一種二次電池用電解液的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種二次電池用電解液，包括鋰鹽、溶劑和添加劑，所述添加劑為碳酸亞乙烯酯，1,3?丙磺酸內(nèi)酯，1,3?丙烷磺酸內(nèi)酯，亞硫酸亞乙酯，亞硫酸二甲酯,雙草酸硼酸鋰中的一種或多種的組合物，所述添加劑使用量為所述鋰鹽和所述有機溶劑總質(zhì)量的0.5％?5％。本發(fā)明采用的添加劑在電池首次充電時于石墨烯基鈦酸鋰電極表面形成一層穩(wěn)定覆蓋于電極材料表面的鈍化層，形成的層鈍化膜能有效地阻止溶劑分子的通過、脫出，從而防止電解液和石墨烯基鈦酸鋰由于副反應(yīng)所導(dǎo)致的脹氣現(xiàn)象，而Li+卻可以經(jīng)過該鈍化層自由地嵌入和脫出，采用該方法將大大提高石墨烯基鈦酸鋰電池循環(huán)和高溫存儲過程的穩(wěn)定性，電池的性能將得到大大提高。
【專利說明】
一種二次電池用電解液
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種二次電池用電解液。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著技術(shù)的發(fā)展，社會的進步和環(huán)境問題的日趨嚴(yán)峻，各行業(yè)中綠色可再生能源 的使用越來越廣泛，純電動汽車和混合電動汽車市場也在高速增長。作為儲能領(lǐng)域最重要 組成部分之一的鋰離子電池，在滿足高能量密度、長循環(huán)壽命、安全平穩(wěn)等性能指標(biāo)的同 時，如何顯著提高其大電流充放電性能及倍率性能越來越成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界非常關(guān)心的 研究課題。
[0003] 石墨類負極材料和鈦酸鋰是最為常見的兩種鋰離子電池的負極材料。由于鈦酸鋰 材料不存在碳負極材料在動力鋰離子電池領(lǐng)域應(yīng)用的安全隱患，為保障鋰電池的安全提供 了基礎(chǔ)。雖然尖晶石型Li 4Ti5012具有上述的優(yōu)良性能，使其成為最有可能代替石墨負極的 新型負極材料之一；由于鈦酸鋰電子電導(dǎo)率低，而通過石墨烯包覆的鈦酸鋰材料能夠大幅 提高電池導(dǎo)電性，而且由于石墨烯的比容量達到540mAh/g以上，通過石墨烯改性的鈦酸鋰 材料能大幅度提高其導(dǎo)電性和比容量。
[0004] 石墨烯改性的鈦酸鋰材料通過石墨烯密集包覆隔絕了鈦酸鋰材料與電解液的直 接接觸，解決了鈦酸鋰產(chǎn)氣的問題，但由于鈦酸鋰材料電化學(xué)平臺電位較高，約為1.55V (vs Li+/Li)，在石墨烯表面不易形成一層牢固的SEI膜，使得該材料在充放電和貯存過程中由 于石墨烯和電解液之間副反應(yīng)導(dǎo)致電池脹氣，從而影響電池壽命。如何防止該材料產(chǎn)生脹 氣成為了解決問題的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種防止石墨烯基鈦酸鋰鋰離子二次電池脹氣的電解液體 系。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是:一種二次電池用電解液，包括鋰 鹽、溶劑和添加劑，所述添加劑為碳酸亞乙烯酯、1，3_丙磺酸內(nèi)酯、1，3_丙烷磺酸內(nèi)酯、雙草 酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰中的一種或多種的組合物，所述添加劑使用量為所述鋰鹽和所 述溶劑總質(zhì)量的0.5 %-5 %。
[0007] 其中，上述添加劑可在石墨烯基鈦酸鋰電極表面形成一層穩(wěn)定覆蓋于電極材料表 面的鈍化層，稱之為固體電解質(zhì)界面膜。添加劑使用量低于0.5%，化成時由于量少不能在 石墨烯基鈦酸鋰負極表面形成一層致密的、穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面膜，后期致使用過程中 會出現(xiàn)產(chǎn)氣等副反應(yīng)。由于有機溶劑分子體積比較大，形成的一層鈍化膜能有效地阻止溶 劑分子的通過、脫出，而體積較小的Li+卻可以經(jīng)過該鈍化層自由地嵌入和脫出。
[0008] 其中，所述鋰鹽為四氟硼酸鋰、六氟磷酸鋰、六氟砷酸鋰中的一種或二種的組合 物。
