一種鋰離子電池高溫電解液的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋰離子電池電解液材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池高溫電解 液。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋰離子電池因其具有高能量密度，工作電壓高、輸出功率大、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電 率低、無(wú)記憶效應(yīng)、對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于便攜消費(fèi)電子終端領(lǐng)域。目前能源交通 領(lǐng)域開(kāi)始使用鋰離子電池，如動(dòng)力汽車(chē)、備用電源、儲(chǔ)能電站等，這對(duì)鋰離子電池的能量密 度、循環(huán)壽命、安全性能等方面提出了更高的要求。
[0003] 含鋰離子的可充電的電池，也稱(chēng)為鋰離子二次電池組或鋰離子電池，由于它們的 大容量、長(zhǎng)壽命、不存在記憶效應(yīng)，因此含鋰離子的可充電的電池是有優(yōu)勢(shì)的，且被廣泛使 用于小尺寸的應(yīng)用中。含鋰可充電的電池組廣泛用于多種應(yīng)用中，且在移動(dòng)電話(huà)、移動(dòng)計(jì)算 機(jī)以及其它電子設(shè)備中顯示出特別有用。
[0004] 在鋰離子電池的性能和穩(wěn)定性方面，電解液一直居于中心位置。其主要成分是有 機(jī)溶劑、無(wú)機(jī)鹽，以及少量添加劑，在一定條件下按一定比例配制而成的。常規(guī)的鋰電池電 解液，電導(dǎo)率、循環(huán)和高溫性能一般，當(dāng)對(duì)電池產(chǎn)品的高溫性能提出更高要求時(shí)，常規(guī)電解 液材料不能使其電池材料功能最優(yōu)化。鋰離子電池適用的溫度范圍窄，一般在高于55°C時(shí) 電池容量衰減快，甚至可能發(fā)生燃燒或爆炸，嚴(yán)重限制了其廣泛應(yīng)用。提高鋰離子電池高溫 環(huán)境下的安全性及延緩其電池衰減率對(duì)于擴(kuò)展鋰離子的應(yīng)用具有十分重要的意義。在電解 液的組成成分中電解液添加劑用量小、見(jiàn)效快，通過(guò)開(kāi)發(fā)高溫電解液添加劑，可以在保持鋰 離子電池常溫性能的前提下，提高高溫穩(wěn)定性，解決其高溫安全性問(wèn)題，拓寬鋰離子電池的 應(yīng)用范圍。
[0005] 專(zhuān)利2013106799719公開(kāi)了一種三元慘錳鋰電池用高溫電解液。該發(fā)明專(zhuān)利用含 有添加劑的高溫電解液，可以使三元慘錳鋰離子電池具有很好的高溫存儲(chǔ)以及循環(huán)使用效 果。但其中測(cè)試的75°C 6天參數(shù)并不能滿(mǎn)足多種情況下的市場(chǎng)需求。比如天氣造成的汽車(chē) 高溫情況，在這種情況下，電池的壓差、厚度膨脹率和內(nèi)阻增長(zhǎng)率等性能有待進(jìn)一步改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] -種鋰離子電池電解液，所述電解液包括鋰鹽、有機(jī)溶劑和添加劑；所述電解液中 重量比為鋰鹽11. 5%-13. 5%、有機(jī)溶劑85%-87%和添加劑0. 8%-2%。
[0007] 所述鋰鹽為六氟磷酸鋰。
[0008] 所述鋰鹽還包括雙硼酸鋰，二氟雙磷酸鋰和高氯酸鋰中的一種或幾種。優(yōu)選為六 氟磷酸鋰、雙硼酸鋰，二氟雙磷酸鋰和高氯酸鋰，重量比為10:5:4:6。
[0009] 所述有機(jī)溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸丙烯酯的混合溶劑。
[0010] 所述有機(jī)溶劑還包括磷酸三苯酯和三氟甲基碳酸乙烯酯。優(yōu)選碳酸乙烯酯、 碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、磷酸三苯酯和三氟甲基碳酸乙烯酯的重量比為 3:2:1. 6:4:1. 7:2。
