CN107749493A - 一种锂离子电池电解液 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池电解液，涉及锂离子电池制造技术领域，一种锂离子电池电解液，其包括锂盐、溶剂、碳酸亚乙烯酯、添加剂A和添加剂B；添加剂A为醚腈类化合物或芳香化合物，添加剂B为有机铵盐；醚腈类化合物为四聚乙二醇基二甲基醚、乙二醇单丁醚、丁二腈或1,3,6‑己烷三腈中的一种，芳香化合物为噻吩、N‑甲基吡咯或邻三联苯中的一种，有机铵盐为苯甲酸铵或甲基苯甲酸铵。本发明在现有的添加剂基础上增加醚腈类、芳香族化合物与有机铵盐的组合添加剂，可以形成低阻抗的，薄而致密SEI膜，改善电池内阻、倍率性能和低温性能。

Description

一种锂离子电池电解液
技术领域
本发明涉及锂离子电池制造技术领域，尤其是涉及一种锂离子电池电解液。
背景技术
目前锂离子电池特别是在动力电池领域，汽车厂对电池的循环性能要求越来越高，特别是夏季高温天气，对锂离子电池的寿命有很大的影响。现有技术方案是在电解液中添加碳酸亚乙烯酯(VC)、亚硫酸丙烯酯(PS)等简单的添加剂，在电池充电过程中负极表面形成一层SEI保护膜，但在负极的充放电膨胀过程和高温循环过程电解液产生的HF都会破坏已经形成的SEI膜，循环性能下降明显。
中国专利公开号CN1964123A，专利公开日为2007年5月16日，公开了一种锂电池非水电解液，其包含常规的有机溶剂、电解质盐和混合添加剂，其中混合添加剂包括如下化合物A中的至少一种，化合物B中的至少一种，化合物C中的至少一种：化合物A选自Li2CO3、Li2SO4、Li2SO3、LiNO3的无机锂盐；化合物B：碳酸亚乙烯酯、碳酸亚丙烯酯；化合物C：亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、二甲基亚砜酸酯、二乙基亚硫酸酯、二甲亚砜，其在非水电解液中的重量比为A：B：C＝0.1％～3.0％：0.5％～4.0％：1.0％～5.0％；该发明提供了一种能够形成SEI膜，能够使电池的电容量、循环性能、低温电化学性能更佳的非水电解液，但是其也存在较严重的缺点，即高温性能差，其生成的SEI膜在较低温度下稳定，但是在较高温环境下这种SEI变得不稳定，使得在高温环境下所制得的锂离子电池的性能急剧下降，甚至会发生一些严重的事故。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种可以形成低阻抗的，薄而致密SEI膜，能够改善电池的内阻，提升电池的高温储存和循环性能的锂离子电池电解液。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种锂离子电池电解液，其包括锂盐、溶剂、碳酸亚乙烯酯、添加剂A和添加剂B；添加剂A为醚腈类化合物或芳香化合物，添加剂B为有机铵盐；添加剂A的添加量为0.1～5wt％，添加剂B的含量为0.1～5wt％，碳酸亚乙烯酯的含量为1.5～2.5wt％。
本技术方案中提到的含量指组分占电解液的重量百分含量。
现有技术中包括本发明的实施例与对比例中锂离子电池电解液中都添加六氟磷酸锂作为锂盐，但是六氟磷酸锂的化学稳定性较差，温度在55℃以上时会发生显著的分解产生五氟化磷、氟化氢等有害杂质对电解液和电极材料均出现致命的破坏性，这是电池使用寿命较短的原因；本发明在现有的添加剂基础上增加醚腈类、芳香族化合物，与有机铵盐的组合添加剂，醚腈类，芳香族化合物能够吸收电池中微量的H2O和HF，添加剂优先发生氧化分解，在正极表面形成很薄的SEI膜，该膜将有效的抑制电解液和正极的进一步反应，显著提升正极材料在高温下的稳定性，由于有机铵盐添加剂可在成膜过程中抑制Li2O的生成，可在负极材料表面形成低阻抗的，薄而致密SEI膜，阻止负极材料与电解液进一步的反应，通过添加剂的联和使用，在电池正负极表面均形成低阻值SEI膜。从而降低电池整体内阻并改善电池的高温储存和循环性能。
