專利名稱：一種鋰離子電池電解液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池電解液。
背景技術(shù)：
鋰離子電池具有電壓平臺高、無記憶性能等優(yōu)點，目前在便攜式電子設(shè)備如移動電話、手提電腦和大中型電動設(shè)備如電動工具、電動自行車等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但鋰離子電池的應(yīng)用范圍也受到了一些條件的限制，例如應(yīng)用的環(huán)境溫度即是其中的一個重要因素。目前國內(nèi)大多數(shù)鋰離子電池生產(chǎn)廠商生產(chǎn)的鋰離子電池采用最多的電解液體系是LiPF6/EC+DMC+EMC，其中溶劑 EC、DMC、EMC 的質(zhì)量比為:EC: DMC: EMC 為 I: I: I。該電解液體系雖具有較好的安全性能和活性物質(zhì)容量發(fā)揮，但低溫、高溫循環(huán)性能不夠理想，因此使制得的鋰離子電池的低、高溫循環(huán)性能差，已經(jīng)不能滿足市場對動力鋰離子電池的需要，有待進(jìn)一步提聞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鋰離子電池電解液。為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種鋰離子電池電解液，由六氟磷酸鋰LiPF6、混合溶劑和添加劑組成，所述六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為0.9 1.lmol/L,所述混合溶劑由任意選自碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC、碳酸乙烯酯EC和碳酸丙烯酯PC中的3 4種溶劑組成，所述添加劑為碳酸亞乙烯酯VC、Y - 丁內(nèi)酯GBL和六甲基二硅胺烷HMDS的混合物，碳酸亞乙烯酯VC的濃度為I 10wt%，Y - 丁內(nèi)酯GBL的濃度為I IOwt %，六甲基二硅胺烷HMDS的濃度為I 5wt%。優(yōu)選的，所述混合溶劑為碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC和碳酸乙烯酯EC的混合物。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述混合溶劑中碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC和碳酸乙烯酯EC的體積比為:碳酸二乙酯DEC:碳酸甲乙烯酯EMC:碳酸二甲酯DMC:碳酸乙烯酯EC= I: 2: I: I或碳酸二乙酯DEC:碳酸甲乙烯酯EMC:碳酸二甲酯DMC:碳酸乙烯酯EC= 1: 3:1:1。優(yōu)選的，所述碳酸亞乙烯酯VC的濃度為2 5wt%。所述Y - 丁內(nèi)酯GBL的濃度為5 IOwt%。所述六甲基二硅胺烷HMDS的濃度為2 5wt%。本發(fā)明提供的鋰離子電池電解液中組分VC中含有不飽和雙鍵亞乙烯基，亞乙烯基在高于EC、DEC、DMC、EMC分解電位下獲得電子，成為烯基自由基，烯基自由基可以與其他添加劑分子在炭負(fù)極表面發(fā)生自由基聚合反應(yīng)，生成聚烷氧基碳酸鋰化合物，這種高分子網(wǎng)絡(luò)界面膜有一定的韌性，在電極表面穩(wěn)定性好，可顯著改善鋰離子電池的循環(huán)性能。GBL具有液態(tài)溫度范圍寬(熔點_45°C，沸點204°C )、合適的粘度(1.75mpa/s,25°C )、較高的介電常數(shù)(25°C，ε r = 39.1)和對鋰鹽的高溶解能力等優(yōu)點，從而在不影響其他性能的基礎(chǔ)上可以較好的改善鋰離子電池的高、低溫性能；HMDS含有活潑H，可以與電解液中的水反應(yīng)生成NH3,生成的NH3與電解液中的HF發(fā)生中和反應(yīng)，從而減少電解液中水和酸的含量，一方面可以提高電解液自身的穩(wěn)定性，另一方面，減少了高溫下HF對正極材料錳酸鋰的溶解，提高了電池在高溫條件下的放電性能。通過在電解液中加入由VC、GBL和HMDS組成的混合添加劑，能有效促進(jìn)SEI膜的產(chǎn)生，改善鋰離子電池的循環(huán)性能，同時改善鋰離子電池在高溫、低溫條件下的放電性能。采用本發(fā)明提供的鋰離子電池電解液制備的鋰離子電池的性能測試結(jié)果如下。高溫55°C、IC放電放出額定容量的98%，70°C、IC放電放出額定容量的80% ;低溫-10°C、IC放電放出額定容量的95%，-200C >0.2C放電放出額定容量的90%，-20°C、IC放電放出額定容量的85%，-40°C、0.2C放電放出額定容量的50%。常溫1C/1C循環(huán)300周后，容量保持率大于90%;高溫55°C、1C/1C循環(huán)100周后，容量保持率大于80%。以上性能測試結(jié)果說明采用本發(fā)明提供的鋰離子電池電解液制得的鋰離子電池的低、高溫循環(huán)性能好，性能顯著提高。本發(fā)明提供的鋰離子電池電解液能同時滿足鋰離子電池在-40 70°C的高、低溫環(huán)境中使用的要求，并且該電解液不會影響電池的使用壽命。
