一種用于鈦酸鋰鋰離子電池的電解液的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋰離子電池領(lǐng)域，涉及一種電解液，更具體而言，涉及一種用于鈦酸鋰鋰離子電池的電解液。
【背景技術(shù)】
[0002]自上世紀(jì)90年代鋰離子電池因其高能量密度、循環(huán)壽命長、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)被廣泛用于電子產(chǎn)品中，正因如此，人們考慮到將其應(yīng)用到對(duì)能量密度、循環(huán)和安全性能的要求更高的電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能系統(tǒng)。目前以碳材料為負(fù)極材料的鋰離子電池其循環(huán)性能和安全性能還無法滿足電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能系統(tǒng)的要求。
[0003]尖晶石型鈦酸鋰(Li4Ti5O12, LT0)材料在2.5-1.0V之間的理論容量175mAh/g，且具有優(yōu)異的可逆性和充放電過程中材料的體積幾乎不發(fā)生變化，同時(shí)LTO還具有長循環(huán)和高安全性能。但是LTO電池在充放電和儲(chǔ)存過程中，尤其是在高溫情況下會(huì)出現(xiàn)脹氣現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了電池的安全性能，也制約了鈦酸鋰電池的大范圍使用，但是人們對(duì)脹氣的原因眾說紛紜，沒有統(tǒng)一的結(jié)論，主要認(rèn)為有如下原因所致:(I)水分的影響；(2)電解液在LTO界面的分解，因此開發(fā)解決或緩解LTO電池脹氣的電解液成為當(dāng)務(wù)之急。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于鈦酸鋰電池的電解液，解決或緩解LTO電池脹氣的問題。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種用于鈦酸鋰電池的電解液，該鈦酸鋰電池使用的電解液包括主電解質(zhì)鋰鹽、輔助電解質(zhì)鋰鹽、非水溶劑和添加劑；其中，所述的主電解質(zhì)鋰鹽為六氟磷酸鋰，其在電解液中的濃度為0.5-1.5mol/L ;所述輔電解質(zhì)鋰鹽在電解液中的濃度為0.005-0.5mol/L，該輔電解質(zhì)鋰鹽選擇四氟硼酸鋰、雙草酸硼酸鋰、雙氟草酸硼酸鋰、雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰、雙氟磺酰亞胺鋰中的任意一種或兩種以上。從電化學(xué)穩(wěn)定性的觀點(diǎn)出發(fā)，我們優(yōu)選雙草酸硼酸鋰和雙氟草酸硼酸鋰。
[0006]上述的鈦酸鋰鋰離子電池的電解液，其中，所述電解液中，添加劑所占比例以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)為0%?20%。
[0007]上述的鈦酸鋰鋰離子電池的電解液，其中，所述添加劑為碳酸亞乙烯酯、乙烯基碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、磺酸內(nèi)酯類、腈類、鈦酸酯偶聯(lián)劑中的任意一種或兩種以上。可列舉的添加劑如下:
磺酸內(nèi)酯類:1，3-丙烷磺酸內(nèi)酯、1，3-丙烯磺酸內(nèi)酯、1，4-丁烷磺酸內(nèi)酯、1，8-萘磺酸內(nèi)醋等。
[0008]腈類:乙腈、戊二腈、己二腈、甲氧基乙腈、3-甲氧基丙腈、丙烯腈、苯甲腈等。
[0009]鈦酸酯偶聯(lián)劑:異丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯、異丙基三(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯、異丙基三油酸酰氧基鈦酸酯、雙(乙酰乙酸乙酯基)二異丙氧基鈦酸酯、雙(乙酰乙酸乙酯基)二異丁氧基鈦酸酯等。
[0010]上述的鈦酸鋰鋰離子電池的電解液，其中，所述非水溶劑為羧酸酯、內(nèi)醋、碳酸酯、醚類溶劑中的任意一種或兩種以上；從電解液的物理特性和電化學(xué)特性的觀點(diǎn)出發(fā)，可列舉下述溶劑，也可以并用這些溶劑中兩種以上的溶劑。
[0011]羧酸酯:甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯等。
