CN106505244A - 一种用于太阳能路灯的储能锂离子电池及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

一种用于太阳能路灯的储能锂离子电池及其制备工艺，涉及太阳能锂离子电池技术领域，所述用于太阳能路灯的储能锂离子电池的电解液，按质量分数计由以下组分制备而成：锂盐、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸亚乙烯酯为、碳酸丙烯酯、亚硫酸亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、六甲基二硅胺烷、硫酸钠、蒸馏水。本发明可以降低预充时产生的气体量的电解液、使用该电解液的锂离子电池及该锂离子电池的制备工艺，能够降低物料成本和制造成本。

Description

一种用于太阳能路灯的储能锂离子电池及其制备工艺
技术领域：
本发明涉及太阳能锂离子电池技术领域，具体涉及一种用于太阳能路灯的储能锂离子电池及其制备工艺。
背景技术：
太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置，只要被光照到，瞬间就可输出电压及电流，在物理学上称为太阳能光伏，简称光伏，以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的湿式太阳能电池则还处于萌芽阶段。
而电池指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间，能将化学能转化成电能的装置，电池具有正极和负极之分，利用电池作为能量来源，可以得到具有稳定电压，稳定电流，长时间稳定供电，受外界影响很小的电流，并且电池结构简单，携带方便，充放电操作简便易行，性能稳定可靠，电池在现代社会生活中的各个方面发挥有很大作用，锂离子电池因其电压平台高，能量密度大，无记忆效应、无污染、重量轻等优点，已经广泛应该于消费类电子产品、新能源汽车和风能等储能装置，现有储能锂离子电池放电时温度适用范围为-20℃-60℃，温度适用范围窄，不能满足太阳能路灯的储能使用，中国最北方冬天需要-30℃--40℃下使用，南方夏天路灯使用温度接近60℃-70℃，现有的圆柱锂离子电池或满足-40℃环境下放电，或满足70℃环境下放电，不能同时满足在-40℃环境和70℃环境下放电。
不仅如此在锂离子电池首次充放电过程中，电极材料与电解液在固液相界面上发生反应，形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层，这种钝化层是一种界面层，具有固体电解质的特征，是电子绝缘体却是锂离子的优良导体，锂离子可以经过该钝化层自由地嵌入和脱出，因此这层钝化膜被称为“固体电解质界面膜”简称SEI膜。
目前，在软包装锂离子电池的生产工艺中，除了进行第一次的封装(顶封+侧封)外，需要使用到二次封装抽气的工艺，即需要将第一次充电(预充)所产生的气体通过手工或真空的方式抽出，再进行一次封装；封装完成后再进行电池化成分容。因此，在进行第一次电池封装时需要预留包装膜作为气袋并在二次封装时抽气封装后裁切；这不仅会导致包装膜的物料成本增加较大，而且工序的时间及制造成本都有所增加。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种可以降低预充时产生的气体量的电解液、使用该电解液的锂离子电池及该锂离子电池的制备工艺，能够降低物料成本和制造成本的用于太阳能路灯的储能锂离子电池及其制备工艺。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种用于太阳能路灯的储能锂离子电池的电解液，按质量分数计由以下组分组成：
锂盐10～30份、
碳酸乙烯酯30～50份、
碳酸二乙酯40～60份、
碳酸亚乙烯酯5～8份、
碳酸丙烯酯10～15份、
亚硫酸亚乙酯2～4份、
氟代碳酸乙烯酯2～4份、
六甲基二硅胺烷1～3份、
硫酸钠10～15份、
蒸馏水10～20份；
一种用于太阳能路灯的储能锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
包括以下步骤：1)配料；2)涂布；3)对辊；4)分切；5)卷绕；6)组装；7)烘烤；8)注液；9)清洗；10)化成；11)老化；12)分容。
其中使用包装膜对锂离子电池的电芯进行包装并预留注液口得到半成品，然后除去所述半成品中的水分，再通过注液口向半成品中注入上述电解液，除去所述半成品中的气体并密封所述注液口得到锂离子电池，对锂离子电池进行老化处理，及对所述锂离子电池进行预充及化成分容；
其中上述电解液由以下步骤配制：在充满惰性气体的手套箱中先将高纯度非水溶剂均匀混合，用磁力搅拌机搅拌10～20分钟；再将LiPF6缓慢倒入混合好的溶剂中，再用磁力搅拌机搅拌10～20分钟；最后加入添加剂ES，FEC，VC及HDMS，继续用磁力搅拌机搅拌10～20分钟后即可得到所需的电解液；