具體實施例方式下面通過以下具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。實施例1本實施例提供的鋰離子電池電解液，由六氟磷酸鋰LiPF6、混合溶劑和添加劑組成，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為1.lmol/L，混合溶劑為碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC和碳酸乙烯酯EC的混合物，其中碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC和碳酸乙烯酯EC的體積比為:碳酸二乙酯DEC:碳酸甲乙烯酯EMC:碳酸二甲酯DMC:碳酸乙烯酯EC= I: 2: I: 1，添加劑為碳酸亞乙烯酯VC、Y-丁內(nèi)酯GBL和六甲基二硅胺烷HMDS的混合物，碳酸亞乙烯酯VC的濃度為IOwt%，Y - 丁內(nèi)酯GBL的濃度為IOwt %，六甲基二硅胺烷HMDS的濃度為5wt%。隨機(jī)抽取20個未注液的1665132電池，于恒溫恒濕房中將這20塊電池分別注入實施例1提供的鋰離子電池電解液，按常規(guī)方法將已注液的電池進(jìn)行老化、化成、除氣、封口、分容，然后待測。實施例2本實施例提供的鋰離子電池電解液，由六氟磷酸鋰LiPF6、混合溶劑和添加劑組成，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為l.0mol/L，混合溶劑為碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC和碳酸乙烯酯EC的混合物，其中碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC和碳酸乙烯酯EC的體積比為:碳酸二乙酯DEC:碳酸甲乙烯酯EMC:碳酸二甲酯DMC:碳酸乙烯酯EC= I: 2: I: 1，添加劑為碳酸亞乙烯酯VC、Y-丁內(nèi)酯GBL和六甲基二硅胺烷HMDS的混合物，碳酸亞乙烯酯VC的濃度為Iwt%，Y - 丁內(nèi)酯GBL的濃度為lwt%，六甲基二硅胺烷HMDS的濃度為Iwt%。隨機(jī)抽取20個未注液的1665132電池，于恒溫恒濕房中將這20塊電池分別注入實施例2提供的鋰離子電池電解液，按常規(guī)方法將已注液的電池進(jìn)行老化、化成、除氣、封口、分容，然后待測。
實施例3本實施例提供的鋰離子電池電解液，由六氟磷酸鋰LiPF6、混合溶劑和添加劑組成，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為l.0mol/L，混合溶劑為碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC和碳酸乙烯酯EC的混合物，其中碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC和碳酸乙烯酯EC的體積比為:碳酸二乙酯DEC:碳酸甲乙烯酯EMC:碳酸二甲酯DMC:碳酸乙烯酯EC= I: 3: I: 1，添加劑為碳酸亞乙烯酯VC、Y-丁內(nèi)酯GBL和六甲基二硅胺烷HMDS的混合物，碳酸亞乙烯酯VC的濃度為2wt%，Y - 丁內(nèi)酯GBL的濃度為5wt%，六甲基二硅胺烷HMDS的濃度為2wt%。隨機(jī)抽取20個未注液的1665132電池，于恒溫恒濕房中將這20塊電池分別注入實施例3提供的鋰離子電池電解液，按常規(guī)方法將已注液的電池進(jìn)行老化、化成、除氣、封口、分容，然后待測。實施例4本實施例提供的鋰離子電池電解液，由六氟磷酸鋰LiPF6、混合溶劑和添加劑組成，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為0.9mol/L，混合溶劑為碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC和碳酸乙烯酯EC的混合物，其中碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC和碳酸乙烯酯EC的體積比為:碳酸二乙酯DEC:碳酸甲乙烯酯EMC:碳酸二甲酯DMC:碳酸乙烯酯EC= I: 3: I: 1，添加劑為碳酸亞乙烯酯VC、Y-丁內(nèi)酯GBL和六甲基二硅胺烷HMDS的混合物，碳酸亞乙烯酯VC的濃度為5wt%，Y - 丁內(nèi)酯GBL的濃度為IOwt %，六甲基二硅胺烷HMDS的濃度為5wt%。