專利名稱：一種防鋰電池過充的功能性電液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電池電液，特別涉及一種防鋰電池過充的功能性電液。
背景技術(shù)：
隨著我國信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)化學(xué)電源的需求量越來越大，對(duì)其性能要求越來越高。由于鋰離子電池具有本身體積小、安全性好、重量輕、比能量高、電壓高、壽命長(zhǎng)、無污染等其它化學(xué)電源無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，目前它已成為手機(jī)、掌上電腦、筆記本電腦、微型攝相機(jī)、數(shù)碼照相機(jī)等便攜電子設(shè)備的主導(dǎo)電源。近年來，鋰離子電池的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開發(fā)無疑已成為國際電化學(xué)研究熱點(diǎn)之一。電解質(zhì)作為鋰離子電池的重要組成部分，對(duì)它的研究正日益受到重視。但隨著對(duì)鋰離子電池電解液研究的不斷深入，一些技術(shù)難題不斷出現(xiàn)，成為制約鋰離子電池制作技術(shù)發(fā)展的瓶頸。這些問題包括容量提升伴隨的安全問題、電池使用中產(chǎn)生的安全、外觀變化、碳負(fù)極材料/電解液的相容性問題等。
電解液的性能直接決定了電池的性能，好的電解液是在相應(yīng)的電化學(xué)體系中會(huì)表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，如電池循環(huán)壽命長(zhǎng)、倍率放電性能好、3.6V電壓平臺(tái)長(zhǎng)的特點(diǎn)，好的電解液還有一定的適應(yīng)性，對(duì)大多數(shù)鋰離子電池的電化學(xué)體系都能表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。但是，電化學(xué)性能好的電解液未必在其它性能上也表現(xiàn)得很好，如目前鋰離子電池的過充問題是在容量提高的情況下顯得尤為突出。鋰離子電池的過充直接影響到鋰離子電池在電子器件中的應(yīng)用，過充是鋰離子電池應(yīng)用中保護(hù)線路板失效后很容易發(fā)生的問題，也是鋰離子電池的重要的安全指標(biāo)。鋰離子電池的用戶把電池的抗過充性能作為一個(gè)最主要的性能來考察，根據(jù)PACK的不同提出了1C5V、1A 4.6V、2C 5V及1C 12V等過充安全要求，要求電池在過充情況下不起火、不爆炸，是安全的。
電解液是鋰離子電池的關(guān)鍵材料，功能性電解液是解決鋰離子電池特定問題的電解液，如過充、鼓脹、循環(huán)壽命等。
目前大多數(shù)商業(yè)鋰離子電池采用的是以EC為基的電解液，以丙烯碳酸酯(PC)、乙烯碳酸酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)為混合溶劑，以LiPF6鹽并添加有亞乙烯碳酸酯(VC)等添加劑是目前用得最多的電解液。聯(lián)苯是解決過充時(shí)常用的添加劑，但是光靠聯(lián)苯是很難完全解決電池的過充問題的，尤其是在電池容量提高的情形下的較苛刻的過充標(biāo)準(zhǔn)，如2C 5V及1C 12V等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的提供一種防鋰電池過充的功能性電液，本發(fā)明是針對(duì)上述問題，調(diào)整電液的添加劑，在鋰離子電池高容量體系中解決了這一問題。
本發(fā)明的具體方案是采用的有機(jī)溶劑為乙烯碳酸酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、丙烯碳酸酯(PC)，EC在溶劑中的含量在25％～45％之間，DMC在溶劑中的含量在45％～75％之間，而PC則在1～10％之間，混合溶劑中加入1.15M LiPF6鹽和1％亞乙烯碳酸酯(VC)等改善循環(huán)的添加劑。
在以上基準(zhǔn)電液中另加入0-5％亞乙烯基乙烯碳酸酯(VEC)以及0-5％聯(lián)苯。
這樣的電液在053048方型中其它性能，如循環(huán)、安全等性能不受影響的情況下，安全地通過了2C 5V和1C 12V的過充實(shí)驗(yàn)，VEC和聯(lián)苯必須配合使用，否則光靠聯(lián)苯是無法通過過充實(shí)驗(yàn)的。
