CN103000946A - 一种提高锂离子电池电解液稳定性的方法及用该方法制备的锂离子电池电解液 - Google Patents

一种提高锂离子电池电解液稳定性的方法及用该方法制备的锂离子电池电解液 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种提高锂离子电池电解液稳定性的方法及用该方法制备的锂离子电池电解液，该方法在普通的锂离子电池电解液体系中添加抗氧化剂，其中，该抗氧化剂占总重量的30ppm～1%。该锂离子电池电解液按重量百分比的原料组成为：有机溶剂为75％～85％，锂盐10％～15％，添加剂5％～10％，其中，添加剂包含有一抗氧化剂，其占总重量的30ppm～1%，且该抗氧化剂为维生素A、维生素E、维生素C的一种或其组合。本发明在现有的电解液体系中加入维生素E等抗氧化剂，解决电解液酸度升高、产生颜色等问题，提高电解液的品质及性能，还可以将本发明的保质期可以提高到一年以上。另外，在储存环境比较恶劣的情况，本发明中的电解液也能保持其优异的稳定性。

Description

一种提高锂离子电池电解液稳定性的方法及用该方法制备的锂离子电池电解液
技术领域：
本发明涉及电池电解液技术领域，特指一种能够提供锂离子电池电解液稳定性的方法及用该方法制备的锂离子电池电解液，该锂离子电池电解液品质及性能高，并能保持长时间的稳定性。
背景技术：
锂离子电池电解液所使用的电解液主要有三部分组成，分别是有机溶剂、锂盐、添加剂。
有机溶剂以碳酸酯类溶剂为主，然而这类溶剂在合成和提纯过程中，会存在杂质醇类无法去除。锂盐通常以六氟磷酸锂(LiPF6)为主，而其中会存在一定的不溶物，导致电解液会出现浑浊等现象发生。添加剂是决定电解液性能关键，由于使用种类较多，且很多不常见的添加剂会影响到整个电解液体系的理化指标，尤其是水分和酸度。
上述电解液中水分和酸度的变化，直接影响到电解液的保质期和电性能的发挥。通常情况下，电解液的保质期为半年，即使使用如下的技术或者添加剂，也仅仅保持其基本理化指标在短时间内不发生改变。目前电解液中通常使用六甲基二硅胺烷、七甲基二硅胺烷来抑制电解液体系中产生的HF，从而使得电解液体系保持碱性，抑制其酸度提高。另外一方面为了防止锂盐、杂质、水分、酸等发生复杂的反应，电解液会产生颜色，从而影响到电解液的品质及电化学性能，会在电解液体系中添加或者使用亚磷酸酯类。然而无论是添加剂胺类物质或是磷酸酯类物质，都会因为添加量的不恰当，反倒影响电解液的性能。同时胺类物质也有可能是电解液产生颜色的原因之一。
因此，在确保不影响电解液性能的基础上，开发新的添加剂或提高现有技术水平。比较简便的做法是：通过使用99.999%纯度以上的有机溶剂或添加剂，以及使用不溶物含量小于60ppm的锂盐，可以提高电解液的品质，并能保持电解液在长时间的稳定性，但是上述技术会增加电解液的使用成本。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，保证在不影响电解液的其它性能发挥的条件下，在现有的电解液体系中添加一种或一种以上的抗氧化剂，解决电解液酸度升高、产生颜色等问题，提高电解液的品质及性能，并能保持电解液在长时间的稳定性。
为了解决上述技术问题，本发明采用了下述技术方案：一种提高锂离子电池电解液稳定性的方法，该方法在普通的锂离子电池电解液体系中添加抗氧化剂，其中，该抗氧化剂占电解液总重量的30ppm～1%。
进一步而言，上述技术方案中，所述的抗氧化剂为维生素A、维生素E、维生素C的一种或其组合。
进一步而言，上述技术方案中，所述的抗氧化剂为维生素E，其电解液占总重量的万分之一。
进一步而言，上述技术方案中，所述的抗氧化剂为维生素E及维生素A的组合，该维生素E及维生素A分别占电解液总重量的万分之一及千分之五。
进一步而言，上述技术方案中，所述的抗氧化剂为维生素E、维生素A和维生素C的组合，该维生素E、维生素A和维生素C分别占电解液总重量的万分之一、千分之五和千分之二。
一种由上述方法制备的锂离子电池电解液，该锂离子电池电解液按重量百分比的原料组成为：有机溶剂为75％～85％，锂盐为10％～15％，添加剂为5％～10％，其中，添加剂包含有一抗氧化剂，该抗氧化剂占总重量的30ppm～1%，且该抗氧化剂为维生素A、维生素E、维生素C的一种或其组合。
进一步而言，上述技术方案中，所述的抗氧化剂为维生素E，其占电解液总重量的万分之一。
进一步而言，上述技术方案中，所述的抗氧化剂为维生素E及维生素A的组合，该维生素E及维生素A分别占电解液总重量的万分之一及千分之五。
进一步而言，上述技术方案中，所述的抗氧化剂为维生素E、维生素A和维生素C的组合，该维生素E、维生素A和维生素C分别占电解液总重量的万分之一、千分之五和千分之二。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：本发明在普通的锂离子电池电解液中加入维生素E等抗氧化剂，并且抗氧化剂的加入量为锂离子电池电解液总重量的30ppm～1%，令发明的保质期可以提高到一年以上，同时在储存环境比较恶劣的情况，本发明中的电解液也能保持其优异的稳定性。
具体实施方式：
下面结合具体实施例对本发明进一步说明。
实施例一：
一种锂离子电池电解液，该锂离子电池电解液按重量百分比的原料组成为：有机溶剂为75％～85％，锂盐10％～15％，添加剂5％～10％，其中，该添加剂包含有一抗氧化剂，该抗氧化剂占总重量的30ppm～1%，且该抗氧化剂为维生素A、维生素E、维生素C的一种或其组合。加入该抗氧化剂后，能够有效提高锂离子电池电解液稳定性。
本实施例中所述的抗氧化剂为维生素E。
所述的有机溶剂包括：乙烯碳酸酯（EC）、丙烯碳酸酯(PC)、二甲基碳酸酯（DMC）、二乙基碳酸酯（DEC）、甲基乙基碳酸酯（EMC）、乙酸乙酯（EA）的任意一种或两种以上混合物，其中，实施例中有机溶剂优选为由乙烯碳酸酯（EC）、二乙基碳酸酯（DEC）、甲基乙基碳酸酯（EMC）组成的混合物，其中，其之间的重量百分比为1：1：1。
所述的锂盐是六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂中的任意一种，其中尤以六氟磷酸锂的性能最为优异，也是商业化锂离子电池常使用的锂盐，因此，本实施中锂盐优选为六氟磷酸锂。
具体而言：所述的有机溶剂占总重量的77.5％；所述的锂盐为占总重量12.5％的六氟磷酸锂(LiPF6)，其浓度为1M；所述的添加剂为碳酸亚乙烯酯（VC）、丙烷磺酸内酯（PS）、氟代碳酸乙烯酯（FEC）以及有机化合物，其分别占总重量的1％、2%、4%及3%；其中，该有机化合物中含有一种作为所述抗氧化剂的维生素E，其占电解液总重量的万分之一。
上述的锂离子电池电解液的制备方法包括以下步骤：
a、提供充有氩气的手套箱，其中，该手套箱中H2O的浓度小于10ppm；
b、按重量称取所述的有机溶剂、锂盐、添加剂；
c、在充有氩气的手套箱中依次加入机溶剂、锂盐、添加剂，然后充分搅拌均匀，得到本发明的锂离子电池电解液。
实施例二：
本实施例二与上述实施例一的不同之处在于：所述的有机溶剂占总重量的82.5％；所述的锂盐为占总重量12.5％的六氟磷酸锂(LiPF6)，其浓度为1M；所述的添加剂为碳酸亚乙烯酯（VC）及有机化合物，其分别占总重量的4％和1%；该有机化合物有一抗氧化剂，而该抗氧化剂为维生素E及维生素A的组合，其中，维生素E及维生素A分别占电解液总重量的万分之一及千分之五。
本实施例二中锂离子电池电解液的制备方法与上述实施例一的制备方法一样，在此不再一一赘述。
实施例三：
本实施例三与上述实施例一的不同之处在于：所述的有机溶剂占总重量的81.5％；所述的锂盐为占总重量12.5％的六氟磷酸锂(LiPF6)，其浓度为1M；所述的添加剂为碳酸亚乙烯酯（VC）及有机化合物，其分别占总重量的2％和4%；该有机化合物有一抗氧化剂，而该抗氧化剂为维生素E、维生素A和维生素C的组合，其中，维生素E、维生素A和维生素C分别占电解液总重量的万分之一、千分之五和千分之二。
本实施例三中锂离子电池电解液的制备方法与上述实施例一的制备方法一样，在此不再一一赘述。
上述的三个实施例中的锂离子电池电解液均在普通的锂离子电池电解液体系中添加抗氧化剂，其中，该抗氧化剂占电解液总重量的30ppm～1%，且在加入该抗氧化剂后，能够有效提高锂离子电池电解液稳定性。
当然，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非来限制本发明实施范围，凡依本发明申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (9)

