CN101299471B - 锂离子动力电池的复合电解液及其制备方法 - Google Patents

锂离子动力电池的复合电解液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及了一种锂离子动力电池的复合电解液及其制备方法，特别是适用于一种可高倍率充放电的大功率、长寿命锂离子动力电池的复合电解液配方及其制备方法。本发明的锂离子动力电池的复合电解液由以下的各组份按质量分数配比而成。其制备方法可以通过以下步骤实现：首先将有机溶剂进行预处理、精馏(或脱水、醇)、均质，检测合格后按配比和工艺规定的顺序加入电解液配制混合器；再将精制锂盐经检测合格后按配比加入混合器；最后将添加剂经预处理和检测合格后，按配比和规定的顺序加入混合器。物料在混合器中经充分溶解、混合、反应，配制成复合电解液，最后经检测，合格产品灌装称重入库。本发明是一种安全环保高效的新型复合电解液。

Description

锂离子动力电池的复合电解液及其制备方法
技术领域
本发明涉及了一种锂离子动力电池的复合电解液及其制备方法，特别是适用于一种可高倍率充放电的大功率、长寿命锂离子动力电池的复合电解液配方及其制备方法。
背景技术
能源是人类社会赖以生存和发展的物质基础，几百年来，建立在煤碳、石油和天燃气等化石燃料基础上的能源体系极大地推动了人类社会的繁荣、进步和发展。但是，随着全球科学技术和经济的不断发展以及人类文化、生活水平的进一步提高，众多资料显示，全球人类前进的道路上正面临着严峻的两大困境：一是不可再生的化石能源将逐渐枯竭；二是化石能源的大量开采和使用，造成了大气和环境的严重污染及生态的破坏，此两大困境为人类的生存和发展敲响了警钟！
面对化石能源的逐渐枯竭和生态环境被日益严重破坏，全世界各国越来越重视新能源、化学电源和可再生能源的开发、利用，其中锂离子动力电池是一种最具潜力的化学电源。锂离子动力电池具有单体电池电压高、比能量大、体积小、重量轻、自放电率低、使用寿命长、无记忆效应、允许工作温度范围宽、无污染、维护简单等特性，因此，它是当今人类最理想的移动式蓄电池，预计将处于高速发展态势。
目前，国内外有的单位在研发制造锂离子动力电池的过程中，仍然使用已商业化的普通锂离子电池正极材料和电解液，其电池的电性能很难达到动力电池的标准要求。而生产的锂离子动力电池则是使用自主研发的复合正极材料，以及与之相匹配的复合电解液，使动力电池的电性能有很大的提高，特别是在动力电池的可高倍率充放电、安全性能和循环寿命等方面有重大突破，并能成为目前世界上能满足纯电动汽车、潜艇设计要求的动力电池。
本发明的目的是要解决上述问题而发明的一种安全环保高效的新型复合电解液。
发明内容
本发明的目的的实现是由以下技术方案实现的：本发明的锂离子动力电池的复合电解液由以下的各组份按重量配比而成：LiPF6：10.5％-15％；LiBOB：1％-9％；PC：4％-15％；EC：29％-40％；DMC：23％-33％；EMC：18％-29％；PS：0.3％-4％；3VC：0.5％-2％；3(CH3)SiNHSi(CH3)：0.001％-0.005％；CHB+BP：2％-5.5％；MFE：0.05％-0.5％。
本发明的各组份按重量配比而成也可以按如下重量配比而成：LiPF6：10.5％-14％；LiBOB：2％-9％；PC：6％-14％；EC：30％-39％；DMC：24％-32％；EMC：21％-28％；PS：0.4％-3.5％；VC：0.8％-1.8％；(CH3)SiNHSi(CH3)：0.001％-0.005％；CHB+BP：2.5％-5％；MFE：0.08％-0.4％。
本发明的各组份按重量配比而成还可以按如下重量配比而成：LiPF6：11％-14％；LiBOB：1.5％-8％；PC：6％-14％；EC：31％-38％；DMC：25％-32％；EMC：22％-28％；PS：0.5％-3％；VC：0.8％-1.5％；(CH3)SiNHSi(CH3)：0.001％-0.005％；CHB+BP：2％-4％；MFE：0.05％-0.4％。
