專利名稱：一種低溫型鋰離子電池電解液及鋰離子電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低溫型鋰離子電池電解液及采用該電解液制成的鋰離子電池。
背景技術(shù)：
鋰離子電池是20世紀(jì)開發(fā)的新型高能電池。鋰離子電池由于具有工作電壓高(3.6V，是鎘-鎳，氫-鎳電池的三倍)、體積小(比氫-鎳電池小30% )、質(zhì)量輕(比氫-鎳電池輕50% )、比能量高(140WH.Kg—1，是鎳-鎘電池的2 3倍，氫-鎳電池的1 2倍)、無記憶效應(yīng)、無污染、自放電小、循環(huán)壽命長等優(yōu)點，成為21世紀(jì)發(fā)展的理想能源。鋰離子電池電解液是鋰離子電池的重要組成部分，是鋰離子電池的血液，在鋰離子電池中起傳遞鋰離子的作用。鋰離子電池電解液通常由碳酸酯類有機溶劑(如碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯)、電解質(zhì)鋰鹽(如LiPF6、LiBF4)等組成。近年來，鋰離子電池得到了迅速發(fā)展，但以目前的技術(shù)來講，鋰離子電池仍存在一些不足，因此其使用范圍也受到了限制，其中使用的環(huán)境溫度就是一個重要的限制因素。當(dāng)使用的環(huán)境溫度過低時，鋰離子電池的性能就會下降。鋰離子電池在低溫條件下性能差的主要原因是:由于鋰電池電解液在低溫下會發(fā)生凝固，因此電解液的粘度變大，鋰離子遷移變得困難，正極與隔膜及負(fù)極與隔膜間的阻抗也會增大，低溫條件下，電解液對隔膜的浸濕性以及鋰離子對隔膜的穿透性都會較差，因此導(dǎo)致鋰離子電池在低溫條件下性能下降。因此，提高鋰離子電池在低溫條件下的電性能，以拓寬鋰離子電池的應(yīng)用范圍成為鋰離子電池研究領(lǐng)域的一個熱點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種低溫型鋰離子電池電解液。本發(fā)明的目的還在于提供一種鋰離子電池。為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種低溫型鋰離子電池電解液，由六氟磷酸鋰LiPF6和混合溶劑組成，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為0.8 1.5mol/l，所述混合溶劑由以下重量百分含量的組分組成:20% 40%的碳酸乙烯酯EC、5% 30%的碳酸甲乙烯酯EMC、30% 50%的乙酸甲酯ΜΑ、0.5% 5%的碳酸亞乙烯酯VC。所述六氟磷酸鋰LiPF6、碳酸乙烯酯EC、碳酸甲乙烯酯EMC、乙酸甲酯MA、碳酸亞乙烯酯VC均為電池級試劑，主含量均大于99.95%,水分彡5PPm。一種鋰離子電池，包括電極組和鋰離子電池電解液，所述電極組和鋰離子電池電解液密封在電池殼體內(nèi)，所述電極組包括正極、負(fù)極和隔膜，所述鋰離子電池電解液由六氟磷酸鋰LiPF6和混合溶劑組成，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為0.8 1.5mol/l，所述混合溶劑由以下重量百分含量的組分組成:20 % 40 %的碳酸乙烯酯EC、5 % 30 %的碳酸甲乙烯酯EMC、30% 50%的乙酸甲酯ΜΑ、0.5% 5%的碳酸亞乙烯酯VC。為提高鋰電池在低溫條件下的電化學(xué)性能，解決目前鋰電池在低溫環(huán)境中的應(yīng)用問題，本發(fā)明提供的低溫型鋰離子電池電解液增加了熔點較低的有機溶劑的用量，以拓寬電解液的應(yīng)用溫度范圍，降低電解液的凝固點；同時加入了成膜添加劑，保證電池SEI膜的穩(wěn)固性，使循環(huán)效果更好。