一種倍率型鋰離子動力電池電解液及鋰離子動力電池的製作方法
2023-05-20 11:21:11
專利名稱：一種倍率型鋰離子動力電池電解液及鋰離子動力電池的製作方法
技術領域：
本發明涉及鋰電池技術領域，具體涉及一種倍率型鋰離子動力電池電解液及其製成的鋰離子動力電池。
背景技術：
自1991年鋰離子電解液開發成功後，鋰離子電池很快進入了筆記本電腦、手機等電子信息產品市場，並逐步佔據了主導地位。目前鋰離子電池電解液產品技術也正處於進一步的發展中。在鋰離子電池電解液研究和生產方面，國際上從事鋰離子電池專業電解液的研製和開發的公司主要集中在日本、德國、韓國、美國、加拿大等國家，以日本的電解液發展最快，市場份額最大。鋰離子電池具有能力密度高、循環壽命長、電壓平臺高以及無汙染等優點，以廣泛應用於低倍率放電的手機、數位相機、筆記本電腦以及藍牙耳機等領域。鋰離子電池電解液是電池的重要組成部分，在電池中承擔著正負極之間傳輸電荷的作用，它對電池的比容量、工作溫度範圍、循環效率及安全性能都至關重要。鋰離子電池一般由高純有機溶劑、電解質鋰鹽和必要的添加劑組成。目前鋰離子電池的高功率研究應用已經成為熱門領域，電動工具、遙控飛機及汽車等高功率需求產品對鋰離子電池的倍率性能提出了更高的要求。目前國內廣大電解液生產商主要使用的電解液是LiPF6/EC+DMC+EMC，其中LiPF6的濃度為lmol/L，EC: DMC: EMC的質量比為1:1:1。該電解液體系具有較好的安全性能和活性物質容量發揮，但倍率性能不夠理想，有待進一步提高。
發明內容
本發明的目的在於提供一種倍率型鋰離子動力電池電解液。本發明的目的還在於提供一種鋰離子動力電池。為了實現以上目的，本發明所採用的技術方案是:一種倍率型鋰離子動力電池電解液，由以下成分組成:六氟磷酸鋰LiPF6、雙草酸硼酸鋰LiBOB和混合溶劑，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為lmol/1，雙草酸硼酸鋰LiBOB的濃度為0.2-0.4mol/l ;所述混合溶劑由碳酸乙烯酯EC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸二乙酯DEC和氟代碳酸乙烯酯FEC組成，其中碳酸乙烯酯EC的重量百分含量為40-50 %，碳酸甲乙酯EMC的重量百分含量為20-30 %，碳酸二乙酯DEC的重量百分含量為20-30%，氟代碳酸乙烯酯FEC的重量百分含量為3_5%。所述六氟磷酸鋰LiPF6、雙草酸硼酸鋰LiBOB、碳酸乙烯酯EC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸二乙酯DEC和氟代碳酸乙烯酯FEC均為電池級試劑，純度大於99.95 %，水分含量小於10ppm。一種鋰離子動力電池，包括電極組和電解液，所述電極組和電解液密封在電池殼體內，所述電極組包括正極、負極和隔膜，所述電解液由以下成分組成:六氟磷酸鋰LiPF6、雙草酸硼酸鋰LiBOB和混合溶劑，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為lmol/1，雙草酸硼酸鋰LiBOB的濃度為0.2-0.4mol/l ;所述混合溶劑由碳酸乙烯酯EC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸二乙酯DEC和氟代碳酸乙烯酯FEC組成，其中碳酸乙烯酯EC的重量百分含量為40-50%，碳酸甲乙酯EMC的重量百分含量為20-30 %，碳酸二乙酯DEC的重量百分含量為20-30 %，氟代碳酸乙烯酯FEC的重量百分含量為3-5 %。鋰電池的倍率特性主要由電解液的電導率決定。影響鋰電池電解液電導率的主要因素有溶劑的粘度和比介電常數。要得到高電導率的電解液，最好選取介電常數大、粘度低的溶劑。本發明提供的倍率型鋰離子動力電池電解液中碳酸乙烯酯EC的粘度(40°C )為
