CN111342132A - 一种锰酸锂倍率锂离子电池电解液及其制备方法 - Google Patents

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CN111342132A CN202010144207.1A CN202010144207A CN111342132A CN 111342132 A CN111342132 A CN 111342132A CN 202010144207 A CN202010144207 A CN 202010144207A CN 111342132 A CN111342132 A CN 111342132A
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Abstract

本发明公开了一种锰酸锂倍率锂离子电池电解液及其制备方法,属于锂离子电池技术领域，该电解液主要由以下质量分数的组分制成：锂盐12％～14％、有机溶剂83％～85％和添加剂3％～5％，所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯、1,3‑丙烷磺酸内酯、1,2－二氟甲基硅乙烷和甲苯磺酰基异氰酸酯。其具有优良的电化学性能，快充性能好。2C充电容量比例为86.86％‑88.34％；常温倍率3C循环520周，放电容量保持率为92.56％‑93.41％左右；在常温倍率1C循环1500周，放电容量保持率为84.39％‑86.71％左右；在‑20℃倍率1C循环315周，放电容量保持率为77.12％‑78.22％左右。该电解液的制备方法工艺简单，生产方便，生产效率高，生产出来的产品质量好。

Description

一种锰酸锂倍率锂离子电池电解液及其制备方法
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锰酸锂倍率锂离子电池电解液及其制备方法。
背景技术
锂离子电池具有能量密度高、循环性能好、储存时间长、自放电小等优点，作为理想的储能装置有望逐步替代传统储能装置，如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池。锂离子电池主要由正极材料、负极材料、电解液和隔膜组成。目前，研究较多的正极材料是锰系、镍系、钴系、钒系等材料。
锰酸锂(LiMn2O4，简写为LMO)，LMO具有立方形尖晶石结构，具有热稳定性好、理论容量高(148mAh/g)、倍率性能优异、价格低廉等优点，是目前最有前途的动力电池材料之一
考虑到成本及现有电池制备工艺等因素，由碳酸酯类有机溶剂和六氟磷酸锂(LiPF6)组成的液态电解质在近期数年内仍将是动力电池的首选，但如此常规电解液易氧化分解生成酸，进而引发锰离子溶解，破坏晶体结构，导致LMO循环稳定性能和高温性能变差。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种锰酸锂倍率锂离子电池电解液，其稳定性好，能够在较宽的温度范围内放电。
本发明实施方式的另一个目的在于提供一种锰酸锂倍率锂离子电池电解液的制备方法，其工艺简单，生产方便，生产效率高，生产出来的产品质量好。
本发明的实施方式是这样实现的：
本发明的实施方式提供了一种锰酸锂倍率锂离子电池电解液，主要由以下质量分数的组分制成：锂盐12％～14％、有机溶剂83％～85％和添加剂3％～5％，所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、1,2－二氟甲基硅乙烷和甲苯磺酰基异氰酸酯。
进一步的，主要由以下质量分数的组分制成：锂盐13％、有机溶剂83％和添加剂4％。
进一步的，所述添加剂中的碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、1,2－二氟甲基硅乙烷和甲苯磺酰基异氰酸酯的质量比为3～5：2～3：2～3：2～3。
进一步的，所述添加剂中的碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、1,2－二氟甲基硅乙烷和甲苯磺酰基异氰酸酯的质量比为3：2：2：2。
进一步的，所述有机溶剂主要由碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯和碳酸乙烯酯按质量比5～7：5～7：4～5混合制成。
进一步的，所述有机溶剂中碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯和碳酸乙烯酯的质量比为6：6：5。
