CN103943882A - 锂电池电解液的配制方法 - Google Patents

锂电池电解液的配制方法 Download PDF

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孟蓉
付呈琳
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Abstract

本发明公开了一种锂电池电解液的配制方法，属于锂电池技术领域，该方法包括：其特征在于，包括：向构成电解液的有机溶剂中加入占所述有机溶剂重量百分比0.1%～5%的有机胺类或金属氧化物添加剂；使将所述有机溶剂温度降至0℃后，搅拌状态下向所述电解液的有机溶剂中加入锂盐，加入过程中控制所述有机溶剂的温度为0℃至10℃。该方法通过在非水电解液中加入一定量的有机胺类或金属氧化物，这类化合物具有碱性以及一定的阻聚效果，并且严格控制加入锂锂时的温度，也有效阻止电解液在生产、运输以及注入电池后的聚合反应，实现了稳定碘化锂非水电解液粘度以及降低锂-二硫化亚铁电池的内阻的效果。

Description

锂电池电解液的配制方法
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种锂电池电解液的配制方法。
背景技术
电解液是锂电池的重要组成部分，它是在电池正、负极之间起到传导作用的离子导体，它本身的性能及其与正负极形成的界面状况很大程度上影响电池的性能。优良的锂电池非水电解液应具备以下几点要求：（1）化学稳定性好，与电池内的正负极活性物质和集流体（一般用铝箔和铜箔）不发生化学反应；（2）电化学稳定窗口宽；（3）离子电导率高，电子电导率低；（4）温度范围合适即沸点高，熔点低；（5）安全低毒，无环境污染。
锂电池用非水电解液容易在运输和储存时粘度增加，并且制作出电池随着储存时间的延长，内阻也不断增大，尤其是当二氧戊环比例较高时，电解液粘度变化以及对电池内阻影响加剧。造成此现象的主要原因是在储运过程中，二氧戊环等溶剂缓慢聚合，而酸性环境、高温环境以及金属阳离子的存在会加速聚合反应。因此任何稳定其非水电解液的粘度是个需要解决的问题。
如中国专利“改进的锂原电池”（专利公开号：CN102891321A）公开了如下技术方案现有技术中有：通过加入3、5二甲基异唑、调节pH值等方式方法来保持电解液的稳定性的方法。但是该方法存在制备过程中加入锂盐以及胺类会对电池电性能造成不良影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种锂电池电解液的配制方法，能配制稳定粘度并降低锂电池内阻的电解液，从而解决现有方法配制的电解液对稳定粘度与降低锂电池内阻不能兼顾的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种锂电池电解液的配制方法，包括：
在非水电解液的有机溶剂中加入占所述有机溶剂重量百分比0.1%～5%的有机胺类或金属氧化物添加剂；
使所述非水电解液的溶剂温度降至0℃后，搅拌状态下向所述非水电解液中加入锂盐，加入过程中控制所述非水电解液的温度为0℃至10℃。
本发明的有益效果为：通过向非水电解液中加入特定用量的具有阻聚效果的有机胺类或金属氧化物添加剂，使得该方法能够有效抑阻止电解液缓慢聚合反应，降低了电解液粘度，阻止电解液储存后的粘度增长，进一步的降低了锂-二硫化亚铁电池储存后的内阻，生产出的电解液粘度较低，也避免了加入锂盐与胺类对电池性能的影响，电解液在储存60天的情况下粘度基本不发生变化，注入电池后有效降低电池储存后的内阻；同时控制特定温度下向非水电解液中加入锂盐，也有效阻止电解液在生产、运输以及注入电池后的聚合反应，该方法配制电解液的过程简单，操作方便，适用于工业生产。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明实施例提供一种锂电池电解液的配制方法，包括：
向构成电解液的有机溶剂中加入占所述有机溶剂重量百分比0.1%～5%的有机胺类或金属氧化物添加剂；
使将有机溶剂温度降至0℃后，搅拌状态下向所述电解液的有机溶剂中加入锂盐，加入过程中控制所述有机溶剂的温度为0℃至10℃。
上述方法中，向构成电解液的有机溶剂中加入占所述有机溶剂重量百分比0.1%～5%的有机胺类或金属氧化物添加剂之前包括：
使所述有机溶剂的水分降至10ppm的步骤。
上述方法中，有机胺类为三正丁胺或三乙胺之中的至少一种，所述金属氧化物添加剂通式为MOx，其中M为第二主族或第三主族金属元素中的一种，x值为1～2。
上述方法中，有机溶剂为醚类和酯类。其中，脂类为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丁酯、碳酸乙丁酯、碳酸二丁酯、氯代乙烯碳酸酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙丙酯、碳酸乙异丙酯、碳酸甲丙酯或碳酸甲异丙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯中的至少一种。醚类为乙醚、甲乙醚、乙二醇独甲醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、二氧戊环或二氧六环中的至少一种。
上述有机溶剂通过以下方式配制：在露点低于-40℃、含氧量小于2ppm的环境下，各组份均按1：1的体积比进行配制。
上述方法中，锂盐为碘化锂、高氯酸锂、六氟磷酸锂、三氟甲基磺酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双乙二酸草酸硼酸锂、二氟硼酸锂中的至少一种。
该方法通过在非水电解液中加入一定量的有机胺类或金属氧化物，这类化合物具有碱性以及一定的阻聚效果，并且严格控制加入锂锂时的温度，也有效阻止电解液在生产、运输以及注入电池后的聚合反应，实现了稳定碘化锂非水电解液粘度以及降低锂-二硫化亚铁电池的内阻的效果。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明
实施例一
本实施例提供一种稳定碘化锂非水电解液粘度及降低锂-二硫化亚铁电池内阻的方法，包括以下步骤：
