CN105633459A - 一种耐高温浮充锂离子电池 - Google Patents

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唐琛明
王兴威
宋晓波
沈晓彦
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Abstract

本发明提供了一种耐高温浮充锂离子电池，该电池由正极、负极、隔膜、电解液、电池壳、盖帽组成。该电池正极使用磷酸铁锂作为正极材料，负极用人造石墨，电解液由锂离子电池常规使用的锂盐和非水有机溶剂组成，添加的功能添加剂，使得电池化成后有较好的成膜性能，电池在高温下的浮充性能得到改善。本发明通过在电解液中加入特定添加剂，大大延缓了电解液使用过程中的分解，有利于锂离子电池的高温浮充性能的提高。

Description

一种耐高温浮充锂离子电池
技术领域
本发明涉及用锂铁磷酸盐LiFePO4作为正极活性物质，改性石墨作为负极活性物质，特征功能电解液作为电解质，经过卷绕或叠片的加工方式制备而成的圆柱型或方形锂离子电池经过化成、老化而成的锂离子电池。
背景技术
1990年，SONY公司率先在实验室推出以LiCoO2为正极材料的锂离子二次电池，并于1991年开始产业化。十几年来锂离子二次电池快速发展，凭借其比能量高、循环寿命长、自放电小、输出电压高、绿色无污染等优势，技术发展速度迅猛。产品市场占有率上升速度是迄今为止任何一种化学电池所无法比拟的，一跃成为目前世界电池市场风头最劲的电池产品。据统计，全球锂离子电池的销售额已经超过了镍氢、镍镉电池的总和。
随着社会的进步，物质财富的增多，人们的生活在不断提高，同时人们的环保意识也在日益增强。目前欧盟开始在部分领域限制镍镉电池。因此，高功率、长寿命、无污染、低成本、高可靠性、高安全性的电池成为现代生活某些领域迫切需求的产品。其中包括应急灯用的配套电源。
应急灯市场上处于领导地位的镍镉电池由于存在污染问题将逐步退出历史舞台，目前替代它的产品主要是镍氢电池。现在人们开始研制锂离子电池，准备替代镍镉、镍氢电池。但目前普通锂离子电池都存在以下缺陷：
1．锂离子电池在一定温度范围内，性能得到较大改善。但在一定的测试条件下的使用受到限制。
2．锂离子电池在高温下（55℃以上）的浮充循环性能较差。
因此开发具有耐高温浮充的锂离子电池，对于提高锂离子电池高温浮充循环寿命是具有十分重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种耐高温浮充的锂离子电池，该电池使用一种特征功能电解液，使用该电解液制备的电池耐高温浮充性能明显改善，提高了电池的高温浮充循环寿命。
本发明通过以下技术方案实现：
一种耐高温浮充的锂离子电池，其特征在于：该电池是由普通锂离子电池，添加特征功能电解液组成。
特征功能电解液，其特征在于该电解液由锂盐，非水有机溶剂，添加其他功能添加剂组成，所述功能添加剂选自对氟甲苯、PS、AND（己二腈）、E02（18-冠醚-6）的任何一种或几种组合，其加入量是电解液总重量的0.1%～5%。
本发明的有益效果是：在特征功能电解液中加入的特定的添加剂，有效降低电解液中的金属离子对充电态负极的腐蚀，防止其在负极表面沉积，抑制阻抗上升造成的电极性能老化，大大提高了锂离子电池的高温浮充循环寿命。
具体实施方式
下面结合实施例和对本发明作进一步详细的描述，这些具体实施例为本发明的优选实施例，并不能对本发明的权利要求进行限定，本发明尚有多种其它具体的实施方式，凡采用等同替换或者等效变换而形成的所有技术方案，均属于本发明要求保护的范围之内。
用以上电解液制备的磷酸铁锂锂离子电池经过以下测试方法：
将电池放入温度为55℃±2℃的烘箱中恒温搁置3h，以0.057C持续充电24h，上限电压3.65V，搁置30min后以0.8C放电至2.0V，搁置30min，以上步骤循环50次。
电池制成18650圆柱形锂离子电池，电池标称容量为1500mAh，正极材料为磷酸铁锂，负极为人造石墨，隔膜是PE单层膜，厚度为16μm。
对比例1
将锂盐LiPF6溶解在碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的混合溶剂中，其中碳酸乙烯酯:碳酸二甲酯:碳酸二乙酯的质量比是1:1:1，LiPF6的浓度为1.0mol/L。然后向该溶液中按电解液总重量的1.5%加入碳酸亚乙烯酯，即制得对比电解液。该电解液应用于磷酸铁锂为正极材料的锂离子电池中。