本发明的实施方式还提供了一种锰酸锂倍率锂离子电池电解液的制备方法，包括以下步骤：
S1:将碳酸乙烯酯化料，并将化料好的碳酸乙烯酯溶剂在氮气的保护下转移到原料罐内；
S2：将各原料罐内的溶剂分别输送到提纯设备内进行纯化处理，然后将提纯处理后的溶剂分别输送到不同的高纯原料罐内；
S3：依次将高纯原料罐内的碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯和碳酸乙烯酯加入到反应釜内混合均匀；
S4：对反应釜进行冷却，再将锂盐加入到反应釜内；
S5：向反应釜内加入添加剂，然后将反应釜内的物料搅拌均匀，从而制成电解液；
S6：将反应釜内制成的电解液转移至成品罐内存储。
进一步的，在S1步骤中，碳酸乙烯酯在60～70℃条件下化料5～7小时。
进一步的，在S4步骤中，反应釜内的温度冷却至2℃以下。
进一步的，在S1步骤中，原料罐的压力调节为-0.15～-0.1Mpa；
在S2步骤中，原料罐的压力调节为0.1～0.15Mpa，提纯设备和高纯原料罐的压力调节为0.01～0.02Mpa；
在S3步骤中，高纯原料罐的压力调节为0.1～0.15Mpa；反应釜的压力调节为0.02～0.03Mpa；
在S4步骤中，反应釜的压力调节为0.15～0.02Mpa；
在S6步骤中，反应釜压力调节为0.04～0.05Mpa，成品罐压力调节为0.01～0.02Mpa。
本发明中添加剂中各成分的技术指标如下：
碳酸亚乙烯酯：纯度≥99.95％、色度≤20hazen、水分≤10ppm；
1,3-丙烷磺酸内酯：纯度≥99.95％、色度≤20hazen、水分≤50ppm、酸度≤50ppm；
1,2－二氟甲基硅乙烷：纯度≥98.0％；
甲苯磺酰基异氰酸酯：纯度≥96.0％、色度≤50Hazen。
本发明中1,2－二氟甲基硅乙烷的结构式如下：
Figure BDA0002400143840000041
甲苯磺酰基异氰酸酯的结构式如下：
Figure BDA0002400143840000042
本发明的有益效果为：
本发明实施方式提供的锰酸锂倍率锂离子电池电解液，其具有优良的电化学性能，快充性能好。2C充电容量比例为86.86％-88.34％；常温倍率3C循环520周，放电容量保持率为92.56％-93.41％左右；在常温倍率1C循环1500周，放电容量保持率为84.39％-86.71％左右；在-20℃倍率1C循环315周，放电容量保持率为77.12％-78.22％左右。
本发明实施方式提供的锰酸锂倍率锂离子电池电解液的制备方法，其工艺简单，生产方便，生产效率高，生产出来的产品质量好。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。
实施例1
本发明实施例一提供了一种锰酸锂倍率锂离子电池电解液，主要由以下质量分数的组分制成：锂盐13％、有机溶剂83％和添加剂4％。
本实施例中，锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)，其浓度为1mol/L。
有机溶剂由碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸乙烯酯(EC)混合均匀制成，碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯和碳酸乙烯酯的质量用量比为6：6：5。
碳酸酯类溶剂电化学稳定性好，氧化电位高，绿色环保，成本低。其中，碳酸乙烯酯是环状碳酸酯，具有极高的介电常数，可显著提高锂盐在有机溶剂中的溶解度.且碳酸乙烯酯与锂离子电池石墨负极的相容性好，能够在负极表面形成良好的SEI膜，大大提高锂离子电池的循环性能和使用寿命。碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯为链状碳酸酯，粘度低，可显著提高锂离子电解液的电导率，且碳酸二甲酯的熔点为4℃，碳酸甲乙酯的熔点为-55℃，熔点低，在室温下即为液态，生产使用方便。将环状碳酸乙烯酯与链状碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯混合使用能够较好地满足锂离子电池工作温度范围、电导率等多方面的要求。
添加剂由碳酸亚乙烯酯(VC)、1,3-丙烷磺酸内酯(1,3-PS)、1,2－二氟甲基硅乙烷(FSE)和甲苯磺酰基异氰酸酯(PTSI)混合均匀制成，碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、1,2－二氟甲基硅乙烷和甲苯磺酰基异氰酸酯的质量用量比为3：2：2：2。