作为优选，醚腈类化合物为四聚乙二醇基二甲基醚、乙二醇单丁醚、丁二腈或1,3,6-己烷三腈中的一种。
作为优选，芳香化合物为噻吩、N-甲基吡咯或邻三联苯中的一种。
作为优选，有机铵盐为苯甲酸铵或甲基苯甲酸铵。
作为优选，有机铵盐为对-甲基苯甲酸铵。
作为优选，锂盐为六氟磷酸锂，六氟磷酸锂在电解液中的浓度为1.0～1.4mol/L。
作为优选，溶剂为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯的体积比为40～45：55～50：2～4：2～4组成的有机混合溶剂。
因此，本发明具有以下有益效果：本发明在现有的添加剂基础上增加醚腈类、芳香族化合物与有机铵盐的组合添加剂，可以形成低阻抗的，薄而致密SEI膜，改善电池内阻、倍率性能和低温性能。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。
对比例
a)制备正极极片：混合93.5重量份的磷酸铁锂(LiFePO4)，2重量份的导电炭黑SP，1重量份的碳纳米管(CNT)，以及3.5重量份的聚偏氟乙烯(PVDF)，并添加70重量份的N-N-二甲基吡咯烷酮搅拌形成浆液，均匀的涂覆在正极基流体压延铝箔上，干燥后用普通镜面碾压机进行碾压，制成正极极片；
b)制备负极极片：混合95.2重量份的人造石墨(能量密度：335mAh/g)，1重量份的导电炭黑(SP)，1.3重量份的羧甲基纤维素钠(CMC)以及2.5重量份的丁苯橡胶(SBR)，并添加140重量份的去离子水搅拌形成浆液，均匀的涂覆在10μm厚的负极基流体电解铜箔上，干燥后用普通镜面碾压机进行碾压，制成负极极片；
c)准备隔膜：隔膜采用厚度为32微米的微孔PE隔膜；
d)准备电解液：电解液采用六氟磷酸锂溶解到碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯的有机溶剂混合物中,电解液中六氟磷酸锂的浓度为1.1mol/L，其中碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯的体积比为42:52:3:3，添加剂为2％的碳酸亚乙烯酯(VC)；
e)准备外壳：外壳采用铝塑膜，铝塑膜采用厚度为152微米具有尼龙层、粘结层、PP层、粘结层、铝箔、粘结层、PP层层状复合结构材料；
f)准备外接端子：正极端子采用0.2毫米厚铝材质极耳，负极端子采用0.2毫米铜镀镍极耳，镍镀层3微米；
g)准备电池：以叠片形式，将正极极片、隔膜、负极极片相间叠片形成电芯，单向焊接极耳；然后进行铝塑膜热封，注入电解液，热封封口；依次进行搁置-冷热压-预充-抽空-化成-分容，制成20Ah锂离子动力电池。电池充放电截止电压为2.0-3.65V。
实施例1
准备电解液：电解液包括锂盐、溶剂、碳酸亚乙烯酯、添加剂A和添加剂B；添加剂A为四聚乙二醇基二甲基醚，其含量为0.1wt％；添加剂B为苯甲酸铵，其含量为0.1wt％，碳酸亚乙烯酯的含量为1.5wt％；锂盐为六氟磷酸锂，六氟磷酸锂在电解液中的浓度为1.0mol/L，溶剂为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯的体积比为40：55：2：2组成的有机混合溶剂。
除电解液以外，其他组分和含量同对比例。
实施例2
