一種三元慘錳鋰電池用高溫電解液的製作方法
2023-06-09 06:38:11
一種三元慘錳鋰電池用高溫電解液的製作方法
【專利摘要】本發明屬於鋰離子電池電解液材料【技術領域】，具體涉及一種三元慘錳鋰離子電池用電解液添加劑及其電解液。為了克服鋰電池在普通電解液中電池容量衰減快、使用壽命短的現有技術不足，本發明提供一種鋰電池電解液添加劑及其電解液，該電解液添加劑由1,4丁烷磺酸內酯或者1,3-丙烷磺酸內酯與乙醇胺混合而成，包含該添加劑的電解液由鋰鹽11%~15%、有機溶劑82%~88%、添加劑0.5%~4%組成。本發明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以及循環使用效果，其中當1,4丁烷磺酸內酯或者1,3-丙烷磺酸內酯與乙醇胺的質量混合比為1：1-2，其效果最佳。本發明所述的鋰離子電池用電解液添加劑及其電解液適合在鋰電池製造或應用領域大力推廣。
【專利說明】—種三元慘錳鋰電池用高溫電解液
【技術領域】
[0001]本發明屬於鋰離子電池電解液材料【技術領域】，具體涉及一種三元慘錳鋰離子電池用電解液添加劑及其電解液。
【背景技術】
[0002]含鋰離子的可充電的電池組，也稱為鋰離子二次電池組或鋰離子電池組，由於它們的大容量、長壽命、不存在記憶效應，因此含鋰離子的可充電的電池組是有優勢的，且被廣泛使用於小尺寸的應用中。含鋰可充電的電池組廣泛用於多種應用中，且在行動電話、移動計算機以及其它電子設備中顯示出特別有用。然而鋰離子電池適用的溫度範圍窄，一般在高於55 V時電池容量衰減快，甚至可能發生燃燒或爆炸，嚴重限制了其廣泛應用。提高鋰離子電池高溫環境下的安全性及延緩其電池衰減率對於擴展鋰離子的應用具有十分重要的意義。
[0003]在鋰離子電池的性能和穩定性方面，電解液一直居於中心位置。其主要成分是有機溶劑、無機鹽，以及少量添加劑，在一定條件下按一定比例配製而成的。常規的鋰電池電解液，電導率、循環和高溫性能一般，當對電池產品的高溫性能提出更高要求時，常規電解液材料不能使其電池材料功能最優化。在電解液的組成成分中電解液添加劑用量小、見效快，通過開發高溫電解液添加劑，可以在保持鋰離子電池常溫性能的前提下，提高高溫穩定性，解決其高溫安全性問題，拓寬鋰離子電池的應用範圍。
[0004]中國專利申請200910147183.9公開了一種適用於高溫環境的鋰離子電池電解液及其製備方法，電解液中加入的添加劑為丙磺酸內脂、碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯，其在高溫環境下會在負極分解形成保護膜，減緩電解液在負極進一步分解。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於提供一種三元慘錳鋰電池用高溫電解液添加劑及其電解液，其可以用於解決三元慘錳鋰電池在高溫使用環境中時的循環性能差，高溫存儲厚度膨脹率大，高溫產氣嚴重的問題，將鋰電池的高溫循環性能提升到原來的4倍。
[0006]本發明的目的可以通過以下技術方案達到: 本發明所述的鋰電池電解液添加劑，其由1，4 丁烷磺酸內酯(1，4BS)或者1，3_丙烷磺酸內酯(1，3-PS)與乙醇胺混合而成。所述添加劑中1，4 丁烷磺酸內酯或者1，3-丙烷磺酸內酯與乙醇胺的質量混合優選為1:1_2。
[0007]本發明所述的鋰電池電解液由鋰鹽、有機溶劑和添加劑按一定比例配製而成，其中各組分的質量百分比為:鋰鹽11%~15%、有機溶劑82%~88%、添加劑0.5%~4%。
[0008]上述所述的鋰電池電解液中，所述的鋰鹽為六氟磷酸鋰。所述的有機溶劑為由碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸甲乙酯(EMC)組成的混合溶劑，或者為碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸甲乙酯(EMC)組成的混合溶劑；所述混合溶劑中的三種溶劑的體積混合比例可以根據所需電解液的導電率進行調整，優選為體積比為EC: DMC: EMC=1:1:1的混合溶劑或者體積比為PC: DMC: EMC=1:1:1的混合溶劑。
[0009]上述所述的鋰電池電解液中，所述的添加劑為1，4 丁烷磺酸內酯(1，4BS)或者1，3_丙烷磺酸內酯(1，3-PS)與乙醇胺混合而成。所述添加劑中1，4 丁烷磺酸內酯或者1，3-丙烷磺酸內酯與乙醇胺的混合比例優選為1:1-2。
[0010]本發明可以取得以下積極結果:
本發明採用了 1，4 丁烷磺酸內酯(1，4BS)/1, 3-丙烷磺酸內酯(1，3-PS)有機成膜添加齊U，使負極形成緻密SEI膜減緩負極SEI膜的分解破壞，防止溶劑分子的共嵌入破壞負極石墨的層間結構，減緩負極活性材料的消耗；同時乙醇胺的加入，可以有效除去電解液中的水分，抑制HF氣體的產生，降低阻抗的增加，防止正極活性材料的腐蝕和正極材料晶格結構的破壞，從而提聞聞溫時的循環壽命。