在露点低于-40℃、含氧量小于2ppm的环境下配制二氧五环、乙二醇二甲醚和碳酸丙烯酯有机溶剂，其体积比为1：1：1；当水分降至10ppm时，加入0.2%的三正丁胺；密封冷冻至0℃，边搅拌边加入碘化锂，控制温度在0℃-10℃之间，配制溶液浓度为1mol/L，得到碘化锂有机电解液，该电解液可作为锂电池的电解液。实验数据如下表：
电解液储存实验
储存前粘度 储存30天后粘度 储存60天后粘度
1.163mPa·S 1.167mPa·S 1.169mPa·S
注入锂-二硫化亚铁AA电池后电池内阻变化
储存前内阻 储存30天后内阻 储存60天后内阻
185mΩ 187mΩ 191mΩ
实施例二
本实施例提供一种稳定碘化锂非水电解液粘度及降低锂-二硫化亚铁电池内阻的方法，包括以下步骤：
在露点低于-40℃、含氧量小于2ppm的环境下配制二氧五环、乙二醇二甲醚和二乙二醇二甲醚的有机溶剂，其体积比为1：1：1；当水分降至10ppm时，加入0.1%的CaO；密封冷冻至0℃，边搅拌边加入碘化锂，控制温度在0℃～10℃之间，配制溶液浓度为1mol/L，得到碘化锂有机电解液，该电解液可作为锂电池的电解液。实验数据如下表：
电解液储存实验
储存前粘度 储存30天后粘度 储存60天后粘度
1.171mPa·S 1.175mPa·S 1.180mPa·S
注入锂-二硫化亚铁AA电池后电池内阻变化
储存前内阻 储存30天后内阻 储存60天后内阻
187mΩ 193mΩ 198mΩ
实施例三
本实施例提供一种稳定碘化锂非水电解液粘度及降低锂-二硫化亚铁电池内阻的方法，包括以下步骤：
在露点低于-40℃、含氧量小于2ppm的环境下配制二氧五环、乙二醇二甲醚和碳酸丙烯酯有机溶剂，其体积比为1：1：1；当水分降至10ppm时，加入0.5%的三乙胺；密封冷冻至0℃，边搅拌边加入碘化锂，控制温度在0℃-10℃之间，配制溶液浓度为1mol/L，得到碘化锂有机电解液，该电解液可作为锂电池的电解液。实验数据如下表：电解液储存实验
储存前粘度 储存30天后粘度 储存60天后粘度
1.159mPa·S 1.161mPa·S 1.168mPa·S
注入锂-二硫化亚铁AA电池后电池内阻变化
储存前内阻 储存30天后内阻 储存60天后内阻
173mΩ 180mΩ 184mΩ
比较实施例一
在露点低于-40℃、含氧量小于2ppm的环境下配制二氧五环、乙二醇二甲醚和二乙二醇二甲醚机溶剂（无阻聚添加剂），其体积比为1：1：1；当水分降至10ppm时，密封冷冻至0℃，边搅拌边加入碘化锂，控制温度在0℃-10℃之间，配制溶液浓度为1mol/L，得到碘化锂有机电解液，该电解液可作为锂电池的电解液。实验数据如下表：电解液储存实验
储存前粘度 储存30天后粘度 储存60天后粘度
1.189mPa·S 1.201mPa·S 1.217mPa·S
注入锂-二硫化亚铁AA电池后电池内阻变化
储存前内阻 储存30天后内阻 储存60天后内阻
192mΩ 223mΩ 251mΩ
比较实施例二
在露点低于-40℃、含氧量小于2ppm的环境下配制二氧五环、乙二醇二甲醚和二乙二醇二甲醚有机溶剂（无阻聚添加剂），其体积比为1：1：1；当水分降至10ppm时，直接加入碘化锂，配制溶液浓度为1mol/L，得到碘化锂有机电解液，该电解液可作为锂电池的电解液。实验数据如下表：
电解液储存实验
储存前粘度 储存30天后粘度 储存60天后粘度
1.203mPa·S 1.254mPa·S 1.291mPa·S
注入锂-二硫化亚铁AA电池后电池内阻变化
储存前内阻 储存30天后内阻 储存60天后内阻
236mΩ 271mΩ 302mΩ
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种锂电池电解液的配制方法，其特征在于，包括：
向构成电解液的有机溶剂中加入占所述有机溶剂重量百分比0.1%～5%的有机胺类或金属氧化物添加剂；
使将所述有机溶剂温度降至0℃后，搅拌状态下向所述电解液的有机溶剂中加入锂盐，加入过程中控制所述有机溶剂的温度为0℃至10℃。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述向构成电解液的有机溶剂中加入占所述有机溶剂重量百分比0.1%～5%的有机胺类或金属氧化物添加剂之前包括：
使所述有机溶剂的水分降至10ppm的步骤。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述有机胺类为三正丁胺或三乙胺之中的至少一种，所述金属氧化物添加剂通式为MOx，其中M为第二主族或第三主族金属元素中的一种，x值为1～2。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂为醚类和酯类。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述脂类为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丁酯、碳酸乙丁酯、碳酸二丁酯、氯代乙烯碳酸酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙丙酯、碳酸乙异丙酯、碳酸甲丙酯或碳酸甲异丙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述醚类为乙醚、甲乙醚、乙二醇独甲醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、二氧戊环或二氧六环中的至少一种。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂通过以下方式配制：
在露点低于-40℃、含氧量小于2ppm的环境下，各组份均按1：1的体积比进行配制。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述锂盐为碘化锂、高氯酸锂、六氟磷酸锂、三氟甲基磺酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双乙二酸草酸硼酸锂、二氟硼酸锂中的至少一种。
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