專利名稱：一種動(dòng)力鋰離子電池電解液及動(dòng)力鋰離子電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種動(dòng)力鋰離子電池電解液及采用該電解液的動(dòng)力鋰離子電池。
背景技術(shù)：
近年來，隨著鋰電行業(yè)的飛速發(fā)展，鋰離子電池開始陸續(xù)進(jìn)入了電動(dòng)車及大型移動(dòng)電源應(yīng)用領(lǐng)域，但目前鉛酸電池仍占據(jù)主導(dǎo)地位。鋰離子電池正極材料通常為鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰及各類摻雜其它元素的過渡金屬氧化物。作為動(dòng)力電池而言，錳酸鋰逐漸發(fā)揮出其優(yōu)勢(shì)，成為主流的正極材料之一。鋰離子電池電解液在鋰離子電池中占據(jù)很重要的位置，它直接影響鋰離子電池的電性能。目前鋰離子電池的電解液成分主要電解質(zhì)鹽和溶劑組成，其中溶劑一般采用碳酸酯類混合溶劑如碳酸乙烯酯EC、碳酸丙稀酯PC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC等，常用的電解質(zhì)鹽為六氟磷酸鋰LiPF6。鋰離子電池具有電壓平臺(tái)高、無記憶性能等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛應(yīng)用。但同時(shí)鋰離子電池的應(yīng)用范圍也受到了一些條件的限制，如應(yīng)用的環(huán)境溫度即是其中的重要因素之一。并且目前錳酸鋰電池的循環(huán)性能也較差，有待進(jìn)一步改善。目前電池廠商生產(chǎn)的鋰離子電池較多采用LiPF6/EC+DMC+EMC組成的電解液，其中EC、DMC和EMC的體積比為EC: DMC: EMC = I: I: 1，該電解液體系雖具有較好的安全性能和活性物質(zhì)容量發(fā)揮，但低、高溫循環(huán)性能不夠理想，尤其是用在錳酸鋰體系的鋰離子電池中時(shí)，高溫效果表現(xiàn)比較差，已經(jīng)不能滿足動(dòng)力鋰離子電池的需要，有待進(jìn)一步改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種動(dòng)力鋰離子電池電解液。本發(fā)明的目的還在于提供一種動(dòng)力鋰離子電池。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種動(dòng)力鋰離子電池電解液，由六氟磷酸鋰LiPF6和混合溶劑組成，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為0.9 1.2mol/L，所述混合溶劑由碳酸甲乙酯EMC、碳酸丙烯酯PC、碳酸二甲酯DMC、碳酸乙烯酯EC、1，3-丙烷磺酸內(nèi)酯1,3-PS和碳酸亞乙烯酯VC組成，其中碳酸甲乙酯EMC的質(zhì)量百分含量為40 60%，碳酸丙烯酯PC的質(zhì)量百分含量為5 15%，碳酸二甲酯DMC的質(zhì)量百分含量為10 20%，碳酸乙烯酯EC的質(zhì)量百分含量為20 25%，1，3-丙烷磺酸內(nèi)酯1，3-PS的質(zhì)量百分含量為
0.5 2 %，碳酸亞乙烯酯VC的質(zhì)量百分含量為0.5 2 %。優(yōu)選的，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為1.0moI/Lο一種動(dòng)力鋰離子電池，包括電極組和動(dòng)力鋰離子電池電解液，所述電極組和動(dòng)力鋰離子電池電解液密封在電池殼體內(nèi)，所述電極組包括正極、負(fù)極和隔膜，所述動(dòng)力鋰離子電池電解液由六氟磷酸鋰LiPF6和混合溶劑組成，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為0.9