【具體實施方式】
[0011]下面通過具體實施例，對本發明做進一步描述。但所述實施例並不以任何方式限定本發明。
[0012]實施例1:
質量百分數為0.5%的1，4 丁烷磺酸內酯(1，4BS)、1%的乙醇胺、和14%的六氟磷酸鋰溶於84.5%的有機溶劑(EC DMC EMC體積比為1:1:1)中，混合均勻後製成電解液。
[0013]實施例2:
質量百分數為0.3%的1，3-丙烷磺酸內酯(1，3-PS)、l.2%的乙醇胺、和13%的六氟磷酸鋰溶於85.5%的有機溶劑(EC DMC EMC體積比為1:1:1)中，混合均勻後製成電解液。
[0014]實施例3:
質量百分數為1%的1，4 丁烷磺酸內酯(1，4BS)、1%的乙醇胺、和12%的六氟磷酸鋰溶於86%的有機溶劑(EC DMC EMC體積比為1:1:1)中，混合均勻後製成電解液。
[0015]實施例4:
質量百分數為1.2%的1，3-丙烷磺酸內酯(1，3-PS)、0.3%的乙醇胺、和12%的六氟磷酸鋰溶於86.5%的有機溶劑(PC DMC EMC體積比為1:1:1)中，混合均勻後製成電解液。
[0016]實施例5:
質量百分數為0.5%的1，4 丁烷磺酸內酯(1，4BS)、1.5%的乙醇胺、和13%的六氟磷酸鋰溶於85%的有機溶劑(PC DMC EMC體積比為1:1:1)中，混合均勻後製成電解液。
[0017]實施例6:
質量百分數為1%的1，3_丙烷磺酸內酯(1，3-PS)、1%的乙醇胺、和13%的六氟磷酸鋰溶於85%的有機溶劑(PC DMC EMC體積比為1:1:1)中，混合均勻後製成電解液。
[0018]以下通過對比實驗說明本發明電解液的優點，本次測試的環境溫度為25±2°C，存儲前將鋰電池按0.2C2 (A)電流進行恆流恆壓充滿電，高溫75°C存儲6天後測試其電壓、內阻及厚度的變化。測試結果如表I所示，其中例子1-6分別按照本發明實施例1-6所述的電解液製備得到的鋁塑膜電池，規格型號為ISMP1366138。例子7電解液為普通型號電解液(現有技術)；其製備方法為質量百分數為1.5%的碳酸亞乙烯酯(VC)、14%的六氟磷酸鋰溶於84.5%的有機溶劑(EC DMC EMC體積比為1:1:1)中，混合均勻後製成電解液。
[0019]表I採用本發明所述電解液的電池高溫存儲變化
【權利要求】
1.一種鋰離子電池電解液添加劑，其由1，4丁烷磺酸內酯或者1，3-丙烷磺酸內酯與乙醇胺混合而成。
2.如權利要求1所述的鋰離子電池電解液添加劑，其特徵在於，所述添加劑中1，4丁烷磺酸內酯或者1，3-丙烷磺酸內酯與乙醇胺的質量混合比為1: (1-2)。
3.如權利要求1或2所述鋰離子電池電解液添加劑，其特徵在與，所述的鋰離子電池為三元慘錳鋰電池。
4.一種包含權利要求1或2所述添加劑的鋰離子電池電解液，其由鋰鹽、有機溶劑和添加劑組成，其特徵在於，所述電解液中鋰鹽、有機溶劑和添加劑質量百分比為鋰鹽11%~15%、有機溶劑82%~88%、添加劑0.5%~4%。
5.如權利要求4所述的鋰離子電池電解液，其特徵在於，所述的鋰鹽為六氟磷酸鋰。
6.如權利要求4所述的鋰離子電池電解液，其特徵在於，所述的有機溶劑為由碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯組成的混合溶劑，或者為碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯組成的混合溶劑。
7.如權利要求6鋰離子電池電解液，其特徵在於，所述的有機溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯體積比為1:1:1的混合溶劑或者碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯體積比為1:1:1的混合溶劑。
8.如權利要求4所述的的鋰離子電池電解液，其特徵在於，所述的添加劑為1，4丁烷磺酸內酯或者1，3-丙烷磺酸內酯與乙醇胺混合而成。
9.如權利要求8所述的的鋰離子電池電解液，其特徵在於，所述的添加劑1，4丁烷磺酸內酯或者1，3-丙烷磺酸內酯與乙醇胺的混合比為1: (1-2)。
10.如權利要求1-9任一所述鋰離子電池電解液，其特徵在與，所述的鋰離子電池為三元慘錳鋰電池。
【文檔編號】H01M10/0567GK103682441SQ201310679971
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月13日 優先權日:2013年12月13日
【發明者】王萍, 呂循峰, 劉勇, 婁勇剛, 張鬱茹 申請人:湖北駱駝蓄電池研究院有限公司