專利名稱:一種改善錳酸鋰電池高溫性能的電解液的制作方法
技術領域:
本發(fā)明屬于鋰二次電池用電解液技術領域,特別涉及一種改善錳酸鋰電池高溫性能的電解液。
背景技術:
隨著能源緊張形式的加劇和人類環(huán)保意識的提高,為了根治汽車尾氣帶給環(huán)境的影響,電動汽車的研究開發(fā)成為世界關注的問題,然而制約電動汽車發(fā)展的最大瓶頸就是動力電池。動力電池應具備如下特點1)高能量和高功率;2)高的能量密度;3)良好的循環(huán)性能,使用壽命長;4)優(yōu)良的充放電性能,防過充過放能力好;5)安全性好;6)成本·低;7)對環(huán)境友好。鋰離子二次電池其具有能量密度高、工作電壓高、儲能優(yōu)、自放電小、循環(huán)壽命長、無記憶效應和對環(huán)境污染小等優(yōu)點,在電子工業(yè)、通訊和計算機領域已經(jīng)廣泛應用,而讓其作為動力電池,對鋰離子二次電池提出了更高的要求。目前,鋰離子電池中使用最多的正極材料主要有以下幾種鈷酸鋰(LiCoO2)、錳酸鋰(LiMn2O4)、鎳鈷錳酸鋰(LiCoxNiyMnyO2)、以及磷酸鐵鋰(LiFePO4)等。近年來研究發(fā)現(xiàn)以尖晶石錳酸鋰作為正極材料的鋰離子動力電池不但安全性好,而且具有很好的大電流放電特性,電池的循環(huán)壽命也比較長,因此,錳酸鋰作為正極活性物質(zhì)的鋰離子電池是目前最具競爭力的動力電池之一。然而,錳酸鋰的高溫循環(huán)性能并不理想,特別是在高溫55°C條件下其可逆容量衰減劇烈,限制了其應用。要實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化,如作為電動汽車的動力電池,必須克服其高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性、容量衰減快的缺點。經(jīng)過大量的實驗研究發(fā)現(xiàn),導致錳酸鋰材料高溫下可逆容量衰減的主要原因有以下幾方面1)錳溶解;2)電解液的氧化;3)電極的極化;4)錳酸鋰在循環(huán)過程中,材料本身發(fā)生的Jahn-Teller效應。然而猛溶解是導致高溫下容量衰減的直接原因。目前為解決錳酸鋰高溫性能主要從以下幾方面進行改進1)減小材料的表面積;2)在材料燒制過程中添加其他離子;3)材料的表面修飾;4)通過添加劑改進電解液,從而改進錳酸鋰電池的高溫循環(huán)性能。在以上措施中,通過添加新型添加劑的電解液來改進錳酸鋰電池高溫循環(huán)的方法越來越多的引起人們的重視。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改善錳酸鋰電池高溫性能的電解液,該電解液包含非水有機溶劑、鋰鹽和負極成膜添加劑,其特征在于還包括氟化苯腈添加劑,還可以包含氟碳表面活性劑。所述氟化苯腈作為正極成膜添加劑使用。本發(fā)明所述的氟化苯腈正極成膜添加劑包括如下結(jié)構(gòu)通式I、通式2或者通式3中
的一種或者幾種
權(quán)利要求
1.一種改善錳酸鋰電池高溫性能的電解液,該電解液包含非水有機溶劑、鋰鹽和負極成膜添加劑,其特征在于還包括氟化苯腈添加劑,所述的氟化苯腈添加劑包括如下結(jié)構(gòu)通式I、通式2或者通式3中的一種或者幾種
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電解液,其特征在于所述氟化苯腈添加劑為5-氟間苯二腈、3,4,5,6_四氟鄰苯二腈、4-氟鄰苯二腈和四氟對苯二腈中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電解液,其特征在于氟化苯腈添加劑占電解液總質(zhì)量的O. I 5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電解液,其特征在于電解液中還含有氟碳表面活性劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電解液,其特征在于所述的氟碳表面活性劑包括如下通式4中的一種或者幾種通式 4 =F(CF2CF2)nO(CH2)mH; 其中1彡η彡10,1彡m彡10,m和η均為整數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電解液,其特征在于所述氟碳表面活性劑為CF3CF2CF20CH3、CF3CF2CF2CF2OCH2CH3、CF3 (CF2CF2) 2CF20CH2CH3 或 CF3(CF2CF2)2CF2OCh3 中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電解液,其特征在于所述氟碳表面活性劑占電解液總質(zhì)量的O. I 2%。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電解液,其特征在于所述的非水有機溶劑包括碳酸酯、羧酸酯、醚或酮的一種或幾種;所述的碳酸酯為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯或碳酸甲丙酯的一種或幾種;所述羧酸酯為甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯或丁酸乙酯的一種或幾種;所述的醚為二甲氧基甲烷、1,2_ 二甲氧基乙烷、四氫呋喃或1,3_ 二氧戊環(huán)的一種或幾種;所述的酮為Y-丁內(nèi)酯。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電解液,其特征在于所述的鋰鹽為LiPF6、LiBF4,LiAsF6,LiClO4, LiCF3S03、Li (CF3SO3)2N、雙乙二酸硼酸鋰中的一種或幾種,在電解液中鋰鹽的濃度按鋰離子計為O. 7 I. 5mol/L。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電解液,其特征在于所述的負極成膜添加劑為碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯、氟代碳酸乙烯酯或1,3_丙烷磺酸內(nèi)酯或亞硫酸乙酯中的一種或幾種,負極成膜添加劑占電解液總質(zhì)量的O. 5% 5%。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于鋰離子二次電池用電解液技術領域的一種改善錳酸鋰電池高溫性能的電解液。該電解液包含非水有機溶劑、鋰鹽和負極成膜添加劑,其特征在于還包括氟化苯腈添加劑,還可以包括氟碳表面活性劑。氟化苯腈在首次充電過程中,在正極表面形成一層保護膜,減少電解液在正極表面分解產(chǎn)氣,并在隨后的充放電過程中,能夠抑制來自正極活性物質(zhì)中的Mn2+離子的溶解,改善錳酸鋰電池的高溫性能;氟碳表面活性劑的加入降低鋰離子二次電池電解液的表面張力,有效的提高正、負極片和隔膜對電解液的吸附浸潤,使電解液在電池中快速達到穩(wěn)定均勻的狀態(tài),可以提高電池的循環(huán)壽命。氟化苯腈添加劑和氟碳表面活性劑的加入使錳酸鋰電池具有優(yōu)良的高溫循環(huán)性能。
文檔編號H01M10/0567GK102956918SQ20111024969
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月26日
發(fā)明者楊道均, 唐宏武, 吳寧寧, 劉建紅, 王雅和 申請人:中信國安盟固利動力科技有限公司