專利名稱：一種三元動力鋰離子電池用低溫電解液及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及動力電池用電解液技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是公開了一種三元動力電池用低溫電解液及制備方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，鋰離子電池具有電壓高、比能量大、充放電壽命長、放電性能穩(wěn)定、使用安全、對環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，越來越得到人們的廣泛應(yīng)用，其中三元材料鋰電池能量密度比磷酸鐵鋰電池高30%以上，且其低溫性能、一致性等都更勝一籌，未來有極大的提升空間。隨著鋰離子電池應(yīng)用的迅速發(fā)展，軍用和航空等領(lǐng)域要求鋰離子電池的低溫使用范圍在-40°C以下。有文獻(xiàn)報道，在_40°C下，電池放電容量極低甚至不能放。從鋰離子電池的影響因素看，很大部分與電解液有關(guān)。所以，可以通過優(yōu)化電解液的結(jié)構(gòu)來改進(jìn)鋰離子電池的低溫放電性能，如選擇工作溫度范圍寬的溶劑；考慮混合溶劑體系，從而解決電解液的安全性和環(huán)境適應(yīng)性；選擇合適的溶質(zhì)，提高電池的環(huán)境適應(yīng)性；添加適量的對低溫有利的添加劑，改善成膜性能，保證電極/電解液的界面穩(wěn)定性進(jìn)而提高電池的低溫性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種三元鋰離子電池低溫電解液，其組分配比合理，具有較好的低溫放電性能，有效提高了鋰離子電池低溫下(_40°C)幾乎不能放電的難題。本發(fā)明主要采用低熔點(diǎn)的小分子線性酯，有效解決了目前鋰離子電池低溫放電效率低的問題。本發(fā)明通過如下措施達(dá)到:
一種三元動力鋰離子電池用低溫電解液，其特征在于由鋰鹽、有機(jī)溶劑和添加劑組成，其中有機(jī)溶劑和添加劑的體積百分比為:有機(jī)溶劑占85%-97%、添加劑占3%-15%，鋰鹽的加入量使電解液鋰鹽的濃度為0.6-1.5mol/L。本發(fā)明所述的鋰鹽取自以下電解質(zhì)鋰鹽中的一種或幾種:LiPF6、LiBF4, LiBOB,LiDFOB, LiTFS10本發(fā)明所述的有機(jī)溶劑取自以下的一種或幾種，碳酸乙烯酯EC、碳酸丙烯酯PC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC、Y - 丁內(nèi)酯GBL、乙酸甲酯MA、乙酸乙酯EA、甲酸甲酯MF、丙酸甲酯MP、丙酸乙酯EP、丁酸甲酯MB、丁酸乙酯EB、乙酸正丙酯PA，機(jī)溶劑水含量不大于lOppm。本發(fā)明所述的添加劑取自以下添加劑中的一種或幾種:碳酸亞乙烯酯VC、1，3-丙磺酸內(nèi)酯PS、碳酸乙烯亞乙酯VEC、氟代碳酸乙烯酯FEC、聯(lián)苯BP、環(huán)己基苯CHB、亞硫酸乙烯酯ES、亞硫酸二甲酯DMS、亞硫酸二乙酯DES、N，N- 二甲基三氟乙酰胺DTA、2-甲基四氫呋喃MTHF0一種三元動力鋰離子電池用低溫電解液的制備方法，其特征在于步驟如下: 步驟一、在干燥的惰性氣體 的保護(hù)下，將有機(jī)溶劑加入到氟化瓶中進(jìn)行分子篩脫水處理，使其水含量在O-1Oppm之間。 步驟二、向攪拌均勻的有機(jī)溶劑內(nèi)加入設(shè)定比例的添加劑和鋰鹽并料攪拌均勻，得到所需要的低溫電解液，操作過程中控制溫度為8-12°C。本發(fā)明采用上述配制方法組合的電解液并在干燥的惰性氣體的保護(hù)下進(jìn)行混合，其配比合理，具有較好的低溫放電性能，有效提高了鋰離子電池低溫放電效率低的問題，低溫放電效率高。


圖1是本發(fā)明的低溫電解液性能測試結(jié)果表。圖2、圖3為實(shí)施例1電解液電池的放電曲線圖。圖4、圖5為實(shí)施例2電解液電池的放電曲線圖。圖6、圖7為實(shí)施 例3電解液電池的放電曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明:
一種三元動力鋰離子電池用低溫電解液，其特征在于由鋰鹽、有機(jī)溶劑和添加劑組成，其中，鋰鹽在電解液中的濃度為0.6-1.5mol/L,電解液中有機(jī)溶劑和添加劑的體積百分比為:有機(jī)溶劑占85%-97%、添加劑占3%-15%，所述鋰鹽取自以下電解質(zhì)鋰鹽中的一種或幾種:LiPF6、LiBF4、LiBOB、LiDFOB、LiTFSI，所述的機(jī)溶劑水含量不大于lOppm，有機(jī)溶劑取自以下的一種或幾種，碳酸乙烯酯EC、碳酸丙烯酯PC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC、Y - 丁內(nèi)酯GBL、乙酸甲酯MA、乙酸乙酯EA、甲酸甲酯MF、丙酸甲酯MP、丙酸乙酯EP、丁酸甲酯MB、丁酸乙酯EB、乙酸正丙酯PA，所述的添加劑取自以下添加劑中的一種或幾種:碳酸亞乙烯酯VC、I, 3-丙磺酸內(nèi)酯PS、碳酸乙烯亞乙酯VEC、氟代碳酸乙烯酯FEC、聯(lián)苯BP、環(huán)己基苯CHB、亞硫酸乙烯酯ES、亞硫酸二甲酯DMS、亞硫酸二乙酯DES、N, N- 二甲基三氟乙酰胺DTA、2-甲基四氫呋喃MTHF。一種三元動力鋰離子電池用低溫電解液的制備步驟:先在干燥的惰性氣體的保護(hù)下，對有機(jī)溶劑進(jìn)行分子篩脫水處理，使其水含量在O-1Oppm之間，按比例將水含量小于IOppm的有機(jī)溶劑加入到氟化瓶中，然后向攪拌均勻的有機(jī)溶劑內(nèi)加入設(shè)定比例的添加劑和鋰鹽并料攪拌均勻，得到所需要的低溫電解液，操作過程中控制溫度為8-12°C左右。實(shí)施例1:在充滿氮?dú)獾氖痔紫渲?水分低于0.9ppm)，將脫水后的有機(jī)溶劑碳酸乙烯酯EC、碳酸二甲酯DMC、碳酸甲乙酯EMC和乙酸甲酯MA充分混合均勻，有機(jī)溶劑碳酸乙烯酯EC、碳酸二甲酯DMC、碳酸甲乙酯EMC、乙酸甲酯MA的體積比為4:9:6:6 (水含量小于lOppm)，然后緩慢加入LiPF6,并磁力攪拌直至鋰鹽充分溶解，最后加入碳酸亞乙烯酯VC和1，3-丙磺酸內(nèi)酯PS，繼續(xù)攪拌直至所有組分混合均勻，擱置0.5h，即得到實(shí)施例1低溫型鋰離子電池電解液，上述鋰鹽在電解液中的濃度為1.5 mol/L，有機(jī)溶劑占95%、添加劑占5%。實(shí)施例2:
在充滿氮?dú)獾氖痔紫渲?水分低于0.9ppm),將脫水后的有機(jī)溶劑碳酸乙烯酯EC、碳酸二甲酯DMC、碳酸甲乙酯EMC和乙酸甲酯MA充分混合均勻，有機(jī)溶劑碳酸乙烯酯EC、碳酸二甲酯DMC、碳酸甲乙酯EMC、乙酸甲酯MA的體積比為4:9:6:8 (水含量小于lOppm)，后緩慢加入LiPF6,并用磁力攪拌器攪拌直至鋰鹽充分溶解，最后加入碳酸亞乙烯酯VC和1，3-丙磺酸內(nèi)酯PS，并繼續(xù)攪拌直至所有組分混合均勻，擱置0.5h，即得到實(shí)施例2低溫型鋰離子電池電解液，上述鋰鹽在電解液中的濃度0.8 mol/L，有機(jī)溶劑占90%、添加劑占10%。實(shí)施例3:
在充滿氮?dú)獾氖痔紫渲?水分低于0.9ppm),將脫水后的有機(jī)溶劑碳酸乙烯酯EC、碳酸二甲酯DMC、碳酸甲乙酯EMC和乙酸甲酯MA充分混合均勻，有機(jī)溶劑碳酸乙烯酯EC、碳酸二甲酯DMC、碳酸甲乙酯EMC、乙酸甲酯MA的體積比為4:9:6:8 (水含量小于lOppm)，然后緩慢加入LiPF6,并磁力攪拌直至鋰鹽充分溶解，最后加入碳酸亞乙烯酯VC、I, 3-丙磺酸內(nèi)酯PS和氟代碳酸乙烯酯各少許，繼續(xù)攪拌直至所有組分混合均勻，擱置0.5h，即得到實(shí)施例3低溫型鋰離子電池電解液，上述鋰鹽在電解液中的濃度為0.6 mol/L，有機(jī)溶劑占85%、添加劑占15%。

按照動力鋰離子電池的制作標(biāo)準(zhǔn)，將配制的低溫電解液制備成95222333型軟包鋰離子電池，正極材料是三元材料，負(fù)極材料是人造石墨，經(jīng)過化成、分容后進(jìn)行低溫性能測試。
權(quán)利要求