1.2mol/L，所述混合溶劑由碳酸甲乙酯EMC、碳酸丙烯酯PC、碳酸二甲酯DMC、碳酸乙烯酯ECU, 3-丙烷磺酸內(nèi)酯1，3-PS和碳酸亞乙烯酯VC組成，其中碳酸甲乙酯EMC的質(zhì)量百分含量為40 60%，碳酸丙烯酯PC的質(zhì)量百分含量為5 15%，碳酸二甲酯DMC的質(zhì)量百分含量為10 20%，碳酸乙烯酯EC的質(zhì)量百分含量為20 25%，1，3-丙烷磺酸內(nèi)酯1，3-PS的質(zhì)量百分含量為0.5 2%，碳酸亞乙烯酯VC的質(zhì)量百分含量為0.5 2%。優(yōu)選的，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為1.0moI/Lο本發(fā)明提供的動(dòng)力鋰離子電池電解液通過選擇特定種類的有機(jī)溶劑，其中環(huán)狀EC具有較高的介電常數(shù)和粘度，加入低粘度的鏈狀DMC后，可以改善混合溶劑的離子電導(dǎo)率，提高鋰離子電池的充放電性能；PC(熔點(diǎn)-49.2°C、沸點(diǎn)241.7°C、閃點(diǎn)132°C )、EMC(熔點(diǎn)_55°C )具有較低的熔點(diǎn)，可以拓寬混合溶劑的使用溫度范圍，增加電池的安全性；由于大量PC容易形成溶劑化鋰離子導(dǎo)致石墨負(fù)極層狀結(jié)構(gòu)的破壞，不易在石墨類電極表面形成有效的固體電解質(zhì)界面(SEI)膜，當(dāng)PC含量超過50%時(shí)，石墨負(fù)極將失去作用，因此要限制其加入含量；此外，碳酸亞乙烯酯(VC)是一種含有不飽和雙鍵的環(huán)狀有機(jī)溶劑，在鋰離子電池首次充放電中能夠形成性能穩(wěn)定的SEI膜-烷氧基碳酸酯鋰，再配合1，3-PS可以形成有效、致密、穩(wěn)定的且彈性較好的SEI膜；同時(shí)VC、1，3-PS的成膜電位均低于以上幾種溶劑的成膜電位，從而減少鋰離子的損失，增大電池容量，有利于提高鋰離子電池的循環(huán)壽命。以上各有機(jī)溶劑之間配比合理，通過加入的優(yōu)良的成膜添加劑和高、低溫性能添加劑，能充分發(fā)揮各個(gè)有機(jī)溶劑的優(yōu)點(diǎn)并能相互抑制各自的缺點(diǎn)，使電解液發(fā)揮最優(yōu)的電化學(xué)性能，尤其是高、低溫性能和循環(huán)性能。經(jīng)檢測(cè)，用本發(fā)明的動(dòng)力鋰離子電池電解液制備的動(dòng)力鋰離子電池的高溫55°C、IC放電放出額定容量的98 % ;低溫-20°C、IC放電放出額定容量的77%，-350C>0.2C放電放出額定容量的52% ;常溫1C/1C循環(huán)300周后，容量保持率大于90% ;高溫55°C、1C/1C循環(huán)100周后，容量保持率大于85%。以上數(shù)據(jù)說明，采用本發(fā)明提供的動(dòng)力鋰離子電池電解液制得的動(dòng)力鋰離子電池高、低溫性能優(yōu)良，動(dòng)力鋰離子電池的循環(huán)性能顯著改善。本發(fā)明提供的動(dòng)力鋰離子電池電解液尤其適用于錳酸鋰電池，采用本發(fā)明提供的動(dòng)力鋰離子電池電解液制得的動(dòng)力鋰離子電池高、低溫性能優(yōu)良，并能夠顯著改善錳酸鋰電池的循環(huán)性能。
具體實(shí)施例方式以下通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例1本實(shí)施例提供的動(dòng)力鋰離子電池電解液，由六氟磷酸鋰LiPFjP混合溶劑組成，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為0.9mol/L，混合溶劑由碳酸甲乙酯EMC、碳酸丙烯酯PC、碳酸二甲酯DMC、碳酸乙烯酯EC、I，3-丙烷磺酸內(nèi)酯I，3-PS和碳酸亞乙烯酯VC組成，碳酸甲乙酯EMC的質(zhì)量百分含量為40 %，碳酸丙烯酯PC的質(zhì)量百分含量為15 %，碳酸二甲酯DMC的質(zhì)量百分含量為20 %，碳酸乙烯酯EC的質(zhì)量百分含量為24 %，I，3-丙烷磺酸內(nèi)酯I，3-PS的質(zhì)量百分含量為0.5%，碳酸亞乙烯酯VC的質(zhì)量百分含量為0.5%。