[0009] 進一步地，所述鋰鹽在電解液中的濃度為0.8-1.5mo 1/L。鋰鹽在電解液中的濃度 低于0.8mol/L，由于鋰離子的濃度降低，會大大降低鋰離子的傳輸速度，影響電池的充電和 放電性能;鋰鹽在電解液中的濃度高于1.5mo 1 /L會增加電解液的粘度，增加鋰離子在傳輸 過程中的阻力，降低電池性能。
[0010] 其中，所述溶劑為碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙 酯、碳酸二正丙酯、碳酸二異丙酯、碳酸乙丙酯、y-丁內(nèi)酯、二甲基亞砜中的一種或多種的 組合物。所述溶劑的體積添加比例為10-80 %。
[0011] 其中，所述二次電池的陰極為鈷酸鋰，陽極為石墨烯基鈦酸鋰。
[0012] 本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是:本發(fā)明的二次電池用電解液中含有碳酸亞乙烯 酯，1、3-丙磺酸內(nèi)酯，1，3_丙烷磺酸內(nèi)酯，雙草酸硼酸鋰，二氟草酸硼酸鋰中的一種或多種 的組合物的一種或多種混合，此添加劑在電池首次充電時于石墨烯基鈦酸鋰電極表面形成 一層穩(wěn)定覆蓋于電極材料表面的鈍化層，稱之為固體電解質(zhì)界面膜，形成的一層鈍化膜能 有效地阻止溶劑分子的通過、脫出，從而防止電解液和石墨烯基鈦酸鋰由于副反應(yīng)所導(dǎo)致 的脹氣現(xiàn)象，但Li+卻可以經(jīng)過該鈍化層自由地嵌入和脫出，采用該方法將大大提高石墨烯 基鈦酸鋰電池循環(huán)和高溫存儲過程的穩(wěn)定性，電池的性能將得到大大提高。
【具體實施方式】
[0013] 通過攪料、涂布、極片冷壓、卷繞、封裝、烘烤除水分得到待注液的電芯，其中陰極 為鈷酸鋰，陽極為石墨烯基鈦酸鋰，電芯的型號為60150(直徑為60mm、高度為150mm)。
[0014]實施例1 一種二次電池用電解液，以體積比為2: 2:1的碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和 丁內(nèi)酯的混合物為有機溶劑，按100重量份的所述鋰鹽和所述有機溶劑計，不添加任何 添加劑。
[0015] 實施例2-種二次電池用電解液，以體積比為2: 2:1的碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和 Y -丁內(nèi)酯的混合物為有機溶劑，按100重量份的所述鋰鹽和所述有機溶劑計，所述添加劑 為1重量份雙草酸硼酸鋰和2重量份的1，3_丙磺酸內(nèi)酯和1重量份的二氟草酸硼酸鋰。
[0016] 實施例3-種二次電池用電解液，以體積比為2: 2:1的碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和 Y -丁內(nèi)酯的混合物為有機溶劑，按100重量份的所述鋰鹽和所述有機溶劑計，所述添加劑 為2重量份碳酸亞乙烯酯，1重量份二氟草酸硼酸鋰和1重量份1，3_丙烷磺酸內(nèi)酯。
[0017] 實施例4一種二次電池用電解液，以體積比為2: 2:1的碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和 Y -丁內(nèi)酯的混合物為有機溶劑，按100重量份的所述鋰鹽和所述有機溶劑計，所述添加劑 為2重量份碳酸亞乙烯酯，1重量份雙草酸硼酸鋰和1重量份二氟草酸硼酸鋰。
[0018] 實施例5-種二次電池用電解液，以體積比為2: 2:1的碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和 Y -丁內(nèi)酯的混合物為有機溶劑，按100重量份的所述鋰鹽和所述有機溶劑計，所述添加劑 為2重量份1，3_丙烷磺酸內(nèi)酯，2重量份碳酸亞乙烯酯和1重量份雙草酸硼酸鋰。
[0019] 實施例6-種二次電池用電解液，以體積比為2: 2:1的碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和 碳酸乙烯酯的混合物為有機溶劑，按100重量份的所述鋰鹽和所述有機溶劑計，按100重量 份的所述鋰鹽和所述有機溶劑計，不添加任何添加劑。