1.一種三元動力鋰離子電池用低溫電解液，其特征在于由鋰鹽、有機(jī)溶劑和添加劑組成，其中有機(jī)溶劑和添加劑的體積百分比為:有機(jī)溶劑占85%-97%、添加劑占3%-15%，鋰鹽的加入量使電解液鋰鹽的濃度為0.6-1.5mol/L。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三元動力鋰離子電池用低溫電解液，其特征在于鋰鹽取自以下電解質(zhì)鋰鹽中的一種或幾種:LiPF6、LiBF4, LiBOB, LiDFOB, LiTFSI。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三元動力鋰離子電池用低溫電解液，其特征在于機(jī)溶劑水含量不大于lOppm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三元動力鋰離子電池用低溫電解液，其特征在于有機(jī)溶劑取自以下的一種或幾種，碳酸乙烯酯EC、碳酸丙烯酯PC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC、Y-丁內(nèi)酯GBL、乙酸甲酯MA、乙酸乙酯EA、甲酸甲酯MF、丙酸甲酯MP、丙酸乙酯EP、丁酸甲酯MB、丁酸乙酯EB、乙酸正丙酯PA。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三元動力鋰離子電池用低溫電解液，其特征在于添加劑取自以下添加劑中的一種或幾種:碳酸亞乙烯酯VC、1，3-丙磺酸內(nèi)酯PS、碳酸乙烯亞乙酯VEC、氟代碳酸乙烯酯FEC、聯(lián)苯BP、環(huán)己基苯CHB、亞硫酸乙烯酯ES、亞硫酸二甲酯DMS、亞硫酸二乙酯DES、N, N- 二甲基三氟乙酰胺DTA、2-甲基四氫呋喃MTHF。
6.一種三元動力鋰離子電池用低溫電解液及制備方法，其特征在于步驟如下: 步驟一、在干燥的惰性氣體的保護(hù)下，將有機(jī)溶劑加入到氟化瓶中進(jìn)行分子篩脫水處理，攪拌均勻，使其水含量在O-1Oppm之間，步驟二、向攪拌均勻的有機(jī)溶劑內(nèi)加入設(shè)定比例的添加劑和鋰鹽并料攪拌均勻，得到所需要的低溫電解液，操作過程中控制溫度為8-12。。。
7.根據(jù)權(quán)利要求6 所述的一種三元動力鋰離子電池用低溫電解液及制備方法，其特征在于有機(jī)溶劑、鋰鹽和添加劑是在氟化容器中攪拌混合均勻，制得鋰離子電池低溫電解液。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種三元動力鋰離子電池用低溫電解液及制備方法，其特征在于按比例的有機(jī)溶劑首先在氟化容器中攪拌混合均勻，再加入鋰鹽和添加劑混合均勻制得鋰離子電池低溫電解液。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋰離子動力電池電解液技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種三元動力鋰離子電池用低溫電解液，其特征在于由鋰鹽、有機(jī)溶劑和添加劑組成，其中有機(jī)溶劑和添加劑的體積百分比為有機(jī)溶劑占85%-97%、添加劑占3%-15%，鋰鹽的加入量使電解液鋰鹽的濃度為0.6-1.5mol/L，制備方法為先在干燥的惰性氣體的保護(hù)下，按比例加入水含量小于10ppm的有機(jī)溶劑加入到氟化瓶中進(jìn)行分子篩脫水處理，攪拌均勻，使其水含量在0-10ppm之間，再向攪拌均勻的有機(jī)溶劑內(nèi)加入設(shè)定比例的添加劑和鋰鹽并料攪拌均勻，得到所需要的低溫電解液，操作過程中控制溫度為8-12℃，本發(fā)明電解液具有較低的熔點(diǎn)和粘度，溫度窗口范圍寬，在室溫至-40℃范圍內(nèi)有較高的電導(dǎo)率，本發(fā)明可應(yīng)用于低溫條件下三元動力鋰離子電池的使用。
文檔編號H01M10/0569GK103219544SQ20131012305
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月10日
發(fā)明者王慶生, 楊哲龍, 包彥彥, 吳磊 申請人:山東威高東生新能源科技有限公司