本實(shí)施例提供的動(dòng)力鋰離子電池電解液的配制:在密閉環(huán)境中將碳酸甲乙酯EMC、碳酸丙烯酯PC、碳酸二甲酯DMC、碳酸乙烯酯EC均勻混合，然后加入六氟磷酸鋰LiPF6充分混合，最后加入1，3_丙烷磺酸內(nèi)酯1，3-PS和碳酸亞乙烯酯VC混合均勻。隨機(jī)抽取20個(gè)未注液的1665132電池，于恒溫恒濕房中將這20塊電池分別注入本實(shí)施例提供的動(dòng)力鋰離子電池電解液，按常規(guī)方法將已注液的電池進(jìn)行老化、化成、除氣、封口、分容，制得動(dòng)力鋰離子電池。實(shí)施例2本實(shí)施例提供的動(dòng)力鋰離子電池電解液，由六氟磷酸鋰LiPF6混合溶劑組成，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為1.0mol/L，混合溶劑由碳酸甲乙酯EMC、碳酸丙烯酯PC、碳酸二甲酯DMC、碳酸乙烯酯EC、1，3-丙烷磺酸內(nèi)酯1，3-PS和碳酸亞乙烯酯VC組成，碳酸甲乙酯EMC的質(zhì)量百分含量為60 %，碳酸丙烯酯PC的質(zhì)量百分含量為5 %，碳酸二甲酯DMC的質(zhì)量百分含量為11%，碳酸乙烯酯EC的質(zhì)量百分含量為20%，1，3-丙烷磺酸內(nèi)酯1，3-PS的質(zhì)量百分含量為2 %，碳酸亞乙烯酯VC的質(zhì)量百分含量為2 %。本實(shí)施例提供的動(dòng)力鋰離子電池電解液的配制同實(shí)施例1。隨機(jī)抽取20個(gè)未注液的1665132電池，于恒溫恒濕房中將這20塊電池分別注入本實(shí)施例提供的動(dòng)力鋰離子電池電解液，按常規(guī)方法將已注液的電池進(jìn)行老化、化成、除氣、封口、分容，制得動(dòng)力鋰離子電池。實(shí)施例3本實(shí)施例提供的動(dòng)力鋰離子電池電解液，由六氟磷酸鋰LiPF6混合溶劑組成，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為1.0mol/L，混合溶劑由碳酸甲乙酯EMC、碳酸丙烯酯PC、碳酸二甲酯DMC、碳酸乙烯酯EC、1，3-丙烷磺酸內(nèi)酯1，3-PS和碳酸亞乙烯酯VC組成，碳酸甲乙酯EMC的質(zhì)量百分含量為52 %，碳酸丙烯酯PC的質(zhì)量百分含量為10 %，碳酸二甲酯DMC的質(zhì)量百分含量為10%，碳酸乙烯酯EC的質(zhì)量百分含量為25%，1，3-丙烷磺酸內(nèi)酯1，3-PS的質(zhì)量百分含量為1 %，碳酸亞乙烯酯VC的質(zhì)量百分含量為2 %。本實(shí)施例提供的動(dòng)力鋰離子電池電解液的配制同實(shí)施例1。隨機(jī)抽取20個(gè)未注液的1665132電池，于恒溫恒濕房中將這20塊電池分別注入本實(shí)施例提供的動(dòng)力鋰離子電池電解液，按常規(guī)方法將已注液的電池進(jìn)行老化、化成、除氣、封口、分容，制得動(dòng)力鋰離子電池。實(shí)施例4本實(shí)施例提供的動(dòng)力鋰離子電池電解液，由六氟磷酸鋰LiPF6混合溶劑組成，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為1.2mol/L，混合溶劑由碳酸甲乙酯EMC、碳酸丙烯酯PC、碳酸二甲酯DMC、碳酸乙烯酯EC1I，3-丙烷磺酸內(nèi)酯1，3-PS和碳酸亞乙烯酯VC組成，碳酸甲乙酯EMC的質(zhì)量百分含量為47 %，碳酸丙烯酯PC的質(zhì)量百分含量為10 %，碳酸二甲酯DMC的質(zhì)量百分含量為20%，碳酸乙烯酯EC的質(zhì)量百分含量為20%，1，3-丙烷磺酸內(nèi)酯1，3-PS的質(zhì)量百分含量為2 %，碳酸亞乙烯酯VC的質(zhì)量百分含量為1 %。本實(shí)施例提供的動(dòng)力鋰離子電池電解液的配制同實(shí)施例1。