CN109921093A - 一种锂离子电池电解液体系、注液方法及制备得到的电池 - Google Patents

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江柯成
于清江
张素启
刘忆恩
李宝华
罗丹
李丹
唐垒
孙威
田亮
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Shanxi Xinwangda Energy Internet Research Institute
Shanxi Voight Alzheimer New Material Polytron Technologies Inc
Shenzhen Graduate School Tsinghua University
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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池电解液体系、注液方法及制备得到的电池,其中,所述锂离子电池电解液体系包括成分不同的两种电解液,依次为电解液S1和电解液S2;第一次注液的电解液S1的成分包括有机溶剂、六氟磷酸锂和负极成膜添加剂;第二次注液的电解液S2的成分包括有机溶剂、六氟磷酸锂、负极成膜添加剂和正极保护添加剂。本发明提供的一种锂离子电池电解液体系、注液方法及制备得到的电池,能够使不同目的功效的添加剂更有针对性的发挥其功效,避免副作用的产生,保证电池容量和循环性能不受影响。

Description

一种锂离子电池电解液体系、注液方法及制备得到的电池
技术领域
本发明实施例涉及锂离子动力电池技术领域,尤其涉及一种锂离子电池电解液体系、注液方法及制备得到的电池。
背景技术
锂离子电池因具备高能量密度、高电压以及对环境友好,无记忆效应等优势,目前已经在便携式电子设备(如手机、电脑)以及电动汽车等领域得到广泛应用。另外,根据锂离子动力电池的类型也根据不同的应用需求分为功率型、能量型及长寿命型等。作为四大主材之一的电解液被称为电池的“血液”,是连接正负极的桥梁,对于电池的性能起着极为关键的作用,可以弥补电池体系的缺陷。不同的电池体系匹配不同的电解液。
现有方形锂离子电池一般是两次注液,具体为一次注液-化成-二次注液以保证生产效率以及补充化成消耗的电解液
电解液成分包括锂盐,溶剂及添加剂,化成这一工序主要是为了在负极形成SEI膜,但是对于高温,高压,高镍三元体系或者锰酸锂体系,由于高温高压下正极材料中过渡金属溶出,以及电解液在正极氧化分解产气,因此电解液中一般含有正极保护添加剂可在正极表面成膜,但是对于一些效果好的正极保护添加剂,在负极表面也会成膜且成膜阻抗较大,最终导致正极成膜添加剂在负极被消耗,且使得电芯内阻增加。
发明内容
本发明提供一种锂离子电池电解液体系、注液方法及制备得到的电池,以解决现有技术的不足。
为实现上述目的,本发明提供以下的技术方案:
第一方面,本发明提供一种锂离子电池电解液体系,所述锂离子电池电解液体系包括成分不同的两种电解液,依次为电解液S1和电解液S2;其中,
第一次注液的电解液S1的成分包括有机溶剂、六氟磷酸锂和负极成膜添加剂;
第二次注液的电解液S2的成分包括有机溶剂、六氟磷酸锂、负极成膜添加剂和正极保护添加剂。
进一步地,第一次注液的电解液S1中,负极成膜添加剂占电解液S1总体积的0.1%~6%,六氟磷酸锂的质量分数为5%~20%。
进一步地,第一次注液的电解液S1中,负极成膜添加剂占电解液S1总体积的1%~4%。
进一步地,第二次注液的电解液S2中,负极成膜添加剂占电解液S2总体积的0.1%~6%,正极保护添加剂占电解液S2总体积的0.1%~6%,六氟磷酸锂的质量分数为5%~20%。
进一步地,第二次注液的电解液S2中,负极成膜添加剂占电解液S2总体积的1%~4%,正极保护添加剂占电解液S2总体积的1%~4%。
第二方面,本发明提供一种锂离子电池电解液注液方法,采用两次注液方式,所述电解液采用如第一方面所述的电解液S1和电解液S2;
第一次注液将电解液S1注入电芯内部,待化成后,第二次注液将电解液S2注入电芯内部。
进一步地,所述锂离子电池电解液注液方法中,所述第一次注液的电解液占注液总量的50%~90%,所述第二次注液的电解液占注液总量的10%~50%。
