CN102800891A - 一种磷酸铁锂储能电池专用电解液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磷酸铁锂电池电解液，其组成为：离子型锂盐，非水有机溶剂，添加剂。其制备方法为：按配比，将离子型锂盐溶于非水有机溶剂，混合均匀，再加入添加剂，搅拌均匀，制备得到磷酸铁锂电池电解液。本发明公开的技术方案中用作电解液添加剂的由通式（I）所示的化合物在化成过程中能在负极材料表面形成一层致密且稳定的SEI膜，在高温充放电过程中SEI膜稳定存在，从而提高电池高温性能。同时加入此添加剂能明显提高电解液的电导率及降低电解液粘度，在低温环境下提高Li+的迁移速率，从而提高电池低温性能。
Description
技术领域
本发明涉及磷酸铁锂储能电池专用电解液的配方，具体涉及一种新型储能电池专用电解液配方，属于储能电池技术领域。
背景技术
我国拥有丰富的风能、太阳能等绿色能源，如何更有效利用绿色能源成为目前的研究热点。锂离子电池作为新型的储能电池，能有效提高电能的利用率。磷酸铁锂电池具有优异的循环性能，被认为最适合作为储能电池。但磷酸铁锂电池高温性能及低温放电性能无法兼顾，制约了磷酸铁锂电池作为储能类电池的推广及应用。电解液作为锂离子电池关键原材料，直接影响电池高温储存及低温放电性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够克服磷酸铁锂电池无法兼顾高温、低温性能缺陷的磷酸铁锂专用电解液，该电解液可以改进电池的高温循环、高温储存性能，同时兼顾低温放电性能。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种磷酸铁锂电池电解液，其组成为：离子型的锂盐，非水有机溶剂，添加剂；
所述离子型的锂盐在磷酸铁锂电池电解液中的浓度为1.0±0.5mol/L；
所述添加剂为结构式（I）表示的添加剂一种或几种；
其中，R1为C1~C10烷基，C1~C10烷氧基或C6~C10芳基；X为卤素；m和n为1~5的整数，且m+n≤6；
所述结构式（I）中，R1优选为甲基、乙基或甲氧基。
所述结构式（I）表示的添加剂使用量占有机溶剂和离子型的锂盐的混合溶液总质量的1Wt.%-20Wt.%。
所述非水有机溶剂选自下述物质中至少三种：碳酸亚乙酯、碳酸异丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、二甲基亚砜、乙腈、二甲氧基乙烷、四氢呋喃、丙酮、二甲基甲酰胺、环己酮、氟代苯、N-甲基-2-吡咯烷酮（一般为三到十一种）；
所述非水有机溶剂中的各组分体积百分含量为5Vol.%~50Vol.%，且组分之和为100%。
所述添加剂选自结构式(I)所示的化合物与砜基化合物、丙烯酸酯、丙烯酸酯聚合物中的一种或几种组成的混合物。
所述砜基化合物、丙烯酸酯、丙烯酸酯聚合物总加入量占所有添加剂加入质量的10Wt.%-70Wt.%。
所述丙烯酸酯聚合物的数均分子量为5000~2500000。
所述离子型的锂盐选自下述物质中的一种或几种：高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟甲烷磺酸锂、双(三氟甲烷磺酰基)酰胺锂。
所述结构式（I）表示的化合物使用量占有机溶剂和离子型的锂盐的混合溶液总质量的3-12Wt.%。
本发明所要解决的另外一个技术问题是：提供一种磷酸铁锂电池电解液的制备方法。
为解决第二个技术问题，本发明采用的技术方案为：一种磷酸铁锂电池电解液的制备方法，其步骤为：按照所述的一种磷酸铁锂电池电解液的物料配比，在温度为-40°C~0°C环境下将离子型的锂盐溶于非水有机溶剂，15-35Hz搅拌速度下搅拌2-6h混合均匀，再向该混合溶剂中加入结构式（I）表示的添加剂，或加入结构式（I）表示的添加剂与砜基化合物、丙烯酸酯、丙烯酸酯聚合物中的一种或几种形成的混合物，搅拌均匀，制备得到磷酸铁锂电池电解液。
本发明有益效果：用作电解液添加剂的由通式（I）所示的化合物在化成过程中能在负极材料表面形成一层致密且稳定的SEI膜，在高温充放电过程中SEI膜稳定存在，从而提高电池高温性能。同时加入此添加剂能明显提高电解液的电导率及降低电解液粘度，在低温环境下提高Li+的迁移速率，从而提高电池低温性能。
附图说明
图1为电池55℃高温循环曲线图；
图2为电池-20℃搁置18H0.5C放电曲线图；
图中：1.对比例所得样品；2.实施例2所得样品；3.实施例3所得样品；4.实施例4所得样品。
具体实施方式
下面通过具体实施对本发明作进一步详细描述。
实施例1
1)磷酸铁锂专用电解液的制备：
在温度为-40~0°C环境下，将作为锂盐的LiPF6溶于碳酸亚乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸异丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)(体积比为25/45/5/25)的混合溶剂中，15-35HZ搅拌速度下搅拌2-6h混合均匀，得到混合溶液；其中LiPF6的最终浓度为1.1M。再向该混合溶剂中加入3Wt.%(以混合溶液的总量计)的氯苯甲醚，从而制备磷酸铁锂专用电解液。