[0020] 實施例7-種二次電池用電解液，以體積比為2:2:1的碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和 碳酸乙烯酯的混合物為有機溶劑，按100重量份的所述鋰鹽和所述有機溶劑計，所述添加劑 為1重量份雙草酸硼酸鋰和2重量份的1、3_丙磺酸內(nèi)酯和1重量份的二氟草酸硼酸鋰。
[0021 ]實施例8-種二次電池用電解液，以體積比為2: 2:1的碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和 碳酸乙烯酯的混合物為有機溶劑，按100重量份的所述鋰鹽和所述有機溶劑計，所述添加 劑為2重量份碳酸亞乙烯酯，1重量份雙草酸硼酸鋰和1重量份二氟草酸硼酸鋰。
[0022]實施例9一種二次電池用電解液，以體積比為2: 2:1的碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和 碳酸乙烯酯的混合物為有機溶劑，按100重量份的所述鋰鹽和所述有機溶劑計，所述添加劑 為2重量份碳酸亞乙烯酯，1重量份雙草酸硼酸鋰和1重量份亞硫酸二甲酯。
[0023]實施例10-種二次電池用電解液，以體積比為2:2:1的碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和 碳酸乙烯酯的混合物為有機溶劑，按100重量份的所述鋰鹽和所述有機溶劑計，所述添加劑 為2重量份1，3_丙烷磺酸內(nèi)酯，2重量份碳酸亞乙烯酯和1重量份雙草酸硼酸鋰。
[0024]將上述實施例中的電解液經(jīng)制成電池后，測試電池在高溫下的存儲性能和常溫循 環(huán)等，如下表所示：
[0025] 表格1電芯在滿電態(tài)55°C存儲30天和4C常溫循環(huán)1000周性能測試值
[0027] 由表1的試驗結(jié)果可以看出，相對于比較例，使用了本發(fā)明所述添加劑后，電池的 高溫儲存性能以及電池的循環(huán)壽命明顯提高，其中，多種添加劑的組合物作為添加劑時的 效果優(yōu)于使用一種添加劑時的效果。
[0028] 以上對本發(fā)明的幾個實施例進行了詳細說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施 例，不能被認為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進 等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種二次電池用電解液，包括鋰鹽、溶劑和添加劑，其特征在于:所述添加劑為碳酸 亞乙烯酯、1，3-丙磺酸內(nèi)酯、1，3-丙烷磺酸內(nèi)酯、亞硫酸亞乙酯、亞硫酸二甲酯、雙草酸硼酸 鋰中的一種或多種的組合物，所述添加劑使用量為所述鋰鹽和所述溶劑總質(zhì)量的0.5%- 5%〇2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池用電解液，其特征在于:所述鋰鹽為四氟硼酸鋰、六 氟磷酸鋰、六氟砷酸鋰中的一種或二種的組合物。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的二次電池用電解液，其特征在于:所述鋰鹽在電解液中的濃度 為0.8-1.5mol/L。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池用電解液，其特征在于:所述溶劑為碳酸丙烯酯、碳 酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二正丙酯、碳酸二異丙 酯、碳酸乙丙酯、γ-丁內(nèi)酯、碳酸乙異丙酯、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、二甲基亞砜、1，3_ 二氧戊環(huán)中的一種或多種的組合物。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池用電解液，其特征在于:所述二次電池的陰極為鈷酸 鋰，陽極為石墨烯基鈦酸鋰。
【文檔編號】H01M10/0525GK105958119SQ201610481742
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月23日
【發(fā)明人】陳永勝, 李愛紅, 隨東
【申請人】天津普蘭能源科技有限公司