CN111129576A - 耐高温长循环锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明属于锂电池技术领域，涉及一种耐高温长循环锂离子电池。本发明采用的技术方案是：正极材料、负极材料和电解液，电解液包括作为溶质的导电锂盐、有机溶剂和添加剂，其特征在于，电解液为复合电解液，复合电解液溶质是六氟磷酸锂和双草酸硼酸锂，六氟磷酸锂和双草酸硼酸锂的摩尔比浓度为6:1。本发明采用溶质为六氟磷酸锂和双草酸硼酸锂的新型复合电解液，其中双草酸硼酸锂可有效提高电解液的热稳定性能。添加剂3‑三甲基‑硅烷硼酸酯在电池循环过程中可参与电极表面的SEI膜形成，有利于形成良好的钝化膜，有效保护正极材料。

Description

耐高温长循环锂离子电池
技术领域
本发明属于锂电池技术领域，涉及一种耐高温长循环锂离子电池。
背景技术
锂离子电池由于环境友好、成本低、热稳定性好、能量密度大等优势在电子产品广泛应用。随着新能源产业的不断发展，锂离子电池由于高温环境下循环稳定性差限制其在新能源电动车中的大规模使用。锂离子电池在充放电过程中会产生一定的热量，在长期使用或出现异常时电池温度急剧上升，隔膜发生一定的皱缩，正负极接触产生短路，电池存在较大的安全隐患。因此，制备高温条件下高效工作的锂离子电池具有重要意义。
电解液是锂离子电池的关键材料，决定锂离子电池在高温条件下的性能。
发明内容
本发明提供了一种耐高温长循环锂离子电池，采用复合电解液提高锂离子电池的高温循环性能。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
耐高温长循环锂离子电池，正极材料、负极材料和电解液，电解液包括作为溶质的导电锂盐、有机溶剂和添加剂，其特征在于，电解液为复合电解液，复合电解液溶质是六氟磷酸锂和双草酸硼酸锂，六氟磷酸锂和双草酸硼酸锂的摩尔比浓度为6:1。
作为优选，复合电解液中的导电锂盐即溶质浓度为0.01-2 mol/L。
作为优选，所述复合电解液的溶剂包括γ-丁内酯、乙烯基碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯和二苯基辛基磷酸酯。
进一步的优选，所述的复合电解液的溶剂各成分摩尔含量为γ-丁内酯10-20%、乙烯基碳酸乙烯酯10-20%、碳酸亚乙烯酯20-40%、二苯基辛基磷酸酯10-40%。
作为优选，所述复合电解液的添加剂为3-三甲基-硅烷硼酸酯。
作为优选，添加剂占导电锂盐与有机溶剂质量和的0.1%-10%。
本发明采用溶质为六氟磷酸锂和双草酸硼酸锂的新型复合电解液，其中双草酸硼酸锂可有效提高电解液的热稳定性能。添加剂3-三甲基-硅烷硼酸酯在电池循环过程中可参与电极表面的SEI膜形成，有利于形成良好的钝化膜，有效保护正极材料；同时该添加剂可以抑制锂离子电池界面阻抗的增大，减小电化学极化。除去痕量水，避免电解液的高温分解。在高温充放电时能够有效的将热量均匀的从锂电池内部传递至锂电池表面，提高锂电池的抗高温性能。该锂离子电池具有优异的充放电功能，循环保持率高、安全性能好。本发明操作简单、安全可控、易于实施。
附图说明
图1 本发明锂离子电池结构示意图。
图2 本发明实施例1提供的的3400mAh磷酸铁锂电池的高温循环性能图。
图3 本发明实施例2提供的的3600mAh磷酸铁锂电池的高温循环性能图。
图4 本发明实施例3提供的的3800mAh磷酸铁锂电池的高温循环性能图。
具体实施方式
本发明锂电池结构如图1所示，为圆柱锂离子电池，安全性好，抗冲击。
通过以下实施进一步描述本申请，所描述的实施列仅为本发明的一部分实施列，并不以任何方式限制本申请。
实施例1
本发明实施例提供的的3400mAh磷酸铁锂电池制备的具体实施例。
正极材料包括以下质量百分比的组分：92%的磷酸铁锂材料，4%的聚偏氟乙烯，0.5%的导电剂，3.5%分散剂，负极材料包括以下质量百分比的组分：93%的负极活性物质，2.5%的导电剂，4.5%的增稠剂和粘结剂。复合锂盐为六氟磷酸锂和双草酸硼酸锂，六氟磷酸锂和双草酸硼酸锂的摩尔比浓度为6:1，锂盐浓度为1.2mol/L，有机溶剂为溶剂γ-丁内酯、乙烯基碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯和二苯基辛基磷酸酯，溶剂各组分的质量加入比为γ-丁内酯15%、乙烯基碳酸乙烯酯15%、碳酸亚乙烯酯30%、二苯基辛基磷酸酯40% ，添加剂为3-三甲基-硅烷硼酸酯电解液的浓度为2%。
图2为3400 mAh磷酸铁锂电池的1C高温循环性能图，测试结果为3400 mAh磷酸铁锂电池在80℃环境下循环保持率约85%。
实施例2
本实施例为制备3600 mAh的磷酸铁锂电池制备的具体实施例。
正极材料包括以下质量百分比的组分：95%的磷酸铁锂材料，3%的聚偏氟乙烯，1%的导电剂，1%分散剂，负极材料包括以下质量百分比的组分：92%的负极活性物质， 3%的导电剂，5%的增稠剂和粘结剂，所述复合锂盐为六氟磷酸锂和双草酸硼酸锂，六氟磷酸锂和双草酸硼酸锂的摩尔比浓度为6:1，锂盐浓度为1.5mol/L，有机溶剂为溶剂γ-丁内酯、乙烯基碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯和二苯基辛基磷酸酯，溶剂组成为γ-丁内酯10%、乙烯基碳酸乙烯酯20%、碳酸亚乙烯酯40%、二苯基辛基磷酸酯30% ，添加剂为3-三甲基-硅烷硼酸酯，所占电解液的浓度为10%。图3为3600 mAh磷酸铁锂电池的1C高温循环性能图，测试结果为3400mAh磷酸铁锂电池在80℃环境下循环保持率约86%。
实施例3
本实施例为制备3800 mAh的磷酸铁锂电池制备的具体实施例。
正极材料包括以下质量百分比的组分：93%的磷酸铁锂材料，2%的聚偏氟乙烯，2.5%的导电剂， 2.5%分散剂，负极材料包括以下质量百分比的组分： 95%的负极活性物质，3%的导电剂，2%的增稠剂和粘结剂，所述复合锂盐为六氟磷酸锂和双草酸硼酸锂，六氟磷酸锂和双草酸硼酸锂的摩尔比浓度为6:1，锂盐浓度为1.5mol/L，有机溶剂为溶剂γ-丁内酯、乙烯基碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯和二苯基辛基磷酸酯，溶剂组成为γ-丁内酯20%、乙烯基碳酸乙烯酯10%、碳酸亚乙烯酯40%、二苯基辛基磷酸酯30% ，添加剂为3-三甲基-硅烷硼酸酯，所占电解液的质量浓度为0.1%。
图4为3800 mAh磷酸铁锂电池的1C高温循环性能图，测试结果为3400 mAh磷酸铁锂电池在80℃环境下循环保持率为86.5%。

