CN101841061A

CN101841061A - 一种磷酸铁锂动力电池低温电解液及其制备方法

Info

Publication number: CN101841061A
Application number: CN201010167545A
Authority: CN
Inventors: 陈韵吉; 陈小文; 林道勇
Original assignee: Shandong Realforce Group New Energy Science And Technology Co Ltd
Current assignee: Shandong Realforce Group New Energy Science And Technology Co Ltd
Priority date: 2010-05-10
Filing date: 2010-05-10
Publication date: 2010-09-22

Abstract

本发明提供一种磷酸铁锂动力电池低温电解液及其制备方法，属于酸铁锂动力电池技术领域，磷酸铁锂动力电池低温电解液是由65-95％的有机溶剂、3-15％的添加剂和0.7-1.4mol/L的锂盐配制而成，其制备方法为：把选取的一种或几种有机溶剂在湿度小于1％的手套箱内充分混合均匀，配制成电解液溶液，再加入所选添加剂，最后加入所需的电解质锂盐，等所加电解质盐完全溶解后，静置30-40小时，就得到本发明的磷酸铁锂动力电池低温电解液。本发明的磷酸铁锂动力电池低温电解液适用于低温环境，组分选择和配比合理，具有良好的低温充放电性能、倍率性能、循环性能；其制备方法简单、易于操作。

Description

一种磷酸铁锂动力电池低温电解液及其制备方法

(一)技术领域

本发明涉及一种酸铁锂动力电池技术，具体地说是一种磷酸铁锂动力电池低温电解液及其制备方法。

(二)技术背景

当代发展电动汽车是解决能源危机和环境污染的最佳途径。近几年，电动汽车发展迅速，各类电动车涌现。在常用的三种车载电池中，铅酸电池由于比能量低、循环性能差，存在一定的环境污染，已基本退出主流应用；镍氢电池虽然是目前商用化主流，但是主要指标均低于磷酸铁锂电池，且理论上基本不存在提升空间。磷酸铁锂动力电池具有安全性好、循环性能好和成本低等优点，因此具有极大的发展空间。企业发展要有战略规划，在镍氢动力电池领域技术已经成熟，相关产业已经完备，新兴企业想进入此领域站稳脚根可谓困难重重，因此开发磷酸铁锂动力电池，领先时代要求才是最佳选择。然而磷酸铁锂电池在低温条件下充放电上还有瓶颈问题有待解决；磷酸铁锂动力电池低温性能除正材料外，电解液是最重要因素之一，现阶段磷酸铁锂动力电池电解液主要要是由碳酸酯溶剂，如碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、乙基甲基碳酸酯(EMC)、碳酸丙烯酯(PC)等组成，但任何一种溶剂都有各自的优缺点，目前电解液溶剂都是由几种溶剂按一定比例共同混合而成，因此溶剂组分的选择和各组分之间的配比是优化电解液的关键。

现阶段磷酸铁锂动力电池电解液在-20℃下放电容量仅为25℃的50％左右，而在-40℃下几乎放不出来电，对于电动自行车、电动汽车在北方的冬天使用非常困难，因此大大限制了磷酸铁锂动力电池的应用。所以如何提高磷酸铁锂动力电池的低温放电性能，一直是磷酸铁锂动力电池领域研究工作或企业生产技术人员持续努力的方向。

(三)发明内容

本发明的技术任务是针对现有技术的不足，提供一种组分选择和配比合理、具有良好的低温性能、循环稳定性、低温倍率性能良好的磷酸铁锂动力电池低温电解液及其制备方法。

本发明通过研究电解液的熔点，沸点，介电常数等主要参数，通过正交试验选择了合适的有机溶剂种类及其配比，并选择到了适合的、溶沸点低、黏度小、介电常数大、电导率大，在低温下更有利于电解质盐的有效溶解、有利于锂离子迁移、有利于电极表面形成稳定SEI膜的有机溶剂和低温电解液添加剂，开发出了一种良好的低温充放电性能、低温倍率性能，常温循环稳定的磷酸铁锂动力电池低温电解液。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种磷酸铁锂动力电池低温电解液及其制备方法，它是由下述重量百分比的原料配制而成：

有机溶剂 65-95％，

添加剂 3-15％，

锂盐 0.7-1.4mol/L。

上述有机溶剂为碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、乙酸甲酯(MA)中的任意一种或一种以上的混合物。

