一種鋰離子電池低溫電解液及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋰離子電池低溫電解液，所述的電解液是由有機(jī)溶劑、添加劑和鋰鹽組成，鋰鹽的濃度為0.6-1.5mol／L，有機(jī)溶劑和添加劑的重量百分比組成為：有機(jī)溶劑70-98％，添加劑2-30％；所述的有機(jī)溶劑溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、甲酸甲酯、碳酸二甲酯、四氫呋喃、乙基甲基碳酸酯、碳酸丙烯酯中的一種或幾種；所述的添加劑為羥基羧酸、環(huán)烷烴基苯、二苯基碳酸酯、二苯酚二芳族醚、嘧啶、卟啉化合物中一種或幾種；鋰鹽為二草酸硼酸鋰、六氟磷酸鋰、二氟二草酸硼酸鋰中的一種或兩種。本發(fā)明的電解液具有良好的高低溫充放電性能和循環(huán)穩(wěn)定性。本發(fā)明的電解液并沒有犧牲其常溫的電性能。并且能夠保持良好的正極材料克容量。
【專利說(shuō)明】一種鋰離子電池低溫電解液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰離子電池【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種鋰離子電池低溫電解液及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池因具有質(zhì)量輕、比能量高及壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，一經(jīng)市場(chǎng)化就廣泛用于各種電子設(shè)備。其中，軟包裝鋰離子電池還具有包裝簡(jiǎn)單、電池的幾何外形易于改變、超輕超薄及高安全性等優(yōu)點(diǎn)，成為眾多移動(dòng)電子產(chǎn)品的首選電源。除民用電子產(chǎn)品外，鋰離子電池已逐漸替代傳統(tǒng)的鎘鎳電池成為軍用通信領(lǐng)域的主流電源，也是新型通信電源發(fā)展的重點(diǎn)方向。軍用通信產(chǎn)品對(duì)電池特性具有更嚴(yán)格的要求，特別是要求在較低的溫度下也能提供通信保障。在軍用低溫動(dòng)力電源應(yīng)用領(lǐng)域，由于鎘鎳、氫鎳等蓄電池采用水基電解液，存在低溫結(jié)冰的問題，在-20°C環(huán)境下工作已十分困難，更難以應(yīng)用于-40°C以下的超低溫環(huán)境。在特殊情況下甚至不得不借助體溫來(lái)提高動(dòng)力電池使用環(huán)境溫度。目前，在_40°C或以下溫度環(huán)境下，一般采用鋰硫電池等一次電池產(chǎn)品。但鋰硫電池存在明顯的安全問題。同時(shí)，一次電池只適合于在作戰(zhàn)條件下大量使用，對(duì)于和平時(shí)期的頻繁訓(xùn)練應(yīng)用場(chǎng)合，更宜采用可重復(fù)使用的動(dòng)力蓄電池。另外，軍用的移動(dòng)UPS電源、信號(hào)電源以及動(dòng)力設(shè)備驅(qū)動(dòng)電源等也同樣需要使用鋰離子電池，這些小型動(dòng)力電源在野外工作時(shí)也同樣有低溫性能的要求。如何提高鋰離子電池在低溫下的放電性能，一直是鋰離子電池領(lǐng)域的研究工作者持續(xù)努力的方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種具有良好的高低溫充放電性能和循環(huán)穩(wěn)定性良好的鋰離子電池用低溫電解液。采用的電解液的溶劑是采用了能夠保證電解液鋰鹽的有效溶解以及電極表面SEI膜的穩(wěn)定形成的高介電常數(shù)，低粘度的溶劑，所以本發(fā)明的電解液除了具有良好的低溫充放電性能外，并沒有犧牲其常溫高溫的電性能。并且能夠保持良好的正極材料克容量(以磷酸釩鋰為例25°C，170mAh / g，0.2C)，循環(huán)穩(wěn)定性。
[0004]本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
[0005]本發(fā)明的鋰離子電池低溫電解液是由有機(jī)溶劑、添加劑和鋰鹽組成，鋰鹽的濃度為0.6-1.5mol / L，有機(jī)溶劑和添加劑的重量百分比組成為:有機(jī)溶劑70-98%，添加劑2-30% ;所述的有機(jī)溶劑溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、甲酸甲酯、碳酸二甲酯、四氫呋喃、乙基甲基碳酸酯、碳酸丙烯酯中的一種或幾種；所述的添加劑為羥基羧酸、環(huán)烷烴基苯、二苯基碳酸酯、二苯酚二芳族醚、嘧啶、葉啉化合物中一種或幾種；鋰鹽為二草酸硼酸鋰、六氟磷酸鋰、二氟二草酸硼酸鋰中的一種或兩種。
[0006]優(yōu)選:鋰鹽的濃度為0.8-1.2mol / L，有機(jī)溶劑和添加劑的重量百分比組成為:有機(jī)溶劑80-90 %，添加劑10-20 %。
[0007]更優(yōu)選:六氟磷酸鋰的濃度為1.1mol / L，有機(jī)溶劑和添加劑的重量百分比組成為:碳酸乙烯酯25%、碳酸二甲酯50%、甲酸甲酯5%、四氫呋喃5%、輕基羧酸8%、環(huán)燒烴基苯4 %、二苯基碳酸酯3 %。