准备电解液：电解液包括锂盐、溶剂、碳酸亚乙烯酯、添加剂A和添加剂B；添加剂A为丁二腈，其含量为1.5wt％；添加剂B为苯甲酸铵，其含量为1.5wt％，碳酸亚乙烯酯的含量为1.7wt％；锂盐为六氟磷酸锂，六氟磷酸锂在电解液中的浓度为1.0mol/L，溶剂为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯的体积比为41：55：2：3组成的有机混合溶剂。
除电解液以外，其他组分和含量同对比例。
实施例3
准备电解液：电解液包括锂盐、溶剂、碳酸亚乙烯酯、添加剂A和添加剂B；添加剂A为噻吩，其含量为0.5wt％；添加剂B为对甲基苯甲酸铵，其含量为0.5wt％，碳酸亚乙烯酯的含量为2wt％；锂盐为六氟磷酸锂，六氟磷酸锂在电解液中的浓度为1.1mol/L，溶剂为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯的体积比为42：52：3：3组成的有机混合溶剂。
除电解液以外，其他组分和含量同对比例。
实施例4
准备电解液：电解液包括锂盐、溶剂、碳酸亚乙烯酯、添加剂A和添加剂B；添加剂A为乙二醇单丁醚，其含量为1wt％；添加剂B为对甲基苯甲酸铵，其含量为1wt％，碳酸亚乙烯酯的含量为2wt％；锂盐为六氟磷酸锂，六氟磷酸锂在电解液中的浓度为1.1mol/L，溶剂为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯的体积比为42：52：3：3组成的有机混合溶剂。
除电解液以外，其他组分和含量同对比例。
实施例5
准备电解液：电解液包括锂盐、溶剂、碳酸亚乙烯酯、添加剂A和添加剂B；添加剂A为1,3,6-己烷三腈，其含量为2wt％；添加剂B为邻甲基苯甲酸铵，其含量为1.5wt％，碳酸亚乙烯酯的含量为1.9wt％；锂盐为六氟磷酸锂，六氟磷酸锂在电解液中的浓度为1.2mol/L，溶剂为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯的体积比为43：52：2：4组成的有机混合溶剂。
除电解液以外，其他组分和含量同对比例。
实施例6
准备电解液：电解液包括锂盐、溶剂、碳酸亚乙烯酯、添加剂A和添加剂B；添加剂A为N-甲基吡咯，其含量为4wt％；添加剂B为邻甲基苯甲酸铵，其含量为3.5wt％，碳酸亚乙烯酯的含量为2.3wt％；锂盐为六氟磷酸锂，六氟磷酸锂在电解液中的浓度为1.3mol/L，溶剂为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯的体积比为44：51：3：3组成的有机混合溶剂。
除电解液以外，其他组分和含量同对比例。
实施例7
准备电解液：电解液包括锂盐、溶剂、碳酸亚乙烯酯、添加剂A和添加剂B；添加剂A为邻三联苯，其含量为5wt％；添加剂B为间甲基苯甲酸铵，其含量为5wt％，碳酸亚乙烯酯的含量为2.5wt％；锂盐为六氟磷酸锂，六氟磷酸锂在电解液中的浓度为1.4mol/L，溶剂为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯的体积比为45：50：4：4组成的有机混合溶剂。
除电解液以外，其他组分和含量同对比例。
效果测试：
1.测试组装而成的对比例与各实施例锂电池的内阻；
2.测试组装而成的对比例与各实施例锂电池在45℃下保存7天的存储容量保持率；
3.测试组装而成的对比例与各实施例锂电池在1C/2C倍率45℃下高温循环到80％容量剩余的循环次数。
测试效果如表1所示：
表1：对比例和实施例1～5组装而成电池的性能测试
由上述测试数据可见，本发明的技术可以改善电池的内阻，可以提升电池的倍率性能和高温循环性能。