[0011] 所述添加劑為1，4 丁烷磺酸內(nèi)酯、1，3-丙烷磺酸內(nèi)酯和乙醇胺混合而成。
[0012] 所述添加劑還包括線(xiàn)性多聚磷腈和環(huán)狀磷腈三聚體。優(yōu)選1，4 丁烷磺酸內(nèi)酯、 1，3_丙烷磺酸內(nèi)酯、乙醇胺、線(xiàn)性多聚磷腈和環(huán)狀磷腈三聚體重量比為4:6:2:3:2。
[0013] 所述線(xiàn)性多聚磷腈含寡聚氧化乙烯側(cè)鏈，所述環(huán)狀磷腈三聚體含寡聚環(huán)氧乙烯側(cè) 鏈。
[0014] 所述的鋰離子電池為三元慘錳鋰電池。
[0015] 本發(fā)明在384h 85°C和長(zhǎng)時(shí)間KKTC的條件下，仍然能保持穩(wěn)定的性能，在壓差、 厚度膨脹率、存儲(chǔ)后內(nèi)阻、存儲(chǔ)后厚度和內(nèi)阻增長(zhǎng)率等參數(shù)上均有良好表現(xiàn)。添加劑1，4 丁 烷磺酸內(nèi)酯、1，3-丙烷磺酸內(nèi)酯、乙醇胺、線(xiàn)性多聚磷腈和環(huán)狀磷腈三聚體的使用，使電解 液的穩(wěn)定性明顯提高，幾種添加劑協(xié)同使用，能夠在電池運(yùn)行中成膜，從而保護(hù)負(fù)極材料。 有機(jī)溶劑的加入能夠促進(jìn)添加劑的作用，使電池運(yùn)行更良好，性能穩(wěn)定。幾種鋰鹽的選用， 進(jìn)一步加強(qiáng)了電池產(chǎn)品能量密度高、工作電壓高和輸出功率大的卓越效果。用于汽車(chē)使用 的電池，電池需要成組那么每個(gè)電池所占用的空間必然有限，在如此高的環(huán)境中就極有可 能出現(xiàn)，電池產(chǎn)氣嚴(yán)重，厚度膨脹過(guò)于厲害而自身所占有的空間又有限導(dǎo)致電池的封邊破 裂，封邊裂開(kāi)后空氣與鋰離子接觸又是在高溫環(huán)境中，電池的起火、爆炸也極有可能發(fā)生， 所以此發(fā)明專(zhuān)利所制造的高溫電解液在鋰電池的安全性方面也體現(xiàn)了它的優(yōu)異性能。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 實(shí)施例1 組分重量比為六氟磷酸鋰5%、雙硼酸鋰2. 5%、二氟雙磷酸鋰2%和高氯酸鋰3%。碳酸乙 烯酯18%、碳酸二甲酯12%、碳酸甲乙酯9. 6%、碳酸丙烯酯24%、磷酸三苯酯10. 2%和三氟甲 基碳酸乙烯酯12%。1，4 丁烷磺酸內(nèi)酯0. 4%、1，3-丙烷磺酸內(nèi)酯0. 6%、乙醇胺0. 2%、線(xiàn)性多 聚磷腈0. 3%和環(huán)狀磷腈三聚體0. 2%?；旌暇鶆蚝笾瞥呻娊庖骸?br>[0017] 實(shí)施例2 組分重量比為六氟磷酸鋰6%、二氟雙磷酸鋰2. 5%和高氯酸鋰3%。碳酸乙烯酯18%、碳 酸二甲酯14%、碳酸甲乙酯12. 5%、碳酸丙烯酯20%、磷酸三苯酯10. 5%和三氟甲基碳酸乙烯 酯12%。1，4 丁烷磺酸內(nèi)酯0. 4%、1，3-丙烷磺酸內(nèi)酯0. 45%、乙醇胺0. 25%、線(xiàn)性多聚磷腈 0. 2%和環(huán)狀磷腈三聚體0. 2%?；旌暇鶆蚝笾瞥呻娊庖?。
[0018] 實(shí)施例3 組分重量比為六氟磷酸鋰6. 5%、雙硼酸鋰3. 5%和高氯酸鋰3. 5%。碳酸乙烯酯15. 2%、 碳酸二甲酯15%、碳酸甲乙酯14%、碳酸丙烯酯18%、磷酸三苯酯11. 8%和三氟甲基碳酸乙烯 酯11%。1，4 丁烷磺酸內(nèi)酯0. 4%、1，3-丙烷磺酸內(nèi)酯0. 2%、乙醇胺0. 3%、線(xiàn)性多聚磷腈0. 3% 和環(huán)狀磷腈三聚體〇. 3%?；旌暇鶆蚝笾瞥呻娊庖?。
[0019] 對(duì)比例1 組分重量比為六氟磷酸鋰10. 8%、二氟雙磷酸鋰2. 5%和高氯酸鋰5%。碳酸乙烯酯13%、 碳酸二甲酯21%、碳酸甲乙酯11. 6%、碳酸丙烯酯20%和磷酸三苯酯15. 5%。1，4 丁烷磺酸內(nèi) 酯0. 2%、1，3-丙烷磺酸內(nèi)酯0. 2%、乙醇胺0. 1%和環(huán)狀磷腈三聚體0. 1%?；旌暇鶆蚝笾瞥?電解液。
[0020] 對(duì)比例2 專(zhuān)利2013106799719的實(shí)施例1。