进一步地,所述锂离子电池电解液注液方法中,所述所述第一次注液的电解液占注液总量的70%~80%,所述第二次注液的电解液占注液总量的20%~30%。
进一步地,所述锂离子电池电解液注液方法中,所述锂离子电池的正极材料包括三元、锰酸锂中的至少一种,负极材料为人工石墨。
第三方面,本发明提供一种锂离子电池,所述锂离子电池根据第二方面所述的锂离子电池电解液注液方法制备得到。
本发明实施例提供的一种锂离子电池电解液体系、注液方法及制备得到的电池,能够使不同目的功效的添加剂更有针对性的发挥其功效,避免副作用的产生,保证电池容量和循环性能不受影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例二提供的一种锂离子电池电解液注液方法的流程示意图;
图2是本发明实施例中现有技术与本申请的高温存储产气情况对比图;
图3是本发明实施例中现有技术与本申请的DCR对比图。
具体实施方式
为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而非全部的实施例。基于本发明中的实施例,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它实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,当一个组件被认为是“连接”另一个组件,它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件,它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。
此外,术语“长”“短”“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系,仅是为了便于描述本发明,而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作,以此不能理解为本发明的限制。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
本发明实施例一提供一种锂离子电池电解液体系,所述锂离子电池电解液体系包括成分不同的两种电解液,依次为电解液S1和电解液S2;其中,
第一次注液的电解液S1的成分包括有机溶剂、六氟磷酸锂和负极成膜添加剂;
第二次注液的电解液S2的成分包括有机溶剂、六氟磷酸锂、负极成膜添加剂和正极保护添加剂。
需要说明的是,第一次注液的电解液S1中,负极成膜添加剂占电解液S1总体积的0.1%~6%,六氟磷酸锂的质量分数为5%~20%。
优选的,第一次注液的电解液S1中,负极成膜添加剂占电解液S1总体积的1%~4%。
需要说明的是,第二次注液的电解液S2中,负极成膜添加剂占电解液S2总体积的0.1%~6%,正极保护添加剂占电解液S2总体积的0.1%~6%,六氟磷酸锂的质量分数为5%~20%。
优选的,第二次注液的电解液S2中,负极成膜添加剂占电解液S2总体积的1%~4%,正极保护添加剂占电解液S2总体积的1%~4%。
需要说明的是,第二次注液的电解液S2比第一次注液的电解液S1增加了正极保护添加剂。由于第二次注液时才注入正极保护添加剂,可避免正极保护添加剂参与化成增加阻抗且被消耗,保证其只参与正极成膜。
使用该电解液体系及注液方式不仅能更好的保护正极缓解高镍体系电芯产气且降低成膜阻抗
本发明实施例提供的一种锂离子电池电解液体系,能够使不同目的功效的添加剂更有针对性的发挥其功效,避免副作用的产生,保证电池容量和循环性能不受影响。
实施例二
请参阅图1,为本发明实施例二提供的一种锂离子电池电解液注液方法的流程示意图。该方法采用两次注液方式,所述电解液采用如上述实施例一所述的电解液S1和电解液S2,具体步骤如下:
S1、第一次注液将电解液S1注入电芯内部。
S2、待化成后,第二次注液将电解液S2注入电芯内部。
在本实施例中,所述第一次注液的电解液占注液总量的50%~90%,优选为70%~80%;所述第二次注液的电解液占注液总量的10%~50%,优选为20%~30%。
具体的,所述锂离子电池的正极材料包括三元、锰酸锂中的至少一种,负极材料为人工石墨。