本發(fā)明提供的低溫型鋰離子電池電解液以電導(dǎo)率高的有機溶劑碳酸乙烯酯EC作為基本溶劑，選擇熔點較低且具有較高電導(dǎo)率的碳酸甲乙烯酯EMC、乙酸甲酯MA作為溶劑體系的組成部分，碳酸甲乙烯酯EMC和乙酸甲酯MA可改善電解液的低溫導(dǎo)電性能，使整個電解液保持粘度適中，具有較高的電導(dǎo)率。加入成膜添加劑碳酸亞乙烯酯VC，能改善電解液的成膜性能。由于環(huán)狀EC具有較高的介電常數(shù)和粘度，加入低粘度的鏈狀EMC (熔點-55°C )具有較低的熔點，可以改善混合溶劑的離子電導(dǎo)率，拓寬混合溶劑的使用溫度范圍，增加電池的安全性；MA(熔點_98°C、粘度0.37mPa.S、介電常數(shù)6.7c/v.m)具有較低的熔點和比較高的介電常數(shù)，在低溫條件下可顯著改善電解液的低溫性能。此外，碳酸亞乙烯酯(VC)是一種含有不飽和雙鍵的環(huán)狀有機溶劑，在鋰離子電池首次充放電中能夠形成性能穩(wěn)定的SEI膜-烷氧基碳酸酯鋰，同時VC的成膜電位均低于以上幾種溶劑的成膜電位，從而減少鋰離子的損失，增大電池容量，有利于提高鋰離子電池的循環(huán)壽命。本發(fā)明通過在基本溶劑碳酸乙烯酯EC中加入低熔點的有機溶劑碳酸甲乙烯酯EMC和乙酸甲酯MA以及成膜添加劑碳酸亞乙烯酯VC，使鋰離子電池的低溫性能得到了改善。本發(fā)明提供的低溫型鋰離子電池電解液具有如下優(yōu)點:該電解液在低溫-40°C的環(huán)境中，靜置16 24h，然后以0.2C放電，放電容量是常溫(25 °C )0.2C放電容量的55%，-20°C、1C放電容量是常溫(25°C )0.2C放電容量的90%?？偟膩碚f，目前的鋰離子電池在低溫環(huán)境中應(yīng)用時，電化學(xué)性能會受到影響。本發(fā)明提供的低溫型鋰離子電池電解液降低了電解液的熔點，增加了低熔點溶劑的用量，提高了鋰離子電池在低溫條件下的電化學(xué)性能，大大拓寬了鋰離子電池的應(yīng)用范圍。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細(xì)說明。實施例1本實施例提供的低溫型鋰離子電池電解液，由六氟磷酸鋰LiPF6和混合溶劑組成，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為0.8mol/l，混合溶劑由以下重量百分含量的組分組成:20%的碳酸乙烯酯EC、30 %的碳酸甲乙烯酯EMC、45 %的乙酸甲酯MA、5 %的碳酸亞乙烯酯VC。隨機抽取20個未注液的1665132電池，于恒溫恒濕房中將這20塊電池分別注入本實施例提供的低溫型鋰離子電池電解液，按常規(guī)方法將已注液的電池進行老化、化成、除氣、封口、分容，制得鋰離子電池。實施例2本實施例提供的低溫型鋰離子電池電解液，由六氟磷酸鋰LiPF6和混合溶劑組成，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為1.0mol/Ι，混合溶劑由以下重量百分含量的組分組成:40%的碳酸乙烯酯EC、9.5 %的碳酸甲乙烯酯EMC、50 %的乙酸甲酯MA、0.5 %的碳酸亞乙烯酯VC。隨機抽取20個未注液的1665132電池，于恒溫恒濕房中將這20塊電池分別注入本實施例提供的低溫型鋰離子電池電解液，按常規(guī)方法將已注液的電池進行老化、化成、除氣、封口、分容，制得鋰離子電池。實施例3