1.9mpa.s,介電常數是85.lc/v.m,碳酸甲乙酯EMC的粘度(40°C )為0.65mpa.s,介電常數是2.9c/v.m，碳酸二乙酯DEC的粘度(40°C )為0.59mpa.S，介電常數是3.lc/v.m。本發明提供的倍率型鋰離子動力電池電解液以電導率較高的溶劑碳酸乙烯酯EC作為基體部分，在碳酸乙烯酯EC中再加入粘度較低的溶劑碳酸甲乙酯EMC和碳酸二乙酯DEC，使整個溶劑體系保持適當的粘度，具有較高電導率。並進一步通過調整碳酸乙烯酯EC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸二乙酯DEC的配比提高了電解液的電導率。雙草酸硼酸鋰LiBOB的加入可以提高電解液的電導率，同時可以在負極表面形成良好的SEI膜，可以提高電解液的循環性能。氟代碳酸乙烯酯FEC作為添加劑可以提高電解液電導率，還可改善鋰離子電池低溫放電效率。本發明提供的倍率型鋰離子動力電池電解液以提高電解液離子傳導能力即電導率的方式顯著提高了電解液的倍率性能。與現有技術相比，本發明的電解液具有如下優勢:該電解液在25°C環境中，電導率比較高，可以達到10.5-11.8ms/cm ;1C放電比容量比較高，克容量可以達到130-150mAh/g。採用本發明提供的電解液製得的5Ah軟包鋰離子電池IC放電容量達6097mAh。在25°C環境中，12C放電容量為5975mAh，是IC放電容量的98.01%。
具體實施例方式
下面通過具體實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。實施例1本實施例提供的倍率型鋰離子動力電池電解液，由以下成分組成:六氟磷酸鋰LiPF6、雙草酸硼酸鋰LiBOB和混合溶劑，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為lmol/1，雙草酸硼酸鋰LiBOB的濃度為0.4mol/l ;混合溶劑由碳酸乙烯酯EC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸二乙酯DEC和氟代碳酸乙烯酯FEC組成，其中碳酸乙烯酯EC的重量百分含量為40%，碳酸甲乙酯EMC的重量百分含量為30%，碳酸二乙酯DEC的重量百分含量為25%，氟代碳酸乙烯酯FEC的重量百分含量為5%。隨機抽取20個未注液的1065132電池，於恆溫恆溼房中將這20塊電池分別注入本實施例提供的電解液，按常規方法將已注液的電池進行老化、化成、除氣、封口、分容，製得鋰離子電池。實施例2本實施例提供的倍率型鋰離子動力電池電解液，由以下成分組成:六氟磷酸鋰LiPF6、雙草酸硼酸鋰LiBOB和混合溶劑，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為lmol/1，雙草酸硼酸鋰LiBOB的濃度為0.2mol/l ;混合溶劑由碳酸乙烯酯EC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸二乙酯DEC和氟代碳酸乙烯酯FEC組成，其中碳酸乙烯酯EC的重量百分含量為50%，碳酸甲乙酯EMC的重量百分含量為20%，碳酸二乙酯DEC的重量百分含量為27%，氟代碳酸乙烯酯FEC的重量百分含量為3%。隨機抽取20個未注液的1065132電池，於恆溫恆溼房中將這20塊電池分別注入本實施例提供的電解液，按常規方法將已注液的電池進行老化、化成、除氣、封口、分容，製得鋰離子電池。實施例3本實施例提供的倍率型鋰離子動力電池電解液，由以下成分組成:六氟磷酸鋰LiPF6、雙草酸硼酸鋰LiBOB和混合溶劑，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為lmol/1，雙草酸硼酸鋰LiBOB的濃度為0.3mol/l ;混合溶劑由碳酸乙烯酯EC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸二乙酯DEC和氟代碳酸乙烯酯FEC組成，其中碳酸乙烯酯EC的重量百分含量為50%，碳酸甲乙酯EMC的重量百分含量為25%，碳酸二乙酯DEC的重量百分含量為20%，氟代碳酸乙烯酯FEC的重量百分含量為5%。