对于一些正极安全性不高或者高温高压电池体系,电解液成分中一般既含有作用于正极的添加剂(主要形成用以保护正极的CEI膜,或者有效修饰膜结构),又含有作用于负极的功能添加剂以形成SEI膜。
本发明与现有技术不同之处及优势在于:
目前方形铝壳电池工艺一般同一电解液分两次注液,以保证生产效率及补充化成期间消耗的电解液,本技术的不同之处在于,两次注入不同的电解液,通过该方式将不同功效的添加剂分次注入电芯内部,以保证其有针对性的起作用,防止某种添加剂起到一些反作用。例如,某种用以保护正极添加剂在正负极均能成膜,且在负极成膜阻抗比较高,增加的负极膜阻抗,因此可将其放入化成后的二次注液的电解液中去,改注液方法不仅能避免正极保护添加剂在化成期间的消耗使其针对性地保护正极,也能避免其参与负极成膜增加阻抗。
本发明实施例提供的一种锂离子电池电解液注液方法,能够使不同目的功效的添加剂更有针对性的发挥其功效,避免副作用的产生,保证电池容量和循环性能不受影响。
实施例三
本发明实施例提供一种锂离子电池,所述锂离子电池根据上述实施例二所述的锂离子电池电解液注液方法制备得到。
下面通过一些实验数据和示意图证明本发明提供的技术方案的可行性:
请参考图2,图2是本发明实施例中现有技术与本申请的高温存储产气情况对比图;图2中,ELE为ELE1与ELE2的混合溶液(未分次注入);从图2中可以看出,基于本发明的方案使得电池高温产气现象得以缓解。
请参考图3,图3是本发明实施例中现有技术与本申请的DCR对比图;与图2相同的,图3中的ELE也为ELE1与ELE2的混合溶液(未分次注入);从图3中可以看出,由于第二次才注入的有效正极保护添加剂未参与化成,使得整体DCR降低。
本发明实施例提供的一种锂离子电池,能够使不同目的功效的添加剂更有针对性的发挥其功效,避免副作用的产生,保证电池容量和循环性能不受影响。
以上所述,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种锂离子电池电解液体系,其特征在于,所述锂离子电池电解液体系包括成分不同的两种电解液,依次为电解液S1和电解液S2;其中,
第一次注液的电解液S1的成分包括有机溶剂、六氟磷酸锂和负极成膜添加剂;
第二次注液的电解液S2的成分包括有机溶剂、六氟磷酸锂、负极成膜添加剂和正极保护添加剂。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电解液体系,其特征在于,第一次注液的电解液S1中,负极成膜添加剂占电解液S1总体积的0.1%~6%,六氟磷酸锂的质量分数为5%~20%。
3.根据权利要求2所述的一种锂离子电池电解液体系,其特征在于,第一次注液的电解液S1中,负极成膜添加剂占电解液S1总体积的1%~4%。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电解液体系,其特征在于,第二次注液的电解液S2中,负极成膜添加剂占电解液S2总体积的0.1%~6%,正极保护添加剂占电解液S2总体积的0.1%~6%,六氟磷酸锂的质量分数为5%~20%。
5.根据权利要求4所述的一种锂离子电池电解液体系,其特征在于,第二次注液的电解液S2中,负极成膜添加剂占电解液S2总体积的1%~4%,正极保护添加剂占电解液S2总体积的1%~4%。
6.一种锂离子电池电解液注液方法,采用两次注液方式,其特征在于,所述电解液采用如权利要求1~5任一项所述的电解液S1和电解液S2;
第一次注液将电解液S1注入电芯内部,待化成后,第二次注液将电解液S2注入电芯内部。
7.根据权利要求6所述的一种锂离子电池电解液注液方法,其特征在于,所述第一次注液的电解液占注液总量的50%~90%,所述第二次注液的电解液占注液总量的10%~50%。
8.根据权利要求7所述的一种锂离子电池电解液注液方法,其特征在于,所述所述第一次注液的电解液占注液总量的70%~80%,所述第二次注液的电解液占注液总量的20%~30%。
9.根据权利要求6所述的一种锂离子电池电解液注液方法,其特征在于,所述锂离子电池的正极材料包括三元、锰酸锂中的至少一种,负极材料为人工石墨。
10.一种锂离子电池,其特征在于,所述锂离子电池根据权利要求6~9任一项所述的锂离子电池电解液注液方法制备得到。
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