其中，碳酸亚乙烯酯作为有机成膜添加剂与过充电保护添加剂，具有良好的高低温性能与防气胀功能，可以提高电池在高低温环境下的容量与循环寿命。
1,3-丙烷磺酸内酯可在正极成膜，抑制高温产气。
1,2－二氟甲基硅乙烷可分解形成含硅和含氟薄层，沉积在石墨负极表面，在高温循环和储存过程中能够有效地保护石墨负极。含硅和含氟的表面层抑制了Mn2+的溶解和沉积，防止由于表面电解液的过度分解而产生的自放电，从而提高了电池的电化学性能和首次充/放电的库伦效率。
甲苯磺酰基异氰酸酯可以在电极表面形成良好的正极电解液界面(CEI)膜，抑制碳酸盐基溶剂的氧化，降低尖晶石中Mn3+的溶出量，提高电池的循环稳定性、倍率性能和库伦效率等。
本实施例的锰酸锂倍率锂离子电池电解液的制备方法如下：
S1:将碳酸乙烯酯在70℃条件下化料5小时，从而将碳酸乙烯酯融化为液态，然后将化料好的碳酸乙烯酯溶剂在氮气的保护下转移到原料罐内存储；
本步骤中，原料罐内的压力调节为-0.1Mpa，这样便于碳酸乙烯酯转移到原料罐内。
S2：将各原料罐内的溶剂分别输送到提纯设备内进行纯化处理，然后将提纯处理后的溶剂分别输送到不同的高纯原料罐内；
本步骤中，需要将原料罐的压力调节为0.1Mpa，提纯设备和高纯原料罐的压力调节为0.01Mpa。
S3：依次将高纯原料罐内的碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯和碳酸乙烯酯按顺序加入到反应釜内，混合均匀；
本步骤中，高纯原料罐的压力调节为0.1Mpa；反应釜的压力调节为0.02Mpa。
S4：对反应釜进行冷却，使得反应釜内温度达到1℃左右，再将六氟磷酸锂加入到反应釜内；
本步骤中，反应釜的压力调节为0.01Mpa；添加六氟磷酸锂的过程中，反应釜内温度要维持在1℃左右。
S5：利用手套箱向反应釜内加入添加剂，然后对反应釜内的物料搅拌均匀，从而制成电解液；
S6：将反应釜内制成的电解液转移至成品罐内存储。转料时，反应釜压力调至0.04Mpa，成品罐压力控制为0.01Mpa。
实施例2
本发明实施例二提供了一种锰酸锂倍率锂离子电池电解液，主要由以下质量分数的组分制成：锂盐12％、有机溶剂85％％和添加剂3％。
本实施例中，锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)，其浓度为1mol/L。
有机溶剂由碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸乙烯酯(EC)混合均匀制成，碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯和碳酸乙烯酯的质量用量比为5：6：4。
碳酸酯类溶剂电化学稳定性好，氧化电位高，绿色环保，成本低。其中，碳酸乙烯酯是环状碳酸酯，具有极高的介电常数，可显著提高锂盐在有机溶剂中的溶解度.且碳酸乙烯酯与锂离子电池石墨负极的相容性好，能够在负极表面形成良好的SEI膜，大大提高锂离子电池的循环性能和使用寿命。碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯为链状碳酸酯，粘度低，可显著提高锂离子电解液的电导率，且碳酸二甲酯的熔点为4℃，碳酸甲乙酯的熔点为-55℃，熔点低，在室温下即为液态，生产使用方便。将环状碳酸乙烯酯与链状碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯混合使用能够较好地满足锂离子电池工作温度范围、电导率等多方面的要求。
添加剂由碳酸亚乙烯酯(VC)、1,3-丙烷磺酸内酯(1,3-PS)、1,2－二氟甲基硅乙烷(FSE)和甲苯磺酰基异氰酸酯(PTSI)混合均匀制成，碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、1,2－二氟甲基硅乙烷和甲苯磺酰基异氰酸酯的质量用量比为5：3：3：3。
其中，碳酸亚乙烯酯作为有机成膜添加剂与过充电保护添加剂，具有良好的高低温性能与防气胀功能，可以提高电池在高低温环境下的容量与循环寿命。
1,3-丙烷磺酸内酯可在正极成膜，抑制高温产气。
1,2－二氟甲基硅乙烷可分解形成含硅和含氟薄层，沉积在石墨负极表面，在高温循环和储存过程中能够有效地保护石墨负极。含硅和含氟的表面层抑制了Mn2+的溶解和沉积，防止由于表面电解液的过度分解而产生的自放电，从而提高了电池的电化学性能和首次充/放电的库伦效率。
