〈鷼涞奶荚訑?shù)為 1~10的烷基（部分或完全取代）、用乙酰基取代氫的碳原子數(shù)為1~10的烷基（部分或 完全取代）或用苯基取代氫的碳原子數(shù)為1~10的烷基（部分或完全取代）其中之一；其 中，鹵素原子選自氯原子、溴原子或碘原子其中之一。
[0040] 本發(fā)明還提供了上述鋰離子電池電解液的制備方法：在氬氣保護下，在手套箱中 按比例混合各組分制成電解液。
[0041] 本發(fā)明還提供了一種鋰二次電池：包括正電極、負電極和隔膜，所述正電極、負電 極和隔膜浸潤在電解液中。
[0042]紐扣電池的組裝方法如下：將中間相炭微球（MCMB)、乙炔黑和聚偏氟乙烯（PVDF) 按照8 : 1 : 1的質(zhì)量比混合，添加N-甲基-2-吡咯烷酮粘結(jié)劑溶液混合成均勻的漿狀 物，均勻涂覆在銅箱襯底上，在紅外燈下除去水分和溶劑，然后用油壓機壓實，得到一定厚 度的薄膜，在真空干燥箱內(nèi)真空干燥后，裁成直徑8_圓形極片置于充滿氬氣的手套箱內(nèi) 備用；涂膜前后分別稱重銅箱質(zhì)量，繼而得到活性物質(zhì)MCMB的重量，以便用于后續(xù)的容量 測試；在充滿氬氣手套箱內(nèi)，以MCMB電極片作為正電極，金屬鋰箱作為負電極，隔膜選用 2300PVDF隔膜，放入商業(yè)化鋰二次電池CR2025型紐扣電池毛胚中，滴加電解液，至正、負電 極與隔膜充分浸潤，再用將電池壓實扣緊，組裝成紐扣電池。
[0043] 本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：
[0044] (1)本發(fā)明電解液組分配比合理，用于鋰二次電池，可以在石墨類電極材料表面形 成一層有效、致密和穩(wěn)定的固體電解質(zhì)相界面膜，以阻止有機溶劑和溶劑化鋰離子的共嵌 入，從而可以大大提高使用本發(fā)明電解液的鋰二次電池的容量、循環(huán)性能和倍率性能；
[0045] (2)本發(fā)明電解液中使用亞硫酸酯類作為添加劑，拓寬了電解液材料的溫度適應 特性，改善了電解液形成固體電解質(zhì)相界面膜的穩(wěn)定性，有效地提高了電解液與電極材料 的相容性；
[0046] (3)本發(fā)明電解液可有效提高鋰二次電池的循環(huán)性能、倍率性能及溫度適應性。