2)磷酸铁锂正极材料的制备：
通过把用做正极活性物质的LiFePO4、用作导电剂的SP、用做粘合剂的聚偏二氟乙烯(PVDF)溶于用做有机溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中制备混合物(浆液或糊状物)；将该混合物均匀地施于铝质基材的两个表面来制备涂覆有活性物质的正极，正极材料通过干燥除去有机溶剂，并通过滚压、模切制备一定尺寸的正极极片；
3)负极的制备：
把负极活性物质石墨和偏二氟乙烯(PVDF)粘合剂溶于有机溶剂N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中制备混合物(浆液或糊状物)，然后将其均匀地施于铜质基材的两个表面，制备涂覆有活性物质的负极，负极通过干燥除去有机溶剂，并通过滚压、模切制备一定尺寸的负极极片。
实施例2
在温度为-40~0°C环境下，将作为锂盐的四氟硼酸锂溶于碳酸亚乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、四氢呋喃、二甲基甲酰胺(体积比为25/45/5/25)的混合溶剂中，15-35HZ搅拌速度下搅拌2-6h混合均匀，得到混合溶液。其中四氟硼酸锂的最终浓度为1.1M。向该混合溶剂中加入5Wt.%(以混合溶液的总量计)的氯苯甲醚，从而制备磷酸铁锂专用电解液。
实施例3
在温度为-40~0°C环境下，将作为锂盐的三氟甲烷磺酸锂溶于碳酸亚乙酯(EC)、乙腈、二甲氧基乙烷、碳酸二乙酯(DEC)(体积比为25/45/5/25)的混合溶剂中，15-35HZ搅拌速度下搅拌2-6h混合均匀，得到混合溶液。其中三氟甲烷磺酸锂的最终浓度为1.25M。向该混合溶剂中加入10Wt.%(以混合溶液的总量计)的氯苯甲醚，从而制备磷酸铁锂专用电解液。
实施例4
在温度为-40~0°C环境下，将作为锂盐的LiPF6、三氟甲烷磺酸锂的混合盐(二者质量比1：1)溶于碳酸亚乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸异丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)(体积比为25/45/5/25)的混合溶剂中，15-35HZ搅拌速度下搅拌2-6h混合均匀，得到混合溶液。其中混合锂盐的最终浓度为1.05M。向该混合溶剂中加入5wt%(以混合溶液的总量计)的氯苯甲醚和二氯苯甲醚的混合物(二者质量比为1：1)，从而制备磷酸铁锂专用电解液。
对比例
将作为锂盐的LiPF6溶于碳酸亚乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸异丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)(体积比为25/45/5/25)的混合溶剂中得到混合溶液。其中LiPF6的最终浓度为1.1M。
电芯的制备：将制备好的正极和负极与置于两者之间的聚乙烯多孔材料叠在一起。所述聚乙烯多孔材料不太与有机溶剂反应，厚度适合(0.025mm)。叠好的电芯通过热压整形、正负极点焊、入壳、激光焊接、烘烤等一系列工序后，将不同配比的电解液注入电芯中，从而制备磷酸铁锂电池，所制备的长方形电池的容量约为10Ah。
测试实施例1：高温储存测试
记录常温下电池分容容量为C0。在常温下，以0.5C充电至3.65V，并在3.65V恒压至电流0.02C，此时电池为满充状态。将电池放入55度烘箱中存放7天后以0.2C恒流放电至2.0V，记录容量为C1；然后以0.5C充电至3.65V，并在3.65V恒压至电流0.02C；再以0.5C放电至2.0V，记录容量为C2。
实施例1与对比例制备的锂离子电池高温自放电测试结果表1所示。
表1.实施例1和对比例制备的锂离子电池高温自放电测试结果：
从表中可以看出，实施例1中添加氯苯甲醚后电池自放电明显降低。由于本发明的添加剂所形成的SEI膜在高温下能稳定存在，显著降低电池的自放电。
测试实例2：高温循环测试。
图1示出实施例2和对比例的电池高温循环曲线。从图中看出添加少量添加剂后电池的高温循环性能有显著提高。这是因为添加剂在负极所形成的SEI膜在高温充放电过程中稳定存在，不易被分解消耗，能极大稳定电池内部正负极片状态，从而提高电池的高温循环性能。
测试实施例3：低温放电测试
记录常温下分容容量C0。在常温下，以0.5C充电至3.65V，并在3.65V恒压至电流0.02C，此时电池为满充状态。将电池放入-20度搁置18H后以0.5C恒流放电至2.0V，记录容量为C1，低温放电容量保持率=C1/C0*100%。
使用实施例3、4和对比例的电解液制备的磷酸铁锂电池进行低温放电测试，其结果如图2所示；从图2中可以看出，实施例3、4的低温容量保持率要高于对比例。这是因为在电解液中添加少量添加剂后电导率有明显提高，从而提高Li+在低温环境下的迁移速率达到提高低温放电容量的效果。
Claims (10)
1.一种磷酸铁锂电池电解液，其组成为：离子型的锂盐，非水有机溶剂，添加剂；