甲苯磺酰基异氰酸酯可以在电极表面形成良好的正极电解液界面(CEI)膜，抑制碳酸盐基溶剂的氧化，降低尖晶石中Mn3+的溶出量，提高电池的循环稳定性、倍率性能和库伦效率等。
本实施例的锰酸锂倍率锂离子电池电解液的制备方法如下：
S1:将碳酸乙烯酯在60℃条件下化料6小时，从而将碳酸乙烯酯融化为液态，然后将化料好的碳酸乙烯酯溶剂在氮气的保护下转移到原料罐内存储；
本步骤中，原料罐内的压力调节为-0.15Mpa，这样便于将碳酸乙烯酯转移到原料罐内。
S2：将各原料罐内的溶剂分别输送到提纯设备内进行纯化处理，然后将提纯处理后的溶剂分别输送到不同的高纯原料罐内；
本步骤中，需要将原料罐的压力调节为0.15Mpa，提纯设备和高纯原料罐的压力调节为0.02Mpa。
S3：依次将高纯原料罐内的碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯和碳酸乙烯酯按顺序加入到反应釜内，混合均匀；
本步骤中，高纯原料罐的压力调节为0.15Mpa；反应釜的压力调节为0.02Mpa。
S4：对反应釜进行冷却，使得反应釜内温度低于2℃，再将六氟磷酸锂加入到反应釜内；
本步骤中，反应釜的压力调节为0.02Mpa；添加六氟磷酸锂的过程中，反应釜内温度要维持在2℃以下。
S5：利用手套箱向反应釜内加入添加剂，然后对反应釜内的物料搅拌均匀，从而制成电解液；
S6：将反应釜内制成的电解液转移至成品罐内存储。转料时，反应釜压力调至0.05Mpa，成品罐压力为0.02Mpa。
实施例3
本发明实施例三提供了一种锰酸锂倍率锂离子电池电解液，主要由以下质量分数的组分制成：锂盐14％、有机溶剂83％和添加剂3％。
本实施例中，锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)，其浓度为1mol/L。
有机溶剂由碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸乙烯酯(EC)混合均匀制成，碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯和碳酸乙烯酯的质量用量比为7：6：5。
碳酸酯类溶剂电化学稳定性好，氧化电位高，绿色环保，成本低。其中，碳酸乙烯酯是环状碳酸酯，具有极高的介电常数，可显著提高锂盐在有机溶剂中的溶解度.且碳酸乙烯酯与锂离子电池石墨负极的相容性好，能够在负极表面形成良好的SEI膜，大大提高锂离子电池的循环性能和使用寿命。碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯为链状碳酸酯，粘度低，可显著提高锂离子电解液的电导率，且碳酸二甲酯的熔点为4℃，碳酸甲乙酯的熔点为-55℃，熔点低，在室温下即为液态，生产使用方便。将环状碳酸乙烯酯与链状碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯混合使用能够较好地满足锂离子电池工作温度范围、电导率等多方面的要求。
添加剂由碳酸亚乙烯酯(VC)、1,3-丙烷磺酸内酯(1,3-PS)、1,2－二氟甲基硅乙烷(FSE)和甲苯磺酰基异氰酸酯(PTSI)混合均匀制成，碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、1,2－二氟甲基硅乙烷和甲苯磺酰基异氰酸酯的质量用量比为4：2：3：3。
其中，碳酸亚乙烯酯作为有机成膜添加剂与过充电保护添加剂，具有良好的高低温性能与防气胀功能，可以提高电池在高低温环境下的容量与循环寿命。
1,3-丙烷磺酸内酯可在正极成膜，抑制高温产气。
1,2－二氟甲基硅乙烷可分解形成含硅和含氟薄层，沉积在石墨负极表面，在高温循环和储存过程中能够有效地保护石墨负极。含硅和含氟的表面层抑制了Mn2+的溶解和沉积，防止由于表面电解液的过度分解而产生的自放电，从而提高了电池的电化学性能和首次充/放电的库伦效率。
甲苯磺酰基异氰酸酯可以在电极表面形成良好的正极电解液界面(CEI)膜，抑制碳酸盐基溶剂的氧化，降低尖晶石中Mn3+的溶出量，提高电池的循环稳定性、倍率性能和库伦效率等。
本实施例的锰酸锂倍率锂离子电池电解液的制备方法如下：
S1:将碳酸乙烯酯在65℃条件下化料7小时，从而将碳酸乙烯酯融化为液态，然后将化料好的碳酸乙烯酯溶剂在氮气的保护下转移到原料罐内存储；
本步骤中，原料罐内的压力调节为-0.1Mpa，这样便于将碳酸乙烯酯转移到原料罐内。
