CN103000945A

CN103000945A - 电解液及其应用

Info

Publication number: CN103000945A
Application number: CN2012105107627A
Authority: CN
Inventors: 佟健; 关木林
Original assignee: Huizhou Techne Group Co Ltd; Huizhou TCL Jinneng Battery Co Ltd
Current assignee: Huizhou Techne Group Co Ltd; Huizhou TCL Jinneng Battery Co Ltd
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2013-03-27

Abstract

一种电解液，包括有机溶剂、六氟磷酸锂及添加剂，所述添加剂包括四氟硼酸锂、1，3-丙磺酸内酯、双草酸硼酸锂、己二腈、碳酸亚乙烯酯及氟代碳酸乙烯酯，所述电解液中所述四氟硼酸锂的质量浓度为0.5%~2％，所述1，3-丙磺酸内酯的质量浓度为1%~4%，所述双草酸硼酸锂的质量浓度为1%~5%，所述己二腈的质量浓度为1%~3%，所述碳酸亚乙烯酯的质量浓度为0.5%~2％，所述氟代碳酸乙烯酯的质量浓度为2%~5%。上述电解液可以提高锂离子电池的循环性能、高温贮存性能及初始能量密度。本发明还提供上述电解液在锂离子电池中的应用。

Description

电解液及其应用

技术领域

本发明涉及一种电解液及其在锂离子电池中的应用。

背景技术

锂离子电池的工作电压3.7V，是镍氢电池的工作电压的3倍以上，目前手持移动的数码产品基本上都使用的是锂离子电池。随着数码技术的不断发展及技术集成，对提供电源能量的电池要求越来越高，需要更长的待机和使用时间。目前比较多采用比容量及压实性能更高的正负极材料来提高电池容量，以及通过提高电池空间利用率来提高锂离子电池的能量密度。在目前以钴酸锂及石墨材料为活性材料的锂离子电池中，当能量密度超过520Wh/L之后，由于极片面密度及压实密度的增加，薄隔膜的使用，导致锂离子电池中电解液的吸收保有量下降。虽然电池初始能够具有很高的容量，但是电池的循环寿命相对下降比较显著；同时由于极片空隙的减少及厚度增加，锂离子在负极片上的扩散迁移能力下降，容易在负极片表面出现析锂的情况，富集的金属锂会进一步消耗电解液，从而使得电池的寿命衰减加剧。

发明内容

基于此，有必要提供一种电解液及其锂离子电池中的应用，使得锂离子电池的循环性能、高温贮存性能及初始能量密度均较高。

一种电解液，包括有机溶剂、六氟磷酸锂及添加剂，所述添加剂包括四氟硼酸锂、1，3-丙磺酸内酯、双草酸硼酸锂、己二腈、碳酸亚乙烯酯及氟代碳酸乙烯酯，所述电解液中所述四氟硼酸锂的质量浓度为0.5%~2％，所述1，3-丙磺酸内酯的质量浓度为1%~4%，所述双草酸硼酸锂的质量浓度为1%~5%，所述己二腈的质量浓度为1%~3%，所述碳酸亚乙烯酯的质量浓度为0.5%~2％，所述氟代碳酸乙烯酯的质量浓度为2%~5%。

在其中一个实施例中，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯及碳酸丙烯酯。

在其中一个实施例中，所述有机溶剂中碳酸乙烯酯的质量百分比为40%~60%，所述碳酸二乙酯的质量百分比为30%~50%，所述碳酸丙烯酯的质量百分比为5%~15%。

在其中一个实施例中，所述电解液中所述六氟磷酸锂的物质的量浓度为0.9mol/L~1.2mol/L。

上述电解液在锂离子电池中的应用。

上述电解液可以提高使用该电解液的锂离子电池的循环性能、高温贮存性能及初始能量密度。

附图说明

图1为使用实施例1~2及对比例1~2的电解液的锂离子电池的容量保持曲线。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

一实施方式的电解液包括有机溶剂、六氟磷酸锂（LiPF₆）及添加剂。

添加剂包括四氟硼酸锂（LiBF₄）、1，3-丙磺酸内酯（PS）、双草酸硼酸锂（LiBOB）、己二腈（ADN）、碳酸亚乙烯酯（VC）及氟代碳酸乙烯酯（FEC）。电解液中，四氟硼酸锂的质量浓度为0.5%~2%，1，3-丙磺酸内酯的质量浓度为1%~4%，双草酸硼酸锂的质量浓度为1%~5％，己二腈的质量浓度为1%~3％，碳酸亚乙烯酯的质量浓度为0.5%~2%，氟代碳酸乙烯酯的质量浓度为2%~5%。

优选的，有机溶剂包括碳酸乙烯酯（EC）、碳酸二乙酯（DEC）及碳酸丙烯酯（PC）。进一步的，有机溶剂中碳酸乙烯酯的质量百分比为40%~60%，碳酸二乙酯的质量百分比为30%~50%，碳酸丙烯酯的质量百分比为5%~15%。需要说明的是，有机溶剂中碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯及碳酸丙烯酯的质量百分比不限于为上述列出的数值，也可以为其他数值，有机溶剂也可为其他常用于电解液的有机溶剂，不限于所列举的几种。

优选的，电解液中六氟磷酸锂的物质的量浓度为0.9mol/L~1.2mol/L。需要说明的是，六氟磷酸锂在电解液中作为电解质，因此六氟磷酸锂的物质的量浓度不限于为0.9mol/L~1.2mol/L，可以根据需要进行调整。