Claims (7)

1.一种耐高温长循环锂离子电池，其包括：正极材料、负极材料和电解液，电解液包括作为溶质的导电锂盐、有机溶剂和添加剂，其特征在于，电解液为复合电解液，复合电解液溶质是六氟磷酸锂和双草酸硼酸锂，六氟磷酸锂和双草酸硼酸锂的摩尔比浓度为6:1。
2.根据权利要求1所述的耐高温长循环锂离子电池，其特征在于，复合电解液中的导电锂盐即溶质浓度为0.01-2 mol/L。
3.根据权利要求1所述的耐高温长循环锂离子电池，其特征在于，所述复合电解液的溶剂包括γ-丁内酯、乙烯基碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯和二苯基辛基磷酸酯。
4.根据权利要求3所述的一种耐高温长循环锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述的复合电解液的溶剂各成分质量含量为γ-丁内酯10-20%、乙烯基碳酸乙烯酯10-20%、碳酸亚乙烯酯20-40%、二苯基辛基磷酸酯10-40%。
5.根据权利要求1所述的耐高温长循环锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述复合电解液的添加剂为3-三甲基-硅烷硼酸酯。
6.根据权利要求1所述的耐高温长循环锂离子电池的制备方法，其特征在于，添加剂占导电锂盐与有机溶剂质量和的0.1%-10%。
7.根据权利要求1所述的耐高温长循环锂离子电池，其特征在于，所述正极材料包括磷酸铁锂材料、聚偏氟乙烯、导电剂、分散剂，负极材料包括负极活性物质、导电剂、增稠剂和粘结剂。
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