所述离子型的锂盐在磷酸铁锂电池电解液中的浓度为1.0±0.5mol/L；
所述添加剂为结构式（I）表示的添加剂中的一种或几种；
其中，R1为C1~C10烷基，C1~C10烷氧基或C6~C10芳基；X为卤素；m和n为1~5的整数，且m+n≤6；
所述结构式（I）表示的添加剂使用量占有机溶剂和离子型的锂盐的混合溶液总质量的1%-20%。
2.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池电解液，其特征在于：所述非水有机溶剂选自下述物质中至少三种：碳酸亚乙酯、碳酸异丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、二甲基亚砜、乙腈、二甲氧基乙烷、四氢呋喃、丙酮、二甲基甲酰胺、环己酮、氟代苯、N-甲基-2-吡咯烷酮。
3.根据权利要求2所述的一种磷酸铁锂电池电解液，其特征在于：所述非水有机溶剂中的各组分体积百分含量为5Vol.%~50Vol.%，且组分之和为100%。
4.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池电解液，其特征在于：所述添加剂选自结构式(I)所示的化合物与砜基化合物、丙烯酸酯、丙烯酸酯聚合物中的一种或几种组成的混合物。
5.根据权利要求4所述的一种磷酸铁锂电池电解液，其特征在于：所述砜基化合物、丙烯酸酯、丙烯酸酯聚合物总加入量占所有添加剂加入质量的10%-70%。
6.根据权利要求4或5所述的一种磷酸铁锂电池电解液，其特征在于：所述丙烯酸酯聚合物的数均分子量为5000~2500000。
7.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池电解液，其特征在于：所述离子型的锂盐选自下述物质中的一种或几种：高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟甲烷磺酸锂、双(三氟甲烷磺酰基)酰胺锂。
8.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池电解液，其特征在于：所述结构式（I）表示的化合物使用量占有机溶剂和离子型的锂盐的混合溶液总质量的3-12Wt.%。
9.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池电解液，其特征在于：所述结构式（I）中，R1优选为甲基、乙基或甲氧基。
10.一种磷酸铁锂电池电解液的制备方法，其步骤为：按照权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池电解液的物料配比，在温度为-40°C~0°C环境下将离子型的锂盐溶于非水有机溶剂，混合均匀，再向该混合溶剂中加入结构式（I）表示的添加剂，或加入结构式（I）表示的添加剂与砜基化合物、丙烯酸酯、丙烯酸酯聚合物中的一种或几种形成的混合物，搅拌均匀，制备得到磷酸铁锂电池电解液。
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| CN108539268A (zh) * | 2018-04-11 | 2018-09-14 | 山东海容电源材料股份有限公司 | 高比能锂电池非水电解液 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1449070A (zh) * | 2002-04-03 | 2003-10-15 | 三星Sdi株式会社 | 锂电池的电解液及包含它的锂电池 |
| CN1532986A (zh) * | 2003-03-24 | 2004-09-29 | ����Sdi��ʽ���� | 非水电解液和使用它的锂二次电池 |
| CN101510622A (zh) * | 2008-02-14 | 2009-08-19 | 比亚迪股份有限公司 | 一种用于锂离子二次电池的电解液及含有该电解液的电池 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1449070A (zh) * | 2002-04-03 | 2003-10-15 | 三星Sdi株式会社 | 锂电池的电解液及包含它的锂电池 |
| CN1532986A (zh) * | 2003-03-24 | 2004-09-29 | ����Sdi��ʽ���� | 非水电解液和使用它的锂二次电池 |
| CN101510622A (zh) * | 2008-02-14 | 2009-08-19 | 比亚迪股份有限公司 | 一种用于锂离子二次电池的电解液及含有该电解液的电池 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108539268A (zh) * | 2018-04-11 | 2018-09-14 | 山东海容电源材料股份有限公司 | 高比能锂电池非水电解液 |
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