[0012]內(nèi)酯:γ-丁內(nèi)酯、0-乙?；?丫-丁內(nèi)醋、β-丁內(nèi)醋、γ-戊內(nèi)醋、δ-戊內(nèi)酯等。
[0013]碳酸酯:碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸亞乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯等。
[0014]醚:鏈狀醚[碳原子數(shù)2?6( 二乙醚、甲基異丙基醚、乙二醇二甲醚、二甘醇二甲醚等)，碳原子數(shù)7?12 ( 二甘醇二乙醚、三甘醇二甲醚等)];環(huán)狀醚[碳原子數(shù)2?4 (四氫呋喃、1，3 -二氧戊環(huán)、1，4- 二噁烷等)，碳原子數(shù)5?18(4-丁基二氧戊環(huán)、冠醚等)]。
[0015]上述的鈦酸鋰鋰離子電池的電解液，其中，所述電解液中，非水溶劑羧酸酯所占比例以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)為0%?80%。
[0016]上述的鈦酸鋰鋰離子電池的電解液，其中，所述電解液中，非水溶劑內(nèi)酯所占比例以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)為0%?50%。
[0017]上述的鈦酸鋰鋰離子電池的電解液，其中，所述電解液中，非水溶劑碳酸酯所占比例以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)為0%?50%。
[0018]上述的鈦酸鋰鋰離子電池的電解液，其中，所述電解液中，非水溶劑中醚類溶劑所占比例以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)為0%?50%。
[0019]從電化學(xué)穩(wěn)定性的觀點(diǎn)出發(fā)，本發(fā)明的電解液中的含水量，基于電解液的容量，優(yōu)選為300ppm以下，更加優(yōu)選為10ppm以下，特別優(yōu)選為50ppm以下(水含量低緩解電池脹氣具有積極作用)。電解液中的含水量可以采用卡爾.費(fèi)休法(Karl Fischer method)測(cè)定。
[0020]本發(fā)明的電解液由主電解質(zhì)鋰鹽、輔助電解質(zhì)鋰鹽、非水溶劑以及添加劑混合配制而成。本發(fā)明電解液中的電解質(zhì)鋰鹽約占總質(zhì)量分?jǐn)?shù)的8%-15%，且一般由主電解質(zhì)鋰鹽和輔助電解質(zhì)鋰鹽復(fù)配而成(具有協(xié)同作用)。采用本發(fā)明的電解液，鈦酸鋰鋰離子電池具有優(yōu)良的循環(huán)性能、倍率性能和高低溫性能，同時(shí)可以在負(fù)極鈦酸鋰界面形成有效界面膜，大大緩解了鈦酸鋰鋰離子電池的脹氣現(xiàn)象。
【附圖說明】
[0021]圖1采用了本發(fā)明的實(shí)施例1的電解液的鈦酸鋰電池的循環(huán)圖。
[0022]圖2采用了本發(fā)明的實(shí)施例1的電解液的鈦酸鋰電池的倍率性能圖。
[0023]圖3采用了本發(fā)明的實(shí)施例1的電解液的鈦酸鋰電池的高低溫性能圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下結(jié)合附圖通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，但不應(yīng)理解為本發(fā)明僅限于下列實(shí)施例的范圍。以下實(shí)施例和比較例中所涉及的試劑的份數(shù)為質(zhì)量份數(shù)，相當(dāng)于質(zhì)量比，單位可以使毫克、克、千克、噸等，單位統(tǒng)一即可。 實(shí)施例1
將六氟磷酸鋰12份、脫水的碳酸乙烯酯20份、碳酸丙烯酯5份、碳酸二甲酯20份、碳酸二乙酯10份、碳酸甲乙酯30份、雙氟草酸硼酸鋰0.5份和碳酸亞乙烯酯2.5份于25°C均勻混合溶解，得到本發(fā)明的電解液(I)。電解液(I)的水分為15ppm。電解液中的含水量采用卡爾.費(fèi)休法(Karl Fischer method)測(cè)定。
[0025]實(shí)施例2
將六氟磷酸鋰13份、脫水的碳酸乙烯酯10份、碳酸丙烯酯15份、碳酸二甲酯30份、碳酸甲乙酯30份、氟代碳酸乙烯酯2份于25°C均勻混合溶解，得到本發(fā)明的電解液(2)。電解液(2)的水分為25ppm。
[0026]實(shí)施例3
將六氟磷酸鋰14份、脫水的碳酸丙烯酯20份、碳酸二甲酯30份、碳酸碳酸甲乙酯20份、γ -