一種鋰離子電池電解液及電池制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池電解液及電池制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電子產(chǎn)品在人們?nèi)粘Ｉ畹钠占?，鋰離子電池以其環(huán)保，能量密度高，重量 輕，安全等優(yōu)勢在民用電源上得到廣泛應(yīng)用。同時用戶對電池能量密度及其使用時間及使 用環(huán)境溫度也提出了越來越高的要求。
[0003] 目前，非水性二次鋰電池用電解液，通常采用含有環(huán)狀碳酸酯和一種線性碳酸酯 的有機(jī)溶劑，環(huán)狀碳酸酯包括碳酸乙烯酯（EC)、碳酸丙烯酯（PC)，線性碳酸酯包括碳酸甲 乙酯（EMC)、碳酸二乙酯（DEC)或當(dāng)中的任幾種組成的溶劑體系，以六氟磷酸鋰為電解質(zhì)。 為了改善電解液的相關(guān)電化學(xué)性能，往往加入系列的添加劑。如在電解液添加劑中單獨(dú) 加入腈類（NC-R-CN)添加劑，可以提高電池的高溫存儲性能，但是會影響電池的容量；如 在電解液添加劑中單獨(dú)加入碳酸亞乙烯酯（VC)添加劑，提高了電池的高溫循環(huán)性能，但 低溫循環(huán)性能差；如在電解液添加劑中單獨(dú)加入氟代碳酸乙烯酯（FEC)添加劑，可以延長 電池的循環(huán)壽命，但電池高溫存儲時會發(fā)生脹氣現(xiàn)象；如在電解液添加劑中單獨(dú)加入1， 3-丙烷磺內(nèi)酯（PS)添加劑，可以提高電池的高溫循環(huán)性能，但低溫性能變差；如美國專利 US7078132,在其電解液中添加添加劑FB和VC，以提高其高溫循環(huán)性能，但存在低溫析鋰的 風(fēng)險。且鋰離子電池電解液溶劑中的水分對鋰離子電池性能影響很大，且鋰離子電池注液 前烘烤工藝對電池后續(xù)功能影響也比較大?，F(xiàn)有工藝需要每隔一到兩個小時對烘烤中的真 空烘箱進(jìn)行置換氣氛操作。但是也不能使得電池中的水分降到IOppm及以下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種鋰離子電池電解液及電池制備方 法，分階段降低電池注液前內(nèi)部水分含量，添加劑在干燥過程中與電池內(nèi)部物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)， 進(jìn)一步消耗電池內(nèi)部的水分。添加劑本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其能夠使得電池極片穩(wěn)定，提高安全性 能，也能縮短電芯烘烤時間，縮短整個電芯制作時間，提高生產(chǎn)效率。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] -種鋰離子電池電解液，包括溶劑、鋰鹽和添加劑，
[0007] 所述溶劑為碳酸酯類、醋酸酯類、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺、石油醚、 二氯甲烷、環(huán)己烷、苯類溶劑中的至少一種，所述溶劑占85- 95wt% ;
[0008] 所述的鋰鹽為LiPF6,其濃度為1.0 mol/L ;
[0009] 所述的添加劑包括鉻絡(luò)合物偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑中的至少一種，所 述添加劑占5 -15wt%。
[0010]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明一種鋰離子電池電解液，加入偶聯(lián)劑可以在干燥過程中 與電池內(nèi)部物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)消耗溶劑中的水分，有效降低了電池的水分，提高了電池的 電化學(xué)性能。添加劑為偶聯(lián)劑類，其具有兩不同性質(zhì)官能團(tuán)的物質(zhì)，其分子結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn) 是分子中含有化學(xué)性質(zhì)不同的兩個基團(tuán)，一個是親無機(jī)物的基團(tuán)，易與無機(jī)物表面起化學(xué) 反應(yīng)；另一個是親有機(jī)物的基團(tuán)，能與合成樹脂或其它聚合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或生成氫鍵溶 于其中。因此偶聯(lián)劑被稱作"分子橋"，用以改善無機(jī)物與有機(jī)物之間的界面作用，從而大大 提高復(fù)合材料的性能，如物理性能、電性能、熱性能、光性能等。該結(jié)構(gòu)其能夠使得電池極片 穩(wěn)定，提高安全性能。
[0011] 作為本發(fā)明所述的一種鋰離子電池電解液的一種改進(jìn)，所述的碳酸酯類溶劑包括 碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯；