隨機抽取20個未注液的1065132電池，於恆溫恆溼房中將這20塊電池分別注入本實施例提供的電解液，按常規方法將已注液的電池進行老化、化成、除氣、封口、分容，製得鋰離子電池。實施例1-實施例3中使用的原料六氟磷酸鋰LiPF6、雙草酸硼酸鋰LiBOB、碳酸乙烯酯EC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸二乙酯DEC和氟代碳酸乙烯酯FEC為電池級試劑，純度大於99.95%，水分含量小於lOppm。為便於比較，上述實施例1-3中採用的注液電池均指同一批同型號的電池，所說的同一批是指該批電池的前序生產工藝都一樣，而唯一不同的是注液工序中注入的電解液不同。該型號的電池中，負極為複合石墨，正極為磷酸鐵鋰。分別測試實施例1-實施例3製作的鋰離子電池的倍率性能，測試結果見表I所示。表中所得數據為每個實施例中製得的20個鋰離子電池所測數據的平均值。本發明實施例1-3提供的倍率型鋰離子動力電池電解液通過改變有機溶劑的配比，加入特殊添加劑FEC提高了電解液的電導率，增加了離子遷移速度，由表1中數據可以看出，在常溫狀態下以1C電流充滿電後，分別以1C、2C、5C、8C、10C、12C的電流放電，8C/1C放電，容量保持率大於98.6%，12C/1C放電，容量保持率大於98%，有效的增強了鋰離子電池的倍率性能。採用本發明實施例1-3提供的電解液製得的鋰離子電池的倍率性能優異。表1實施例1-3製得的鋰離子電池的倍率性能測試結果
權利要求
1.一種倍率型鋰離子動力電池電解液，其特徵在於，由以下成分組成:六氟磷酸鋰LiPF6、雙草酸硼酸鋰LiBOB和混合溶劑，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為lmol/1，雙草酸硼酸鋰LiBOB的濃度為0.2-0.4mol/l ;所述混合溶劑由碳酸乙烯酯EC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸二乙酯DEC和氟代碳酸乙烯酯FEC組成，其中碳酸乙烯酯EC的重量百分含量為40-50%，碳酸甲乙酯EMC的重量百分含量為20-30%，碳酸二乙酯DEC的重量百分含量為20-30%，氟代碳酸乙烯酯FEC的重量百分含量為3-5%。
2.根據權利要求1所述的倍率型鋰離子動力電池電解液，其特徵在於，所述六氟磷酸鋰LiPF6、雙草酸硼酸鋰LiBOB、碳酸乙烯酯EC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸二乙酯DEC和氟代碳酸乙烯酯FEC為電池級試劑，純度大於99.95%，水分含量小於lOppm。
3.一種鋰離子動力電池，包括電極組和電解液，所述電極組和電解液密封在電池殼體內，所述電極組包括正極、負極和隔膜，其特徵在於，所述電解液為權利要求1或2所述的電解液。
全文摘要
本發明公開了一種倍率型鋰離子動力電池電解液，由六氟磷酸鋰LiPF6、雙草酸硼酸鋰LiBOB和混合溶劑組成，混合溶劑由碳酸乙烯酯EC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸二乙酯DEC和氟代碳酸乙烯酯FEC組成。本發明電解液以提高電解液離子傳導能力即電導率的方式顯著提高了電解液的倍率性能。本發明的電解液具有如下優勢該電解液在25℃環境中，電導率比較高，可以達到10.5-11.8ms/cm；1C放電比容量比較高，克容量可以達到130-150mAh/g。採用本發明提供的電解液製得的5Ah軟包鋰離子電池1C放電容量達6097mAh。在25℃環境中，12C放電容量為5975mAh，是1C放電容量的98.01％。
文檔編號H01M10/0567GK103107357SQ20121002868
公開日2013年5月15日 申請日期2012年2月9日 優先權日2012年2月9日
發明者李世江, 侯紅軍, 楊華春, 薛旭金, 於賀華, 邵俊華, 餘維海, 李雲峰, 趙永鋒 申請人:多氟多化工股份有限公司