隨機(jī)抽取20個(gè)未注液的1665132電池，于恒溫恒濕房中將這20塊電池分別注入本實(shí)施例提供的動(dòng)力鋰離子電池電解液，按常規(guī)方法將已注液的電池進(jìn)行老化、化成、除氣、封口、分容，制得動(dòng)力鋰離子電池。為便于比較，上述實(shí)施例1-4中采用的注液電池均指同一批同型號(hào)(1665132S)的電池，所說的同一批是指該批電池的前序生產(chǎn)工藝都一樣，而唯一不同的是注液工序中注入的電解液不同。該型號(hào)的電池中，負(fù)極為復(fù)合石墨，正極為錳酸鋰。將實(shí)施例1-實(shí)施例4制作的動(dòng)力鋰離子電池分別進(jìn)行高溫55°C、1C放電，_20°C、IC放電，-35°C,0.2C放電，常溫(25°C )1C循環(huán)測(cè)試、高溫55°C、1C循環(huán)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見表I所示。表1實(shí)施例1-4制得的動(dòng)力鋰離子電池的性能測(cè)試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)力鋰離子電池電解液，其特征在于，由六氟磷酸鋰LiPFf^P混合溶劑組成，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為0.9 1.2mol/L，所述混合溶劑由碳酸甲乙酯EMC、碳酸丙烯酯PC、碳酸二甲酯DMC、碳酸乙烯酯EC、1，3-丙烷磺酸內(nèi)酯1，3-PS和碳酸亞乙烯酯VC組成，其中碳酸甲乙酯EMC的質(zhì)量百分含量為40 60%，碳酸丙烯酯PC的質(zhì)量百分含量為5 15%,碳酸二甲酯DMC的質(zhì)量百分含量為10 20 %，碳酸乙烯酯EC的質(zhì)量百分含量為20 25%,1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯I，3-PS的質(zhì)量百分含量為0.5 2%，碳酸亞乙烯酯VC的質(zhì)量百分含量為0.5 2%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力鋰離子電池電解液，其特征在于，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為 1.0mol/Lo
3.一種動(dòng)力鋰離子電池，包括電極組和動(dòng)力鋰離子電池電解液，所述電極組和動(dòng)力鋰離子電池電解液密封在電池殼體內(nèi)，所述電極組包括正極、負(fù)極和隔膜，其特征在于，所述動(dòng)力鋰離子電池電 解液為權(quán)利要求1或2所述的電解液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種動(dòng)力鋰離子電池電解液，由六氟磷酸鋰LiPF6和混合溶劑組成，六氟磷酸鋰LiPF6的濃度為0.9～1.2mol/L，混合溶劑由碳酸甲乙酯EMC、碳酸丙烯酯PC、碳酸二甲酯DMC、碳酸乙烯酯EC、1，3-丙烷磺酸內(nèi)酯1，3-PS和碳酸亞乙烯酯VC組成，EMC含量為40～60wt％，PC含量為5～15wt％，DMC含量為10～20wt％，EC含量為20～25wt％，1，3-PS含量為0.5～2wt％，VC含量為0.5～2wt％。本發(fā)明提供的動(dòng)力鋰離子電池電解液尤其適用于錳酸鋰電池，采用本發(fā)明提供的動(dòng)力鋰離子電池電解液制得的鋰離子電池高、低溫性能優(yōu)良，能顯著改善錳酸鋰電池的循環(huán)性能。
文檔編號(hào)H01M10/0569GK103107366SQ20121002908
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2012年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月9日
發(fā)明者李云峰, 侯紅軍, 楊華春, 邵俊華, 余維海, 于賀華, 劉慈軍, 李凌云, 劉海霞 申請(qǐng)人:多氟多化工股份有限公司