上述电解液中，添加剂碳酸亚乙烯酯、亚硫酸亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯及六甲基二硅胺烷，能够有效捕捉SEI膜形成时产生的自由基基团，减少自由基引发的化学反应，从而降低气体的产生，如VC能够在碳负极表面发生自由基聚合反应，生成聚烷基碳酸锂化合物；ES作为一种有机成膜添加剂，在碳负极界面上具有良好的成膜作用；VC和FEC都够在负极表面形成更致密及结构更稳定的SEI膜，阻止电解液的进一步分解，HMDS能够降低电解液中的HF和水含量，从而降低预充形成SEI膜时的产气量；
本发明的有益效果是：可以降低预充时产生的气体量的电解液、使用该电解液的锂离子电池及该锂离子电池的制备工艺，能够降低物料成本和制造成本。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体示例，进一步阐述本发明。
实施例1：首先制备电解液：按质量分数计称取以下组分进行电解液的制备：锂盐10份、
碳酸乙烯酯30份、
碳酸二乙酯40份、
碳酸亚乙烯酯5份、
碳酸丙烯酯10份、
亚硫酸亚乙酯2份、
氟代碳酸乙烯酯2份、
六甲基二硅胺烷1份、
硫酸钠10份、
蒸馏水10份
然后按照：配料、涂布、对辊、分切、卷绕、组装、烘烤、注液、清洗、化成、老化和分容依次进行有序加工；
其中使用包装膜对锂离子电池的电芯进行包装并预留注液口得到半成品，然后除去所述半成品中的水分，再通过注液口向半成品中注入上述电解液，除去所述半成品中的气体并密封所述注液口得到锂离子电池，对锂离子电池进行老化处理，及对所述锂离子电池进行预充及化成分容。
实施例2：首先制备电解液：按质量分数计称取以下组分进行电解液的制备：锂盐20份、
碳酸乙烯酯40份、
碳酸二乙酯50份、
碳酸亚乙烯酯6份、
碳酸丙烯酯13份、
亚硫酸亚乙酯3份、
氟代碳酸乙烯酯3份、
六甲基二硅胺烷2份、
硫酸钠13份、
蒸馏水15份
然后按照：配料、涂布、对辊、分切、卷绕、组装、烘烤、注液、清洗、化成、老化和分容依次进行有序加工；
其中使用包装膜对锂离子电池的电芯进行包装并预留注液口得到半成品，然后除去所述半成品中的水分，再通过注液口向半成品中注入上述电解液，除去所述半成品中的气体并密封所述注液口得到锂离子电池，对锂离子电池进行老化处理，及对所述锂离子电池进行预充及化成分容。
实施例3：首先制备电解液：按质量分数计称取以下组分进行电解液的制备：锂盐30份、
碳酸乙烯酯50份、
碳酸二乙酯60份、
碳酸亚乙烯酯8份、
碳酸丙烯酯15份、
亚硫酸亚乙酯4份、
氟代碳酸乙烯酯4份、
六甲基二硅胺烷3份、
硫酸钠15份、
蒸馏水20份
然后按照：配料、涂布、对辊、分切、卷绕、组装、烘烤、注液、清洗、化成、老化和分容依次进行有序加工；
其中使用包装膜对锂离子电池的电芯进行包装并预留注液口得到半成品，然后除去所述半成品中的水分，再通过注液口向半成品中注入上述电解液，除去所述半成品中的气体并密封所述注液口得到锂离子电池，对锂离子电池进行老化处理，及对所述锂离子电池进行预充及化成分容。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种用于太阳能路灯的储能锂离子电池及其制备工艺，其特征在于：所述用于太阳能路灯的储能锂离子电池的电解液，按质量分数计由以下组分制备而成：锂盐10～30份、碳酸乙烯酯30～50份、碳酸二乙酯40～60份、碳酸亚乙烯酯5～8份、碳酸丙烯酯10～15份、亚硫酸亚乙酯2～4份、氟代碳酸乙烯酯2～4份、六甲基二硅胺烷1～3份、硫酸钠10～15份、蒸馏水10～20份。
2.一种用于太阳能路灯的储能锂离子电池及其制备工艺，其特征在于：电池的制备方法，包括以下步骤：1)配料；2)涂布；3)对辊；4)分切；5)卷绕；6)组装；7)烘烤；8)注液；9)清洗；10)化成；11)老化；12)分容；
其中其中使用包装膜对锂离子电池的电芯进行包装并预留注液口得到半成品，然后除去所述半成品中的水分，再通过注液口向半成品中注入上述电解液，除去所述半成品中的气体并密封所述注液口得到锂离子电池，对锂离子电池进行老化处理，及对所述锂离子电池进行预充及化成分容。
3.一种用于太阳能路灯的储能锂离子电池及其制备工艺，其特征在于：所述用于太阳能路灯的储能锂离子电池的电解液，按质量分数计由最佳组分配比为：锂盐20份、碳酸乙烯酯40份、碳酸二乙酯50份、碳酸亚乙烯酯6份、碳酸丙烯酯13份、亚硫酸亚乙酯3份、氟代碳酸乙烯酯3份、六甲基二硅胺烷2份、硫酸钠13份、蒸馏水15份。
4.根据权利要求1所述的一种用于太阳能路灯的储能锂离子电池及其制备工艺，其特征在于：在制备电解液时首先在充满惰性气体的手套箱中先将高纯度非水溶剂均匀混合，然后用磁力搅拌机搅拌10～20分钟。
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