1.一种提高锂离子电池电解液稳定性的方法，其特征在于：该方法在普通的锂离子电池电解液体系中添加抗氧化剂，其中，该抗氧化剂占电解液总重量的30ppm～1%。
2.根据权利要求1所述的一种提高锂离子电池电解液稳定性的方法，其特征在于：所述的抗氧化剂为维生素A、维生素E、维生素C的一种或其组合。
3.根据权利要求2所述的一种提高锂离子电池电解液稳定性的方法，其特征在于：所述的抗氧化剂为维生素E，其占电解液总重量的万分之一。
4.根据权利要求2所述的一种提高锂离子电池电解液稳定性的方法，其特征在于：所述的抗氧化剂为维生素E及维生素A的组合，该维生素E及维生素A分别占电解液总重量的万分之一及千分之五。
5.根据权利要求2所述的一种提高锂离子电池电解液稳定性的方法，其特征在于：所述的抗氧化剂为维生素E、维生素A和维生素C的组合，该维生素E、维生素A和维生素C分别占电解液总重量的万分之一、千分之五和千分之二。
6.一种锂离子电池电解液，其特征在于：该锂离子电池电解液按重量百分比的原料组成为：有机溶剂为75％～85％，锂盐为10％～15％，添加剂为5％～10％，其中，添加剂包含有一抗氧化剂，该抗氧化剂占总重量的30ppm～1%，且该抗氧化剂为维生素A、维生素E、维生素C的一种或其组合。
7.根据权利要求6所述的一种锂离子电池电解液，其特征在于：所述的抗氧化剂为维生素E，其占电解液总重量的万分之一。
8.根据权利要求6所述的一种锂离子电池电解液，其特征在于：所述的抗氧化剂为维生素E及维生素A的组合，该维生素E及维生素A分别占电解液总重量的万分之一及千分之五。
9.根据权利要求6所述的一种锂离子电池电解液，其特征在于：所述的抗氧化剂为维生素E、维生素A和维生素C的组合，该维生素E、维生素A和维生素C分别占电解液总重量的万分之一、千分之五和千分之二。
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