本发明的各组份按重量配比而成还可以进一步按如下重量配比而成：LiPF6：11.5％-14％；LiBOB：1.6％-7％；PC：7％-14％；EC：32％-38％；DMC：26％-32％；EMC：23％-28％；PS：0.8％-3％；VC：0.8％-1.5％；(CH3)SiNHSi(CH3)：0.001％-0.005％；CHB+BP：3.5％-4％；MFE：0.1％-0.4％。
本发明的锂离子动力电池的复合电解液制备方法可以通过以下步骤实现：首先将有机溶剂进行预处理、精馏(或脱水、醇)、均质，检测合格后按配比和工艺规定的顺序加入电解液配制混合器；再将精制锂盐经检测合格后按配比加入混合器；最后将添加剂经预处理和检测合格后，按配比和规定的顺序加入混合器。物料在混合器中经充分溶解、混合、反应，配制成复合电解液，最后经检测，合格产品灌装称重入库。
本发明的制备方法可以：(1)按先后顺序将PC，EC，PS按重量配比注入混合器；(2)注入有机溶剂的同时起动搅拌器和混合器的冷却系统；(3)精制锂盐经检测合格后，按重量配比将LiPF6；LiBOB加入混合器；(4)添加剂经预处理并检测合格后，按先后顺序将重量配比VC；CHB+BP∶MFE∶(CH3)SiNHSi(CH3)∶加入混合器。
本发明的制备方法还可以通过以下措施实现：混合器制造成双层夹套，通过冷冻循环系统冷却，并在混合器中安装双层螺旋桨搅拌。灌装复合电解液的不锈钢容器，必须按新与旧桶之别，根据其不同的工艺流程进行清洗致清洁度合格，方能灌装电解液。
本发明和现有技术相比具有以下优点：
1.该复合电解液采用复合锂盐和复合添加剂，提高了电解液的热分解温度和阻燃性能，其电解液的稳定性和安全性能得到进一步改善，使其注液封装的锂离子动力电池能适应高倍率充放电。
2.配制电解液的物料进入混合器时，是通过液面计和电子秤实现容量法、重量法双控；特别是混合器设计成双层夹套，并采用冷冻剂循环系统冷却和双层螺旋桨搅拌，确保工艺配制过程的准确、均质和稳定。
3.工艺系统采用特殊连接体和实现高密闭性的条件下，使用氮气吹扫管道和氩气气氛保护，以确保电解液配方比例的准确性。特别是控制系统的水份＜5PPM，从而改善了电解液的使用质量，降低了对动力电池组件材料的腐蚀性，提高了电池的使用循环寿命。
4.包装容器的结构设计科学、适用，并对新或旧桶严格按规定的工艺流程处理致清洁度合格，使其水份＜7PPM，氧气含量＜10PPM，以确保电解液的储存质量。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式：
下结合实施例和附图说明，对本发明作进一步详细的描述：
实施一：
复合电解液的制作方法：(1)有机溶剂经预处理、精馏(或脱水、醇)、均质，并检测合格后，按先后顺序将重量配比DMC：23％-45％；EMC：22％-35％；PC：5％-15％；EC：31％-41％；PS：0.3％-3％注入混合器；(2)注入有机溶剂的同时起动搅拌器和混合器的冷却系统；(3)精制锂盐经检测合格后，按重量配比LiPF6：11％-15％；LiBOB：1.5％-8％加入混合器；(4)添加剂经预处理并检测合格后，按先后顺序将重量配比VC：1％-2％；CHB+BP：3％-5％；MFE：0.1％-0.5％；(CH3)SiNHSi(CH3)：30.001％-0.0035％加入混合器；(5)灌装产品的不锈钢容器，按新与旧之别，根据不同的工艺要求进行清洗处理致清洁度合格；(6)物料在混合器中经充分溶解、混合、反应，配制成复合电解液，经检测合格后，产品灌装称重入库。
实施二：
复合电解液的制作方法：(1)有机溶剂经预处理、精馏(或脱水、醇)、均质，并检测合格后，按先后顺序将重量配比DMC：24％-41％；EMC：21％-34％；PC：6％-16％；EC：30％-40％；PS：0.4％-3.5％注入混合器；(2)注入有机溶剂的同时起动搅拌器和混合器的冷却系统；(3)精制锂盐经检测合格后，按重量配比LiPF6：10.5％-14％；LiBOB：2％-9％加入混合器；(4)添加剂经预处理并检测合格后，按先后顺序将重量配比VC：0.8％-1.8％；CHB+BP：2.5％-5％；MFE：0.08％-0.4％；(CH3)SiNHSi(CH3)3：0.001％-0.0053％加入混合器；(5)灌装产品的不锈钢容器，按新与旧之别，根据不同的工艺要求进行清洗处理致清洁度合格；(6)物料在混合器中经充分溶解、混合、反应，配制成复合电解液，经检测合格后，产品灌装称重入库。