实施例1：
将锂盐LiPF6溶解在碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的混合溶剂中，其中碳酸乙烯酯:碳酸二甲酯:碳酸二乙酯的质量比是1:1:1，LiPF6的浓度为1.0mol/L。然后向该溶液中按电解液总重量的1.5%加入碳酸亚乙烯酯，在加入1.0%的对氟甲苯、1.0%的PS，即制得对比电解液。该电解液应用于磷酸铁锂为正极材料的锂离子电池中。
实施例2：
将锂盐LiPF6溶解在碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的混合溶剂中，其中碳酸乙烯酯:碳酸二甲酯:碳酸二乙酯的质量比是1:1:1，LiPF6的浓度为1.0mol/L。然后向该溶液中按电解液总重量的1.5%加入碳酸亚乙烯酯，在加入1.0%的对氟甲苯、3.0%的PS，即制得对比电解液。该电解液应用于磷酸铁锂为正极材料的锂离子电池中。
实施例3：
将锂盐LiPF6溶解在碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的混合溶剂中，其中碳酸乙烯酯:碳酸二甲酯:碳酸二乙酯的质量比是1:1:1，LiPF6的浓度为1.0mol/L。然后向该溶液中按电解液总重量的1.5%加入碳酸亚乙烯酯，在加入1.0%的对氟甲苯、3.0%的PS，1.0%的E02即制得对比电解液。该电解液应用于磷酸铁锂为正极材料的锂离子电池中。
实施例4：
将锂盐LiPF6溶解在碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的混合溶剂中，其中碳酸乙烯酯:碳酸二甲酯:碳酸二乙酯的质量比是1:1:1，LiPF6的浓度为1.0mol/L。然后向该溶液中按电解液总重量的1.5%加入碳酸亚乙烯酯，在加入1.0%的对氟甲苯、3.0%的PS，2.0%的E02即制得对比电解液。该电解液应用于磷酸铁锂为正极材料的锂离子电池中。
实施例5：
将锂盐LiPF6溶解在碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的混合溶剂中，其中碳酸乙烯酯:碳酸二甲酯:碳酸二乙酯的质量比是1:1:1，LiPF6的浓度为1.0mol/L。然后向该溶液中按电解液总重量的1.5%加入碳酸亚乙烯酯，在加入1.0%的对氟甲苯、3.0%的PS，1.0%的AND即制得对比电解液。该电解液应用于磷酸铁锂为正极材料的锂离子电池中。
实施例6：
将锂盐LiPF6溶解在碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的混合溶剂中，其中碳酸乙烯酯:碳酸二甲酯:碳酸二乙酯的质量比是1:1:1，LiPF6的浓度为1.0mol/L。然后向该溶液中按电解液总重量的1.5%加入碳酸亚乙烯酯，在加入1.0%的对氟甲苯、3.0%的PS，2.0%的AND即制得对比电解液。该电解液应用于磷酸铁锂为正极材料的锂离子电池中。
测试数据见下表：
序号 类型 初始容量（mAh） 50次容量（mAh） 容量保持（%）
1 对比例 1521 982 64.6%
2 实施例1 1523 1072 70.4%
3 实施例2 1524 1133 74.3%
4 实施例3 1513 1202 79.4%
5 实施例4 1520 1245 81.9%
6 实施例5 1517 1256 82.8%
7 实施例6 1530 1293 84.5%

Claims (4)

1.一种耐高温浮充的锂离子电池，其特征在于该电池由正极、负极、隔膜、电解液、电池壳、盖帽组成，电解液使用了一种特征功能电解液，该电解液应用于以磷酸铁锂为正极材料和改性石墨为负极的锂离子电池，使用该电解液制备的电池耐高温浮充性能明显改善。
2.根据权利要求1所述，其特征在于特征功能电解液由三类成份组成：锂盐、非水有机溶剂和功能添加剂。
3.根据权利要求2所述，其特征在于功能添加剂的加入量是电解液总重量的0.1%～5%。
4.根据权利要求2所述，其特征在于功能添加剂选自对氟甲苯、PS、AND（己二腈）、E02（18-冠醚-6）的任何一种或几种组合。
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