Claims (7)

1.一种锂离子电池电解液，其特征在于：其包括锂盐、溶剂、碳酸亚乙烯酯、添加剂A和添加剂B；所述的添加剂A为醚腈类化合物或芳香化合物，所述的添加剂B为有机铵盐；所述添加剂A的含量为0.1～5wt％，添加剂B的含量为0.1～5wt％，碳酸亚乙烯酯的含量为1.5～2.5wt％。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电解液，其特征在于：所述的醚腈类化合物为四聚乙二醇基二甲基醚、乙二醇单丁醚、丁二腈或1,3,6-己烷三腈中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电解液，其特征在于：所述的芳香化合物为噻吩、N-甲基吡咯或邻三联苯中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电解液，其特征在于：所述的有机铵盐为苯甲酸铵或甲基苯甲酸铵。
5.根据权利要求1或4所述的一种锂离子电池电解液，其特征在于：所述的有机铵盐为对-甲基苯甲酸铵。
6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电解液，其特征在于：所述的锂盐为六氟磷酸锂，六氟磷酸锂在电解液中的浓度为1.0～1.4mol/L。
7.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电解液，其特征在于：所述的溶剂为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯的体积比为40～45：55～50：2～4：2～4组成的有机混合溶剂。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110739485A (zh) * 2019-10-30 2020-01-31 东莞维科电池有限公司 一种低温锂离子电池
CN110911688A (zh) * 2019-12-16 2020-03-24 成都爱敏特新能源技术有限公司 一种高安全性锂离子电池负极复合材料及其制备方法
CN110931866A (zh) * 2019-11-26 2020-03-27 宁夏百川新材料有限公司 一种锂离子电池电解液
CN111048832A (zh) * 2019-10-21 2020-04-21 江西赣锋电池科技有限公司 一种储能用磷酸铁锂长寿命电池电解液
CN111971845A (zh) * 2019-12-26 2020-11-20 宁德新能源科技有限公司 一种电解液及电化学装置
CN112968157A (zh) * 2021-02-06 2021-06-15 苏州精诚智造智能科技有限公司 一种动力锂离子电池的制备方法
CN113149833A (zh) * 2021-03-10 2021-07-23 武汉海斯普林科技发展有限公司 一种烷基苯甲酸的纯化方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102403535A (zh) * 2011-12-01 2012-04-04 香河昆仑化学制品有限公司 一种高电压的锂离子电池非水电解液及制备方法
CN105161765A (zh) * 2015-07-06 2015-12-16 东莞市天丰电源材料有限公司 一种锂离子动力电池电解液
CN105655637A (zh) * 2014-10-24 2016-06-08 微宏动力系统（湖州）有限公司 用于锂离子电池的离子液体、其制备方法及锂离子电池电解液

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102403535A (zh) * 2011-12-01 2012-04-04 香河昆仑化学制品有限公司 一种高电压的锂离子电池非水电解液及制备方法
CN105655637A (zh) * 2014-10-24 2016-06-08 微宏动力系统（湖州）有限公司 用于锂离子电池的离子液体、其制备方法及锂离子电池电解液
CN105161765A (zh) * 2015-07-06 2015-12-16 东莞市天丰电源材料有限公司 一种锂离子动力电池电解液

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111048832A (zh) * 2019-10-21 2020-04-21 江西赣锋电池科技有限公司 一种储能用磷酸铁锂长寿命电池电解液
CN110739485A (zh) * 2019-10-30 2020-01-31 东莞维科电池有限公司 一种低温锂离子电池
CN110931866A (zh) * 2019-11-26 2020-03-27 宁夏百川新材料有限公司 一种锂离子电池电解液
CN110911688A (zh) * 2019-12-16 2020-03-24 成都爱敏特新能源技术有限公司 一种高安全性锂离子电池负极复合材料及其制备方法
CN110911688B (zh) * 2019-12-16 2021-04-09 成都爱敏特新能源技术有限公司 一种高安全性锂离子电池负极复合材料及其制备方法
CN111971845A (zh) * 2019-12-26 2020-11-20 宁德新能源科技有限公司 一种电解液及电化学装置
WO2021128203A1 (zh) * 2019-12-26 2021-07-01 宁德新能源科技有限公司 一种电解液及电化学装置
US11830981B2 (en) 2019-12-26 2023-11-28 Ningde Amperex Technology Limited Electrolyte and electrochemical device
CN112968157A (zh) * 2021-02-06 2021-06-15 苏州精诚智造智能科技有限公司 一种动力锂离子电池的制备方法
CN112968157B (zh) * 2021-02-06 2022-11-01 苏州精诚智造智能科技有限公司 一种动力锂离子电池的制备方法
CN113149833A (zh) * 2021-03-10 2021-07-23 武汉海斯普林科技发展有限公司 一种烷基苯甲酸的纯化方法

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