实施三：
复合电解液的制作方法：(1)有机溶剂经预处理、精馏(或脱水、醇)、均质，并检测合格后，按先后顺序将重量配比DMC：25％-44％；EMC：20％-30％；PC：5％-15％；EC：29％-38％；PS：0.5％-4％注入混合器；(2)注入有机溶剂的同时起动搅拌器和混合器的冷却系统；(3)精制锂盐经检测合格后，按重量配比LiPF6：10％-14％；LiBOB：2.5％-10％加入混合器；(4)添加剂经预处理并检测合格后，按先后顺序将重量配比VC：0.5％-1.5％；CHB+BP：2％-4％；MFE：0.05％-0.4％；(CH3)SiNHSi3(CH3)：0.001％3-0.005％加入混合器；(5)灌装产品的不锈钢容器，按新与旧之别，根据不同的工艺要求进行清洗处理致清洁度合格；(6)物料在混合器中经充分溶解、混合、反应，配制成复合电解液，经检测合格后，产品灌装称重入库。
实施四：
复合电解液的制作方法：(1)有机溶剂经预处理、精馏(或脱水、醇)、均质，并检测合格后，按先后顺序将重量配比DMC：26％-45％；EMC：18％-28％；PC：4％-14％；EC：32％-42％；PS：0.5％-4％注入混合器；(2)注入有机溶剂的同时起动搅拌器和混合器的冷却系统；(3)精制锂盐经检测合格后，按重量配比LiPF6：11.5％-15％；LiBOB：1％-7％加入混合器；(4)添加剂经预处理并检测合格后，按先后顺序将重量配比VC：0.8％-1.8％；CHB+BP：3.5％-5.5％；MFE：0.1％-0.5％；(CH3)SiNHSi(CH3)：30.0013％-0.005％加入混合器；(5)灌装产品的不锈钢容器，按新与旧之别，根据不同的工艺要求进行清洗处理致清洁度合格；(6)物料在混合器中经充分溶解、混合、反应，配制成复合电解液，经检测合格后，产品灌装称重入库。
尽管对本发明的特征及其优势已经描述了很多，然而可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思做出其他各种相应的改变，而所有这些改变都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种锂离子动力电池的复合电解液，其特征在于由以下的各组份按重量配比而成：LiPF6：10.5％-15％；LiBOB：1％-9％；PC：4％-15％；EC：29％-40％；DMC：23％-33％；EMC：18％-29％；PS：0.3％-4％；VC：0.5％-2％；(CH3)3SiNHSi(CH3)3：0.001％-0.005％；CHB+BP：2％-5.5％；MFE：0.05％-0.5％。
2.根据权利要求1所述的锂离子动力电池的复合电解液的制备方法，其特征在于：首先将有机溶剂进行预处理、精馏或脱水脱醇、均质，检测合格后，加入到电解液配制的混合器；再将精制锂盐经检测合格后加入到混合器；最后将添加剂经预处理和检测合格后，加入到混合器；物料在混合器中经充分溶解、混合、反应，配制成复合电解液，最后经检测，合格产品灌装称重入库。
3.根据权利要求2所述的锂离子动力电池的复合电解液的制备方法，其特征在于：(1)按先后顺序将PC、EC、PS按重量配比注入混合器；(2)注入有机溶剂的同时，起动搅拌器和混合器的冷却系统；(3)精制锂盐经检测合格后，按重量配比将LiPF6、LiBOB加入混合器；(4)添加剂经预处理并检测合格后，按重量配比的VC、CHB+BP、MFE、(CH3)3SiNHSi(CH3)3加入混合器。
4.根据权利要求3所述的锂离子动力电池的复合电解液的制备方法，其特征在于：混合器制造成双层夹套，通过冷冻循环系统冷却，并在混合器中安装双层螺旋桨搅拌。
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