本實施例提供的低溫型鋰離子電池電解液，由六氟磷酸鋰LiPF6和混合溶劑組成，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為1.5mol/l，混合溶劑由以下重量百分含量的組分組成:40%的碳酸乙烯酯EC、27 %的碳酸甲乙烯酯EMC、30 %的乙酸甲酯MA、3 %的碳酸亞乙烯酯VC。隨機抽取20個未注液的1665132電池，于恒溫恒濕房中將這20塊電池分別注入本實施例提供的低溫型鋰離子電池電解液，按常規(guī)方法將已注液的電池進行老化、化成、除氣、封口、分容，制得鋰離子電池。實施例4本實施例提供的低溫型鋰離子電池電解液，由六氟磷酸鋰LiPF6和混合溶劑組成，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為1.2mol/l，混合溶劑由以下重量百分含量的組分組成:40%的碳酸乙烯酯EC、5 %的碳酸甲乙烯酯EMC、50 %的乙酸甲酯MA、5 %的碳酸亞乙烯酯VC。隨機抽取20個未注液的1665132電池，于恒溫恒濕房中將這20塊電池分別注入本實施例提供的低溫型鋰離子電池電解液，按常規(guī)方法將已注液的電池進行老化、化成、除氣、封口、分容，制得鋰離子電池。實施例1-實施例4中使用的原料六氟磷酸鋰LiPF6、碳酸乙烯酯EC、碳酸甲乙烯酯EMC、乙酸甲酯MA、碳酸亞乙烯酯VC均為電池級試劑，主含量均大于99.95%,水分≤5PPm。為便于比較，上述實施例1-4中采用的注液電池均指同一批同型號(1665132S)的電池，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。分別測試實施例1-實施例4制作的鋰離子電池的低溫性能和循環(huán)性能，測試結(jié)果見表I所示。表中所得數(shù)據(jù)為每個實施例中制得的20個鋰離子電池所測數(shù)據(jù)的平均值。表I實施例1-4制得的鋰離子電池的性能測試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種低溫型鋰離子電池電解液，其特征在于，由六氟磷酸鋰LiPF6和混合溶劑組成，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為0.8 1.5mol/l，所述混合溶劑由以下重量百分含量的組分組成:20 % 40 %的碳酸乙烯酯EC、5 % 30 %的碳酸甲乙烯酯EMC、30 % 50 %的乙酸甲酯ΜΑ、0.5% 5%的碳酸亞乙烯酯VC。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫型鋰離子電池電解液，其特征在于，所述六氟磷酸鋰LiPF6、碳酸乙烯酯EC、碳酸甲乙烯酯EMC、乙酸甲酯MA、碳酸亞乙烯酯VC均為電池級試劑，主含量均大于99.95%，水分≤5PPm。
3.一種鋰離子電池，包括電極組和鋰離子電池電解液，所述電極組和鋰離子電池電解液密封在電池殼體內(nèi)，所述電 極組包括正極、負(fù)極和隔膜，其特征在于，所述鋰離子電池電解液為權(quán)利要求1或2所述的電解液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低溫型鋰離子電池電解液，由六氟磷酸鋰LiPF6和混合溶劑組成，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為0.8～1.5mol/l，所述混合溶劑由以下重量百分含量的組分組成20％～40％的碳酸乙烯酯EC、5％～30％的碳酸甲乙烯酯EMC、30％～50％的乙酸甲酯MA、0.5％～5％的碳酸亞乙烯酯VC。本發(fā)明通過在基本溶劑碳酸乙烯酯EC中加入低熔點的有機溶劑碳酸甲乙烯酯EMC和乙酸甲酯MA以及成膜添加劑碳酸亞乙烯酯VC，使鋰離子電池的低溫性能得到了改善，提高了鋰離子電池在低溫條件下的電化學(xué)性能，大大拓寬了鋰離子電池的應(yīng)用范圍。
文檔編號H01M10/0569GK103107364SQ20121002908
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)明者李世江, 侯紅軍, 楊華春, 薛旭金, 高勝軍, 李喜, 韓建軍, 薛峰峰, 羅成果 申請人:多氟多化工股份有限公司