[0021] 用上述實(shí)施例1、實(shí)施例2、對(duì)比例1和對(duì)比例2中的電解液制備電池，進(jìn)行高溫存 儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)。一般的的鋰電池85°C高溫存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行4h，本次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行384h。
[0022] 試驗(yàn)方法為：將電池充滿(mǎn)電先測(cè)試其電壓、內(nèi)阻、厚度然后放入85°C恒溫箱里，每 天測(cè)試其厚度，待測(cè)試完成后計(jì)算其存儲(chǔ)前后的壓降、內(nèi)阻增長(zhǎng)率及其厚度膨脹率。結(jié)果如 表1， 表1
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種裡離子電池電解液，其特征在于，所述電解液包括裡鹽、有機(jī)溶劑和添加劑；所 述電解液中質(zhì)量百分比為裡鹽11. 5%-13. 5%、有機(jī)溶劑85%-87%和添加劑0. 8%-2%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裡離子電池電解液，其特征在于，所述裡鹽為六氣磯酸裡。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裡離子電池電解液，其特征在于，所述裡鹽還包括雙測(cè)酸裡， 二氣雙磯酸裡和高氯酸裡中的一種或幾種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裡離子電池電解液，其特征在于，所述有機(jī)溶劑為碳酸己帰 醋、碳酸二甲醋、碳酸甲己醋和碳酸丙帰醋的混合溶劑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裡離子電池電解液，其特征在于，所述有機(jī)溶劑還包括磯酸 H苯醋和H氣甲基碳酸己帰醋。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裡離子電池電解液，其特征在于，所述添加劑為1，4下焼賴(lài)酸 內(nèi)醋或者1,3-丙焼賴(lài)酸內(nèi)醋與己醇胺混合而成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裡離子電池電解液，其特征在于，所述添加劑還包括線(xiàn)性多 聚磯膳和環(huán)狀磯膳H聚體。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裡離子電池電解液，其特征在于，所述線(xiàn)性多聚磯膳含寡聚 氧化己帰側(cè)鏈，所述環(huán)狀磯膳H聚體含寡聚環(huán)氧己帰側(cè)鏈。
9. 如權(quán)利要求1-8任一所述裡離子電池電解液，其特征在與，所述的裡離子電池為H 元慘猛裡電池。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于鋰離子電池電解液材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池高溫電解液。電解液中鋰鹽、有機(jī)溶劑和添加劑質(zhì)量百分比為鋰鹽11.5%-13.5%、有機(jī)溶劑85%-87%和添加劑0.8%-2%。鋰鹽為六氟磷酸鋰。機(jī)溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸丙烯酯的混合溶劑。所述添加劑為1,4丁烷磺酸內(nèi)酯或者 1,3- 丙烷磺酸內(nèi)酯與乙醇胺混合而成。
【IPC分類(lèi)】H01M10-0566, H01M10-0567
【公開(kāi)號(hào)】CN104681869
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510103368
【發(fā)明人】張祖波, 阮華屹, 劉長(zhǎng)來(lái), 夏詩(shī)忠, 張行祥
【申請(qǐng)人】湖北駱駝蓄電池研究院有限公司
【公開(kāi)日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2015年3月10日