CN108511798A - 一种锂离子电池高温长循环电解液 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池高温长循环电解液，包括有机溶剂，电解质锂盐、成膜剂及钝化添加剂，电解质锂盐为六氟磷酸锂，有机溶剂为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯的混合有机溶剂，钝化添加剂为双三氟甲烷磺酰亚胺锂和/或甲烷二磺酸亚甲酯。本发明在常规成膜剂的基础上，增加了用于强化SEI膜的钝化添加剂，使SEI膜表面更加致密，结构更加稳定，使材料结构不容易崩塌，减少电解液和锂盐的分解，从而提升电池的循环性能。

Description

一种锂离子电池高温长循环电解液
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池电解液，尤其是涉及一种锂离子电池高温长循环电解液。
背景技术
现有的技术方案是电解液中添加VC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，但在电池循环过程中，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，造成循环性能下降，电池寿命短的问题。
例如，申请公布号：CN 106252715 A，申请公布日：2016.12.21的中国专利公开了一种锂离子电池的高温电解液，包括有机溶剂，锂盐混合物及添加剂，所述溶剂为含体积分数0～40％环状碳酸酯和含体积分数60～100％链状碳酸酯的混合试剂，所述锂盐混合物为含锂的摩尔浓度为1.0mol/L～1.4mol/L的六氟磷酸锂与新型锂盐的混合物，所述添加剂为质量浓度为0～3％的成膜剂，或是质量浓度为0～3％的成膜剂中添加有质量浓度为0～2.0％的除水除酸添加剂。该高温电解液通过添加除水除酸添加剂进行除酸除水能力，从而降低了复合正极材料在高温情况下与水和CO2的反应，使材料结构不容易崩塌。但是除水除酸添加剂的除酸除水能力有限，且会增加电解液成本。
发明内容
本发明是为了解决现有技术的锂离子电池高温电解液所存在的上述技术问题，提供了一种配方合理科学，能强化负极材料表面，使材料结构不容易崩塌，从而改善电池的高温储存性能、提高电池高温循环寿命的锂离子电池高温长循环电解液。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种锂离子电池高温长循环电解液，所述锂离子电池高温电解液包括有机溶剂，电解质锂盐、成膜剂及钝化添加剂，所述电解质锂盐为六氟磷酸锂，六氟磷酸锂浓度为1.0～1.2mol/L，所述有机溶剂为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯的混合有机溶剂，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(40～42)：(50～52)：(3～5)：(3～5)，以锂离子电池高温电解液总质量为基准，所述成膜剂的含量为1～3％，所述钝化添加剂的含量为0.1～3％，钝化添加剂为双三氟甲烷磺酰亚胺锂和/或甲烷二磺酸亚甲酯。本发明在常规成膜剂的基础上，增加了用于强化SEI膜的钝化添加剂，钝化添加剂能填充于SEI膜表面的缺陷处，使其表面更加致密，结构更加稳定，使材料结构不容易崩塌，减少电解液和锂盐的分解，从而提升电池的循环性能，有效解决了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，造成循环性能下降，电池寿命短的问题。
作为优选，所述成膜剂为碳酸亚乙烯酯。
作为优选，所述钝化添的含量为0.25～1％。
因此，本发明具有如下有益效果：对整个电解液配方进行了优化改进，在常规成膜剂的基础上，增加了用于强化SEI膜的钝化添加剂，钝化添加剂能填充于SEI膜表面的缺陷处，使其表面更加致密，结构更加稳定，使材料结构不容易崩塌，减少电解液和锂盐的分解，从而提升电池的循环性能，有效解决了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，造成循环性能下降，电池寿命短的问题。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例1
制备正极极片：将93.5g磷酸铁锂(LiFePO4)，2g导电炭黑SP，1g碳纳米管以及3.5g聚偏氟乙烯混合后，添加70gN-N-二甲基吡咯烷酮搅拌形成正极浆料，均匀涂覆在正极集流体压延铝箔上，干燥后用普通镜面碾压机进行碾压，制成正极极片。
制备负极极片：将95.2g人造石墨(能量密度：335mAh/g)，1g导电炭黑SP，1.3g羧甲基纤维素钠以及2.5g丁苯橡胶混合后，添加140g去离子水搅拌形成负极浆料，均匀涂覆在10μm厚的负极集流体电解铜箔上，干燥后用普通镜面碾压机进行碾压，制成负极极片。
准备隔膜：隔膜采用厚度为32微米的微孔PE隔膜。
准备电解液：锂离子电池高温电解液包括有机溶剂，电解质锂盐、成膜剂及钝化添加剂，电解液中电解质锂盐为六氟磷酸锂，六氟磷酸锂浓度为1.1mol/L，有机溶剂为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯的混合有机溶剂，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，以锂离子电池高温电解液总质量为基准，成膜剂(碳酸亚乙烯酯)含量为1％，钝化添加剂的添加量为0.25％，钝化添加剂为双三氟甲烷磺酰亚胺锂。
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。
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。
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。
对比例1
对比例1与实施例1相比，区别在于：未添加钝化添加剂，其余完全相同。
实施例2
实施例2与实施例1的不同之处在于：电解液中六氟磷酸锂浓度为1.0mol/L，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40：50：5：5，以锂离子电池高温电解液总质量为基准，钝化添加剂的添加量为1％，钝化添加剂为甲烷二磺酸亚甲酯。
对比例2
对比例2与实施例2相比，区别在于：未添加钝化添加剂，其余完全相同。
实施例3
实施例3与实施例1的不同之处在于：电解液中六氟磷酸锂浓度为1.2mol/L，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41：51：4：4，以锂离子电池高温电解液总质量为基准，钝化添加剂的添加量为0.5％，钝化添加剂为双三氟甲烷磺酰亚胺锂和甲烷二磺酸亚甲酯(0.2％+0.3％)。
对比例3
对比例3与实施例3相比，区别在于：未添加钝化添加剂，其余完全相同。
对上述各实施例及对比例得到的锂离子动力电池进行高温性能测试，得到的结果如表1所示：
表1各实施例及对比例得到的锂离子动力电池进行高温性能测试结果
由此可见，本发明的电解液可以显著提升电池的高温储存和循环性能。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (3)

1.一种锂离子电池高温长循环电解液，其特征在于，所述锂离子电池高温电解液包括有机溶剂，电解质锂盐、成膜剂及钝化添加剂，所述电解质锂盐为六氟磷酸锂，六氟磷酸锂浓度为1.0～1.2mol/L，所述有机溶剂为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯的混合有机溶剂，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(40～42)：(50～52)：(3～5)：(3～5)，以锂离子电池高温电解液总质量为基准，所述成膜剂的含量为1～3％，所述钝化添加剂的含量为0.1～3％，钝化添加剂为双三氟甲烷磺酰亚胺锂和/或甲烷二磺酸亚甲酯。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池高温长循环电解液，其特征在于，所述成膜剂为碳酸亚乙烯酯。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池高温长循环电解液，其特征在于，所述钝化添的含量为0.25～1％。
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