[0008]制備本發(fā)明的低溫電解液的方法具體如下:首先按配比稱取有機(jī)溶劑和添加劑，然后在濕度小于I %干燥間內(nèi)，將有機(jī)溶劑充分混合均勻，配置成電解液溶劑，再加入添加齊U，然后加入鋰鹽，待電解質(zhì)鹽充分溶解后，擱置24h ;即得到本發(fā)明的低溫電解液。
[0009]本發(fā)明的積極效果如下:
[0010]本發(fā)明的鋰離子電池低溫電解液具有良好的高低溫充放電性能和循環(huán)穩(wěn)定性。本發(fā)明采用的電解液的溶劑是采用了能夠保證電解液鋰鹽的有效溶解以及電極表面SEI膜的穩(wěn)定形成的高介電常數(shù)，低粘度的溶劑，所以本發(fā)明的電解液除了具有良好的低溫充放電性能外，并沒有犧牲其常溫高溫的電性能。并且能夠保持良好的正極材料克容量(以磷酸釩鋰為例25°C，170mAh/g)，循環(huán)穩(wěn)定性。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面的實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0012]實(shí)施例1
[0013]二氟二草酸硼酸鋰的濃度為0.6mol / L，有機(jī)溶劑和添加劑的重量百分比組成為:碳酸乙烯酯90%，羥基羧酸10%。
[0014]制備方法具體如下:首先按配比稱取有機(jī)溶劑和添加劑，然后在濕度小于1%干燥間內(nèi)，將有機(jī)溶劑充分混合均勻，配置成電解液溶劑，再加入添加劑，然后加入鋰鹽，待電解質(zhì)鹽充分溶解后，擱置24h ;即得到本發(fā)明的低溫電解液。
[0015]實(shí)施例2
[0016]二草酸硼酸鋰和二氟二草酸硼酸鋰的濃度為1.5mol / L，有機(jī)溶劑和添加劑的重量百分比組成為:碳酸乙烯酯40 %，乙基甲基碳酸酯20 %，碳酸丙烯酯20 %，二苯基碳酸酯10%，羥基羧酸5%，嘧啶5%。
[0017]制備方法具體如下:首先按配比稱取有機(jī)溶劑和添加劑，然后在濕度小于1%干燥間內(nèi)，將有機(jī)溶劑充分混合均勻，配置成電解液溶劑，再加入添加劑，然后加入鋰鹽，待電解質(zhì)鹽充分溶解后，擱置24h ;即得到本發(fā)明的低溫電解液。
[0018]實(shí)施例3
[0019]六氟磷酸鋰的濃度為1.1mol / L，有機(jī)溶劑和添加劑的重量百分比組成為:碳酸乙烯酯25%、碳酸二甲酯50%、甲酸甲酯5%、四氫呋喃5%、輕基羧酸8%、環(huán)燒烴基苯4%、二苯基碳酸酯3%。
[0020]制備方法具體如下:首先按配比稱取有機(jī)溶劑和添加劑，然后在濕度小于1%干燥間內(nèi)，將有機(jī)溶劑充分混合均勻，配置成電解液溶劑，再加入添加劑，然后加入鋰鹽，待電解質(zhì)鹽充分溶解后，擱置24h ;即得到本發(fā)明的低溫電解液。
[0021]經(jīng)測(cè)試，本發(fā)明實(shí)施例1-3所制備的低溫電解液，研制的磷酸釩鋰電池0.2C充放電，常溫下材料比容量達(dá)到170mAh，在-20和_40°C時(shí)的放電容量分別大于常溫放電容量的83%和71%，-20°C充放電100次的容量保持率大于87%，與傳統(tǒng)電解液相比，具有一定的優(yōu)勢(shì)。
[0022]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子電池低溫電解液，其特征在于:所述的電解液是由有機(jī)溶劑、添加劑和鋰鹽組成，鋰鹽的濃度為0.6-1.5mol / L，有機(jī)溶劑和添加劑的重量百分比組成為:有機(jī)溶劑70-98%，添加劑2-30% ;所述的有機(jī)溶劑溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、甲酸甲酯、碳酸二甲酯、四氫呋喃、乙基甲基碳酸酯、碳酸丙烯酯中的一種或幾種；所述的添加劑為羥基羧酸、環(huán)烷烴基苯、二苯基碳酸酯、二苯酚二芳族醚、嘧啶、葉啉化合物中一種或幾種；鋰鹽為二草酸硼酸鋰、六氟磷酸鋰、二氟二草酸硼酸鋰中的一種或兩種。
2.如權(quán)利要求1所述的低溫電解液，其特征在于:鋰鹽的濃度為0.8-1.2mol / L，有機(jī)溶劑和添加劑的重量百分比組成為:有機(jī)溶劑80-90%，添加劑10-20%。
3.如權(quán)利要求1所述的低溫電解液，其特征在于:六氟磷酸鋰的濃度為1.1mol / L，有機(jī)溶劑和添加劑的重量百分比組成為:碳酸乙烯酯25%、碳酸二甲酯50%、甲酸甲酯5%、四氫呋喃5 %、羥基羧酸8 %、環(huán)烷烴基苯4 %、二苯基碳酸酯3 %。
4.一種制備如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的低溫電解液的方法，其特征在于:該方法具體如下:首先按配比稱取有機(jī)溶劑和添加劑，然后在濕度小于I %干燥間內(nèi)，將有機(jī)溶劑充分混合均勻，配置成電解液溶劑，再加入添加劑，然后加入鋰鹽，待電解質(zhì)鹽充分溶解后，擱置24h ;即得到本發(fā)明的低溫電解液。
【文檔編號(hào)】H01M10/0569GK103762383SQ201410013982
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月14日
【發(fā)明者】楊震宇, 陳付春, 張寧, 古寧宇 申請(qǐng)人:南昌大學(xué)