上述添加剂为聚苯乙烯(PS)、碳酸亚乙烯酯(VC)、羟基羧酸中的任意一种或一种以上的混合物。

上述锂盐为六氟磷酸锂，化学分子式为LiPF6。

本发明的磷酸铁锂动力电池低温电解液的制备方法为：把选取的一种或几种有机溶剂在湿度小于1％的环境中充分混合均匀，配制成电解液溶液，再加入所选添加剂，最后加入所需的电解质锂盐，等所加电解质盐完全溶解后，静置30-40小时，就得到本发明的磷酸铁锂动力电池低温电解液。

本发明的一种磷酸铁锂动力电池低温电解液及其制备方法与现有技术相比，所产生的有益效果是：

1)具有十分优异的低温充放电性能。

本发明与现有技术的磷酸铁锂动力电池电解液相比，本发明的电解液中是由低熔沸点、介电常数大、黏度小的组分组成，在低温下更有利于电解质盐的有效溶解、有利于锂离子迁移、有利于电极表面形成稳定SEI膜的有机溶剂和低温电解液添加剂，因此更加适合低温放电，可以在-30--40℃条件良好充放电。

2)具有良好的低温倍率性能。

本发明与现有技术的磷酸铁锂动力电池电解液锂盐浓度不同，因为不同温度下，LiPF6的离解不同，通过调整锂盐浓度，增加了低温下电解液的导电率，因此，本发明在低温下表现出良好的低温倍率性能。

(四)附图说明

附图1为本发明在低温下的放电曲线图；

附图2为本发明在低温下的倍率曲线图；

附图3为本发明的循环曲线图。

(五)具体实施方式

下面结合附图1、2、3对本发明的磷酸铁锂动力电池低温电解液及其制备方法作以下详细地说明。

实施例1：

本发明的磷酸铁锂动力电池低温电解液，按重量比分别选取27％的碳酸乙烯酯(EC)、25％的碳酸二甲酯(DMC)、25％的乙酸甲酯(MA)、20％的碳酸丙烯酯(PC)，在湿度小于1％的手套箱内充分混合，配制成电解液溶剂，再加入添加剂：1％聚苯乙烯(PS)、2％的碳酸亚乙烯酯(VC)，然后缓慢加入总量为1.2mol/L的电解质锂盐LiPF6，完全溶解后，静置30小时，就得到本发明的磷酸铁锂动力电池低温电解液。

将所得到的磷酸铁锂动力电池低温电解液注到型号为F10-7568270的软包磷酸铁锂动力电池中，容量为10Ah，电压3.2V；经测试，比能量达到123W/g，在低温放电条件其性能高于现阶段电解液非常明显，低温下倍率放电良好，常温下循环性能稳定，详见说明书附图。

实施例2：

本发明的磷酸铁锂动力电池低温电解液，按重量比分别选取20％的碳酸乙烯酯(EC)、35％的碳酸二乙酯(DEC)、30％的乙酸甲酯(MA)、11％的碳酸丙烯酯(PC)，在湿度小于1％的手套箱内充分混合，配制成电解液溶剂，再加入添加剂：1.5％聚苯乙烯(PS)、1.5％的碳酸亚乙烯酯(VC)，1％的羟基羧酸，然后缓慢加入总量为1.2mol/L的电解质锂盐LiPF6，完全溶解后，静置40小时，就得到本发明的磷酸铁锂动力电池低温电解液。

Claims

1.一种磷酸铁锂动力电池低温电解液，其特征在于，它是由下述重量百分比的原料配制而成：

有机溶剂 65-95％，

添加剂 3-15％，

锂盐 0.7-1.4mol/L。

2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂动力电池低温电解液及其制备方法，其特征在于，有机溶剂为碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙酸甲酯中的任意一种或一种以上的混合物。

3.根据权利要求1所述的磷酸铁锂动力电池低温电解液及其制备方法，其特征在于，添加剂为聚苯乙烯、碳酸亚乙烯酯、羟基羧酸中的任意一种或一种以上的混合物。

4.根据权利要求1所述的磷酸铁锂动力电池低温电解液及其制备方法，其特征在于，锂盐为六氟磷酸锂。

5.一种如上述权利要求1所述的磷酸铁锂动力电池低温电解液的制备方法，其特征在于，是制备过程如下：把选取的一种或几种有机溶剂在湿度小于1％的环境中充分混合均匀，配制成电解液溶液，再加入所选添加剂，最后加入所需的电解质锂盐，等所加电解质盐完全溶解后，静置30-40小时，就得到本发明的磷酸铁锂动力电池低温电解液。