S2：将各原料罐内的溶剂分别输送到提纯设备内进行纯化处理，然后将提纯处理后的溶剂分别输送到不同的高纯原料罐内；
本步骤中，需要将原料罐的压力调节为0.13Mpa，提纯设备和高纯原料罐的压力调节为0.02Mpa。
S3：依次将高纯原料罐内的碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯和碳酸乙烯酯按顺序加入到反应釜内，混合均匀；
本步骤中，高纯原料罐的压力调节为0.15Mpa；反应釜的压力调节为0.02Mpa。
S4：然后对反应釜进行冷却，使得反应釜内温度低于2℃，再将六氟磷酸锂加入到反应釜内；
本步骤中，反应釜的压力调节为0.021Mpa；添加六氟磷酸锂的过程中，反应釜内温度要维持在2℃以下。
S5：利用手套箱向反应釜内加入添加剂，然后对反应釜内的物料搅拌均匀，从而制成电解液；
S6：将反应釜内制成的电解液转移至成品罐内存储。转料时，反应釜压力调至0.05Mpa，成品罐压力为0.02Mpa。
实施例4
本发明实施例四提供了一种锰酸锂倍率锂离子电池电解液，主要由以下质量分数的组分制成：锂盐12％、有机溶剂83％和添加剂5％。
本实施例中，锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)，其浓度为1mol/L。
有机溶剂由碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸乙烯酯(EC)混合均匀制成，碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯和碳酸乙烯酯的质量用量比为6：7：4。
碳酸酯类溶剂电化学稳定性好，氧化电位高，绿色环保，成本低。其中，碳酸乙烯酯是环状碳酸酯，具有极高的介电常数，可显著提高锂盐在有机溶剂中的溶解度.且碳酸乙烯酯与锂离子电池石墨负极的相容性好，能够在负极表面形成良好的SEI膜，大大提高锂离子电池的循环性能和使用寿命。碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯为链状碳酸酯，粘度低，可显著提高锂离子电解液的电导率，且碳酸二甲酯的熔点为4℃，碳酸甲乙酯的熔点为-55℃，熔点低，在室温下即为液态，生产使用方便。将环状碳酸乙烯酯与链状碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯混合使用能够较好地满足锂离子电池工作温度范围、电导率等多方面的要求。
添加剂由碳酸亚乙烯酯(VC)、1,3-丙烷磺酸内酯(1,3-PS)、1,2－二氟甲基硅乙烷(FSE)和甲苯磺酰基异氰酸酯(PTSI)混合均匀制成，碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、1,2－二氟甲基硅乙烷和甲苯磺酰基异氰酸酯的质量用量比为3：3：2：2。
其中，碳酸亚乙烯酯作为有机成膜添加剂与过充电保护添加剂，具有良好的高低温性能与防气胀功能，可以提高电池在高低温环境下的容量与循环寿命。
1,3-丙烷磺酸内酯可在正极成膜，抑制高温产气。
1,2－二氟甲基硅乙烷可分解形成含硅和含氟薄层，沉积在石墨负极表面，在高温循环和储存过程中能够有效地保护石墨负极。含硅和含氟的表面层抑制了Mn2+的溶解和沉积，防止由于表面电解液的过度分解而产生的自放电，从而提高了电池的电化学性能和首次充/放电的库伦效率。
甲苯磺酰基异氰酸酯可以在电极表面形成良好的正极电解液界面(CEI)膜，抑制碳酸盐基溶剂的氧化，降低尖晶石中Mn3+的溶出量，提高电池的循环稳定性、倍率性能和库伦效率等。
本实施例的锰酸锂倍率锂离子电池电解液的制备方法如下：
S1:将碳酸乙烯酯在63℃条件下化料7小时，从而将碳酸乙烯酯融化为液态，然后将化料好的碳酸乙烯酯溶剂在氮气的保护下转移到原料罐内存储；
本步骤中，原料罐内的压力调节为-0.1Mpa，这样便于将碳酸乙烯酯转移到原料罐内。
S2：将各原料罐内的溶剂分别输送到提纯设备内进行纯化处理，然后将提纯处理后的溶剂分别输送到不同的高纯原料罐内；
本步骤中，需要将原料罐的压力调节为0.13Mpa，提纯设备和高纯原料罐的压力调节为0.02Mpa。
S3：依次将高纯原料罐内的碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯和碳酸乙烯酯加入到反应釜内，混合均匀；
本步骤中，高纯原料罐的压力调节为0.15Mpa；反应釜的压力调节为0.03Mpa。
S4：对反应釜进行冷却，使得反应釜内温度达到1.5℃左右，再将六氟磷酸锂加入到反应釜内；