本發(fā)明電解液所使用的高純?nèi)軇?包括VC、VEC和聯(lián)苯)，純度≥99.9％(GC)，水分≤20ppm(重量)，堿性不溶物≤5ppm(重量)，重金屬≤5ppm(重量)，氯化物≤5ppm(重量)，硫酸鹽≤10ppm(重量)，顏色≤50APHA；本發(fā)明所使用的鋰鹽，純度≥99.9％，水分≤10ppm(重量)，游離酸(以HF計(jì))≤100ppm(重量)，PC中不溶物含量≤100ppm(重量)，SO42-≤10ppm(重量)，NO3-≤10ppm(重量)，Cl-≤10ppm(重量)，Na、K、Ca、Fe、Ni、Pb、Zn≤5ppm(重量)。
電液配制步驟如下1)稱量EMC到真空干燥過的容器中；2)溶化EC，按比例稱量EC到此容器中；3)在此容器中加入與組成相配的PC；4)待溶液溫度降下來后，加入與組成相配的鋰鹽；5)待溶液混勻后(3、4小時(shí)后)，加入添加劑；
6)存放6小時(shí)后使用。
本發(fā)明所描述的電解液是在嚴(yán)格控制原料和環(huán)境下配制的，是在相對(duì)濕度小于2％的大氣環(huán)境，露點(diǎn)溫度是-27度，配制的過程是先配制有機(jī)混合溶劑，再加鹽，最后擱置4小時(shí)以上。
發(fā)明的電液有以下特點(diǎn)1、適用性能強(qiáng)，可以適用于變化的體系，如042025軟包裝、053048方型以及043048方型的電化學(xué)體系；2、一充一放效率不低于現(xiàn)有電解液；3、循環(huán)性能良好，能夠滿足400次大于80％的要求；4、不改變電池的其它安全性能，如熱箱等；


圖1是測(cè)試其2C 5V過充結(jié)果2是放電容量和循環(huán)次數(shù)3是方型053048 2C 5V過充曲線圖具體實(shí)施例1、在發(fā)明內(nèi)容中提到的EC基電解液(EC∶EMC∶PC＝25∶70∶5(體積比))中添加1％VEC和3％聯(lián)苯，注入到053048(800mAh)的方型電池中，測(cè)試其2C 5V過充結(jié)果見附圖1，這樣的電液通過了2C 5V實(shí)驗(yàn)。
2.用例1中的電液注入到053450(910mAh)電池中進(jìn)行1C 12V過充，結(jié)果見附圖3(附圖2是此種電液在電池中的循環(huán)圖)，通過了1C 12V過充實(shí)驗(yàn)。
權(quán)利要求
1.一種防鋰電池過充的功能性電液，其特征在于采用的有機(jī)溶劑為乙烯碳酸酯EC、碳酸二甲酯DMC、丙烯碳酸酯PC，EC在溶劑中的含量在25％～45％之間，DMC在溶劑中的含量在45％～75％之間，而PC則在1～10％之間，混合溶劑中加入1.15M LiPF6鹽和1％亞乙烯碳酸酯VC改善循環(huán)的添加劑；在以上基準(zhǔn)電液中另加入0-5％亞乙烯基乙烯碳酸酯VEC以及0-5％聯(lián)苯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防鋰電池過充的功能性電液，其特征在于電解液所使用的高純?nèi)軇?，包括VC、VEC和聯(lián)苯，純度≥99.9％(GC)，水分≤20ppm重量、，堿性不溶物≤5ppm重量，重金屬≤5ppm重量，氯化物≤5ppm重量，硫酸鹽≤10ppm重量，顔色≤50APHA；本發(fā)明所使用的鋰鹽，純度≥99.9％，水分≤10ppm重量，游離酸，以HF計(jì)≤100ppm重量，PC中不溶物含量≤100ppm重量，SO42-≤10ppm重量，NO3-≤10ppm重量，Cl-≤10ppm重量，Na、K、Ca、Fe、Ni、Pb、Zn≤5ppm重量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防鋰電池過充的功能性電液，其特征在于電液配制步驟如下1)量EMC到真空干燥過的容器中；2)溶化EC，按比例稱量EC到此容器中；3)在此容器中加入與組成相配的PC；4)待溶液溫度降下來后，加入與組成相配的鋰鹽；5)待溶液混勻后，3、4小時(shí)后，加入添加劑；6)存放6小時(shí)后使用；本發(fā)明所述的電解液是在嚴(yán)格控制原料和環(huán)境下配制的，是在相對(duì)濕度小于2％的大氣環(huán)境，露點(diǎn)溫度是-27度，配制的過程是先配制有機(jī)混合溶劑，再加鹽，最后擱置4小時(shí)以上。
全文摘要
一種防鋰電池過充的功能性電液，采用的有機(jī)溶劑為乙烯碳酸酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、丙烯碳酸酯(PC)，EC在溶劑中的含量在25％～45％之間，DMC在溶劑中的含量在45％～75％之間，而PC則在1～10％之間，混合溶劑中加入1.15M LiPF
文檔編號(hào)H01M2/34GK1783566SQ20041009382
公開日2006年6月7日 申請(qǐng)日期2004年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月1日
發(fā)明者馬忠龍, 孫菲, 劉敏 申請(qǐng)人:天津力神電池股份有限公司