上述电解液中，四氟硼酸锂、1，3-丙磺酸内酯、双草酸硼酸锂及己二腈可以改善锂离子电池的高温贮存性能，碳酸亚乙烯酯及氟代碳酸乙烯酯可以改善锂离子电池的循环性能，可以提高锂离子电池的循环性能、高温贮存性能及初始能量密度。

以下结合具体实施例来进一步说明。

实施例1~2及对比例1~2中电解质的组成及各组分的含量如表1所示，

表1

将实施例1~2及对比例1~2的电解液应用于锂离子电池中进行测试。

其中，锂离子电池为软包锂离子电池，型号为484251，标称容量为1500mAh，锂离子电池的正极为一次颗粒的钴酸锂，D50介于12μm~15μm之间，负极为高容量的天然石墨，D50介于18μm~25μm之间，隔膜为单层厚度为12μm的聚乙烯隔离膜。将实施例1~2及对比例1~2的电解液应用于锂离子电池中，电芯采用卷绕方式，按照软包锂离子电池制作工艺流程进行极耳点焊、卷绕、包装、烘烤、注液、预充、二封及续充得到锂离子电池。

在23℃下使用蓝电电池测试仪进行电池容量的测试，使用实施例1~2及对比例1~2的电解液的锂离子电池测试初始电池容量均值数据见表2：

表2

能量密度=平均工作电压×电池标称容量/电池体积

从表2可以看出，在初始电池厚度基本相同的情况下，使用实施例1~2的电解液的锂离子电池的初始电池容量均值较高，与使用对比例1的电解液的锂离子电池大致相当，比使用对比例2的电解液的锂离子电池高，使用实施例1~2的电解液的锂离子电池的初始电池能量密度均值比使用对比例1及对比例2的电解液的锂离子电池高。

使用恒温恒湿箱及蓝电电池测试仪以及千分尺，对使用实施例1~2及对比例1~2的电解液的锂离子电池的电解液的锂离子电池进行70℃72小时满电贮存的厚度变化及容量恢复率测试，性能数据见表3：

表3

从表3可以看出，使用实施例1~2的电解液的锂离子电池的70℃72小时满电贮存的厚度变化率较小，远低于使用对比例2的电解液的锂离子电池的厚度变化率，使用实施例1~2的电解液的锂离子电池的容量恢复率较高，远高于使用对比例2的电解液的锂离子电池的容量恢复率，说明使用实施例1~2的电解液的锂离子电池具有良好的高温贮存性能。

在23℃下使用蓝电电池测试仪进行电池的循环寿命测试，对使用实施例1~2及对比例1~2的电解液的锂离子电池的电解液的锂离子电池进行0.5C充放电测试，得到如图1所示的充放电容量保持曲线。

从图1中可以看出，使用实施例1~2的电解液的锂离子电池的循环性能较好，循环500次后容量保持率在93%以上，使用对比例1的电解液的锂离子电池循环200次时的容量保持率已经低于80%，使用对比例2的电解液的锂离子电池循环500次的容量保持率为86%，从而可以看出使用实施例1~2的电解液的锂离子电池的容量保持率较高。

从上述测试结果可以看出，使用实施例1~2的电解液的锂离子电池循环性能、高温贮存性能较好，初始能量密度较高。

实施例3~4中电解质的组成及各组分的含量如表4所示：

表4

将实施例3~4电解液应用于锂离子电池中进行测试。

其中，锂离子电池为软包锂离子电池，型号为484251，标称容量为1500mAh，锂离子电池的正极为一次颗粒的钴酸锂，D50介于12μm~15μm之间，负极为高容量的天然石墨，D50介于18μm~25μm之间，隔膜为单层厚度为12μm的聚乙烯隔离膜。将实施例3~4的电解液应用于锂离子电池中，电芯采用卷绕方式，按照软包锂离子电池制作工艺流程进行极耳点焊、卷绕、包装、烘烤、注液、预充、二封及续充得到锂离子电池。

将使用实施例3~4的电解液的锂离子电池分别进行70℃高温3天贮存测试以及0.5C充放500周循环测试，具体结果见表5及表6。

表5

表6

从表5及表6中的数据可以看到，使用实施例3及实施例4的电解液的锂离子电池都同时具备很好的高温贮存性及长循环性能。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种电解液，其特征在于，包括有机溶剂、六氟磷酸锂及添加剂，所述添加剂包括四氟硼酸锂、1，3-丙磺酸内酯、双草酸硼酸锂、己二腈、碳酸亚乙烯酯及氟代碳酸乙烯酯，所述电解液中所述四氟硼酸锂的质量浓度为0.5%~2%，所述1，3-丙磺酸内酯的质量浓度为1%~4%，所述双草酸硼酸锂的质量浓度为1%~5%，所述己二腈的质量浓度为1%~3%，所述碳酸亚乙烯酯的质量浓度为0.5%~2%，所述氟代碳酸乙烯酯的质量浓度为2%~5%。

2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯及碳酸丙烯酯。

3.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于，所述有机溶剂中碳酸乙烯酯的质量百分比为40%~60%，所述碳酸二乙酯的质量百分比为30%~50%，所述碳酸丙烯酯的质量百分比为5%~15%。

4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液中所述六氟磷酸锂的物质的量浓度为0.9mol/L~1.2mol/L。

5.如权利要求1~4任一项所述的电解液在锂离子电池中的应用。