本步骤中，反应釜的压力调节为0.01Mpa；添加六氟磷酸锂的过程中，反应釜内温度要维持在1.5℃左右。
S5：利用手套箱向反应釜内加入添加剂，然后对反应釜内的物料搅拌均匀，从而制成电解液；
S6：将反应釜内制成的电解液转移至成品罐内存储。转料时，反应釜压力调至0.05Mpa，成品罐压力为0.02Mpa。
实施例5
本发明实施例五提供了一种锰酸锂倍率锂离子电池电解液，主要由以下质量分数的组分制成：锂盐12％、有机溶剂83％和添加剂4％。
本实施例中，锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)，其浓度为1mol/L。
有机溶剂由碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸乙烯酯(EC)混合均匀制成，碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯的质量用量比为5：5：5。
碳酸酯类溶剂电化学稳定性好，氧化电位高，绿色环保，成本低。其中，碳酸乙烯酯是环状碳酸酯，具有极高的介电常数，可显著提高锂盐在有机溶剂中的溶解度.且碳酸乙烯酯与锂离子电池石墨负极的相容性好，能够在负极表面形成良好的SEI膜，大大提高锂离子电池的循环性能和使用寿命。碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯为链状碳酸酯，粘度低，可显著提高锂离子电解液的电导率，且碳酸二甲酯的熔点为4℃，碳酸甲乙酯的熔点为-55℃，熔点低，在室温下即为液态，生产使用方便。将环状碳酸乙烯酯与链状碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯混合使用能够较好地满足锂离子电池工作温度范围、电导率等多方面的要求。
添加剂由碳酸亚乙烯酯(VC)、1,3-丙烷磺酸内酯(1,3-PS)、1,2－二氟甲基硅乙烷(FSE)和甲苯磺酰基异氰酸酯(PTSI)混合均匀制成，碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、1,2－二氟甲基硅乙烷和甲苯磺酰基异氰酸酯的质量用量比为3：3：3：3。
其中，碳酸亚乙烯酯作为有机成膜添加剂与过充电保护添加剂，具有良好的高低温性能与防气胀功能，可以提高电池在高低温环境下的容量与循环寿命。
1,3-丙烷磺酸内酯可在正极成膜，抑制高温产气。
1,2－二氟甲基硅乙烷可分解形成含硅和含氟薄层，沉积在石墨负极表面，在高温循环和储存过程中能够有效地保护石墨负极。含硅和含氟的表面层抑制了Mn2+的溶解和沉积，防止由于表面电解液的过度分解而产生的自放电，从而提高了电池的电化学性能和首次充/放电的库伦效率。
甲苯磺酰基异氰酸酯可以在电极表面形成良好的正极电解液界面(CEI)膜，抑制碳酸盐基溶剂的氧化，降低尖晶石中Mn3+的溶出量，提高电池的循环稳定性、倍率性能和库伦效率等。
本实施例的锰酸锂倍率锂离子电池电解液的制备方法如下：
S1:将碳酸乙烯酯在63℃条件下化料5小时，从而将碳酸乙烯酯融化为液态，然后将化料好的碳酸乙烯酯溶剂在氮气的保护下转移到原料罐内存储；
本步骤中，原料罐内的压力调节为-0.1Mpa，这样便于将碳酸乙烯酯转移到原料罐内。
S2：将各原料罐内的溶剂分别输送到提纯设备内进行纯化处理，然后将提纯处理后的溶剂分别输送到不同的高纯原料罐内；
本步骤中，需要将原料罐的压力调节为0.13Mpa，提纯设备和高纯原料罐的压力调节为0.02Mpa。
S3：依次将高纯原料罐内的碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯和碳酸乙烯酯加入到反应釜内，混合均匀；
本步骤中，高纯原料罐的压力调节为0.15Mpa；反应釜的压力调节为0.02Mpa。
S4：对反应釜进行冷却，使得反应釜内温度达到1.2℃左右，再将六氟磷酸锂加入到反应釜内；
本步骤中，反应釜的压力调节为0.02Mpa；添加六氟磷酸锂的过程中，反应釜内温度要维持在1.2℃左右。
S5：利用手套箱向反应釜内加入添加剂，然后对反应釜内的物料搅拌均匀，从而制成电解液；
S6：将反应釜内制成的电解液转移至成品罐内存储。转料时，反应釜压力调至0.05Mpa，成品罐压力为0.02Mpa。
性能测试
分别对采用实施例1-5中的电解液制成的电池在不同倍率条件下，进行循环性能测试，以及采用常规电解液制成的电池进行常温和低温循环性能测试，测试结果如表1所示。
表1