隨機(jī)抽取20個未注液的1665132電池，于恒溫恒濕房中將這20塊電池分別注入實施例4提供的鋰離子電池電解液，按常規(guī)方法將已注液的電池進(jìn)行老化、化成、除氣、封口、分容，然后待測。為便于比較，以上提到的未注液的1665132電池均指同一批同型號(1665132S)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(fù)極為復(fù)合石墨，正極為錳酸鋰。對分別采用實施例1-4提供的鋰離子電池電解液制得的鋰離子電池進(jìn)行以下性能測試，包括高溫550C IC放電性能、70°C IC放電性能、-1O0C IC放電性能、-20°C 0.2C放電性能、-200C IC放電性能、-400C 0.2C放電性能、常溫(25°C ) IC循環(huán)性能、高溫55°C IC循環(huán)性能測試，之后取平均值，得到的測試結(jié)果見表I所示。表I制得的鋰離子電池的性能測試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種鋰離子電池電解液，其特征在于，由六氟磷酸鋰LiPF6、混合溶劑和添加劑組成，所述六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為0.9 1.lmol/L,所述混合溶劑由任意選自碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC、碳酸乙烯酯EC和碳酸丙烯酯PC中的3 4種溶劑組成，所述添加劑為碳酸亞乙烯酯VC、Y-丁內(nèi)酯GBL和六甲基二硅胺烷HMDS的混合物，碳酸亞乙烯酯VC的濃度為I IOwt%，Y-丁內(nèi)酯GBL的濃度為I IOwt%，六甲基二硅胺烷HMDS的濃度為I 5wt%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池電解液，其特征在于，所述混合溶劑為碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC和碳酸乙烯酯EC的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池電解液，其特征在于，所述混合溶劑中碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC和碳酸乙烯酯EC的體積比為:碳酸二乙酯DEC:碳酸甲乙烯酯EMC:碳酸二甲酯DMC:碳酸乙烯酯EC= 1: 2:1:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池電解液，其特征在于，所述混合溶劑中碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC和碳酸乙烯酯EC的體積比為:碳酸二乙酯DEC:碳酸甲乙烯酯EMC:碳酸二甲酯DMC:碳酸乙烯酯EC= 1: 3:1:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池電解液，其特征在于，所述碳酸亞乙烯酯VC的濃度為2 5wt%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池電解液，其特征在于，所述Y-丁內(nèi)酯GBL的濃度為 5 IOwt %。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池電解液，其特征在于，所述六甲基二硅胺烷HMDS的濃度為2 5wt%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋰離子電池電解液，由六氟磷酸鋰LiPF6、混合溶劑和添加劑組成，混合溶劑由任意選自碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC、碳酸乙烯酯EC和碳酸丙烯酯PC中的3～4種溶劑組成，添加劑為碳酸亞乙烯酯VC、γ-丁內(nèi)酯GBL和六甲基二硅胺烷HMDS的混合物。采用本發(fā)明提供的鋰離子電池電解液制得的鋰離子電池的低、高溫循環(huán)性能好，性能顯著提高。本發(fā)明提供的鋰離子電池電解液能同時滿足鋰離子電池在-40～70℃的高、低溫環(huán)境中使用的要求，并且該電解液不會影響電池的使用壽命。
文檔編號H01M10/0567GK103107358SQ201210026620
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)明者侯紅軍, 楊華春, 邵俊華, 余維海, 李云峰, 陳宏偉, 尚鐘聲, 郝建堂, 李小強(qiáng) 申請人:多氟多化工股份有限公司