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从表1中可以看出，实施例1-5中的电解液制成的电池样品的2C充电容量比例为86.86％-88.34％；常温倍率3C循环520周，放电容量保持率为92.56％-93.41％左右；在常温倍率1C循环1500周，放电容量保持率为84.39％-86.71％左右；在-20℃倍率1C循环315周，放电容量保持率为77.12％-78.22％左右。对比例中的常规电解液制成的电池样品的2C充电容量比例为78.03％；常温倍率3C循环520周，放电容量保持率为68.46％左右；在常温倍率1C循环1500周，放电容量保持率为79.11％左右；在-20℃倍率1C循环315周，放电容量保持率为56.87％左右。
从表1可以看出，本发明提供的锰酸锂倍率锂离子电池电解液与常规电解液相比，其具有优良的电化学性能，快充性能好。
本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.一种锰酸锂倍率锂离子电池电解液，其特征在于：主要由以下质量分数的组分制成：锂盐12％～14％、有机溶剂83％～85％和添加剂3％～5％，所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、1,2－二氟甲基硅乙烷和甲苯磺酰基异氰酸酯。
2.根据权利要求1所述的锰酸锂倍率锂离子电池电解液，其特征在于：主要由以下质量分数的组分制成：锂盐13％、有机溶剂83％和添加剂4％。
3.根据权利要求1或2所述的锰酸锂倍率锂离子电池电解液，其特征在于：所述添加剂中的碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、1,2－二氟甲基硅乙烷和甲苯磺酰基异氰酸酯的质量比为3～5：2～3：2～3：2～3。
4.根据权利要求3所述的锰酸锂倍率锂离子电池电解液，其特征在于：所述添加剂中的碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、1,2－二氟甲基硅乙烷和甲苯磺酰基异氰酸酯的质量比为3：2：2：2。
5.根据权利要求1或2所述的锰酸锂倍率锂离子电池电解液，其特征在于：所述有机溶剂主要由碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯和碳酸乙烯酯按质量比5～7：5～7：4～5混合制成。
6.根据权利要求5所述的锰酸锂倍率锂离子电池电解液，其特征在于：所述有机溶剂中碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯和碳酸乙烯酯的质量比为6：6：5。
7.一种制备权利要求1-6中任意一项所述的锰酸锂倍率锂离子电池电解液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1:将碳酸乙烯酯化料，并将化料好的碳酸乙烯酯溶剂在氮气的保护下转移到原料罐内；
S2：将各原料罐内的溶剂分别输送到提纯设备内进行纯化处理，然后将提纯处理后的溶剂分别输送到不同的高纯原料罐内；
S3：依次将高纯原料罐内的碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯和碳酸乙烯酯加入到反应釜内混合均匀；
S4：对反应釜进行冷却，再将锂盐加入到反应釜内；
S5：向反应釜内加入添加剂，然后将反应釜内的物料搅拌均匀，从而制成电解液；
S6：将反应釜内制成的电解液转移至成品罐内存储。
8.根据权利要求7所述的电解液的制备方法，其特征在于：在S1步骤中，碳酸乙烯酯在60～70℃条件下化料5～7小时。
9.根据权利要求7所述的电解液的制备方法，其特征在于：在S4步骤中，反应釜内的温度冷却至2℃以下。
10.根据权利要求7-9中任意一项所述的电解液的制备方法，其特征在于：在S1步骤中，原料罐的压力调节为-0.15～-0.1Mpa；
在S2步骤中，原料罐的压力调节为0.1～0.15Mpa，提纯设备和高纯原料罐的压力调节为0.01～0.02Mpa；
在S3步骤中，高纯原料罐的压力调节为0.1～0.15Mpa；反应釜的压力调节为0.02～0.03Mpa；
在S4步骤中，反应釜的压力调节为0.01～0.02Mpa；
在S6步骤中，反应釜压力调节为0.04～0.05Mpa，成品罐压力调节为0.01～0.02Mpa。
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