[0012] 作為本發(fā)明所述的一種鋰離子電池電解液的一種改進(jìn)，所述的添加劑還包括碳酸 亞乙烯酯、1，3-丙烷磺酸內(nèi)酯、氟代碳酸乙烯酯。
[0013] 所述的醋酸酯類溶劑包括乙酸乙酯和乙酸丙酯；
[0014] 所述的苯類溶劑包括甲苯、二甲苯和氟代苯。
[0015] 本發(fā)明還提供一種鋰離子電池電池制備方法，依次包括以下步驟，活性材料配料、 涂布、制極片、極片烘烤、卷繞、卷芯入殼、焊接、前真空烘烤、注入電解液、預(yù)充電、化成以及 封口；
[0016] 設(shè)定所述前真空干燥溫度80±5°C，真空度為-0. 095~0. lOMpa，每1-2H用氮?dú)?置換一次真空烘箱里面氣氛，烘烤時間2~48h ;
[0017] 然后注入添加劑的溶劑，靜至l_5min，設(shè)置真空度-0. 05~-0.1 Mpa，使注入電池 中的溶劑抽出，再進(jìn)行后真空烘烤，接著進(jìn)行電解液注液操作。
[0018] 作為本發(fā)明的所述的一種鋰離子電池制備方法的一種改進(jìn)，所述的添加劑的溶劑 包括碳酸酯類、醋酸酯類、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺、石油醚、二氯甲烷、環(huán)己烷 以及苯類溶劑。
[0019] 作為本發(fā)明的所述的一種鋰離子電池制備方法的一種改進(jìn)，所述的所述的碳酸酯 類溶劑包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯；
[0020] 所述的醋酸酯類溶劑包括乙酸乙酯和乙酸丙酯；
[0021 ] 所述的苯類溶劑包括甲苯、二甲苯和氟代苯。
[0022] 作為本發(fā)明的所述的一種鋰離子電池制備方法的一種改進(jìn)，所述的注入添加劑的 溶劑，靜至l_5min，將注液口倒置，設(shè)置真空度-0. 05~-0.1 Mpa，使注入電池中的溶劑抽 出。
[0023] 作為本發(fā)明的所述的一種鋰離子電池制備方法的一種改進(jìn)，所述的后真空烘烤干 燥溫度80±5°C，真空度為-0. 095~0. lOMpa，每1-2H用氮?dú)庵脫Q一次真空烘箱里面氣氛， 烘烤時間2~48h。
[0024] 作為本發(fā)明的所述的一種鋰離子電池制備方法的一種改進(jìn)，所述的前真空烘烤時 間和后真空烘烤時間之和為2~48h。
[0025] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明一種鋰離子電池制備方法，在前真空烘烤和注入電解 液過程之間，注入添加劑的溶劑，靜至l_5min，設(shè)置真空度-0. 05~-0.1 Mpa，使注入電池 中的溶劑抽出，作為清洗溶劑以及作為功能添加劑，實現(xiàn)了優(yōu)化工藝效果，同時又不引人雜 質(zhì)，再進(jìn)行后真空烘烤，添加劑溶液在高溫條件下，在干燥蒸發(fā)過程中帶出水分，接著進(jìn)行 電解液注液操作。而留在電池中的添加劑與電池中水分、羥基等活性基團(tuán)反應(yīng)，參與形成 SEI膜；同時能夠結(jié)合正負(fù)極材料、隔膜、極片；對整個電池內(nèi)部微觀正負(fù)極顆粒進(jìn)行支撐 維持作用；添加劑自身結(jié)構(gòu)可以提高電池材料吸收電解液能力，有助于減少液體電解質(zhì)量， 實現(xiàn)半全固體電池狀態(tài)。
【具體實施方式】
[0026] 下面將結(jié)合具體實施例對本發(fā)明及其有益效果作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但是，本發(fā)明 的實施例并不局限于此。
[0027] -種鋰離子電池電解液，包括溶劑、鋰鹽和添加劑，
[0028] 所述溶劑為碳酸酯類、醋酸酯類、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺、石油醚、 二氯甲烷、環(huán)己烷、苯類溶劑中的至少一種，所述溶劑占85- 95wt% ;
[0029] 所述的鋰鹽為LiPF6，其濃度為1.0 mol/L ;所述的添加劑包括鉻絡(luò)合物偶聯(lián)劑、硅 烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑中的至少一種，所述添加劑占5- 15wt %。所述的碳酸酯類溶劑包 括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯；所述的添加劑還包括碳酸亞乙烯酯、1，3-丙烷 磺酸內(nèi)酯、氟代碳酸乙烯酯。所述的醋酸酯類溶劑包括乙酸乙酯和乙酸丙酯；所述的苯類溶 劑包括甲苯、二甲苯和氟代苯。
[0030] 本發(fā)明還提供一種鋰離子電池電池制備方法，依次包括以下步驟，活性材料配料、 涂布、制極片、極片烘烤、卷繞、卷芯入殼、焊接、前真空烘烤，所述前真空干燥溫度80±5°c， 真空度為-〇. 095~0. lOMpa，每1-2H用氮?dú)庵脫Q一次真空烘箱里面氣氛，烘烤時間2~ 48h ;注入添加劑的溶劑，將注液口倒置，靜至l-5min，設(shè)置真空度-0. 05~-0.1 Mpa，使注 入電池中的溶劑抽出，再進(jìn)行后真空烘烤，所述的后真空烘烤干燥溫度80±5°C，真空度 為-0. 095~0. lOMpa，每1-2H用氮?dú)庵脫Q一次真空烘箱里面氣氛，烘烤時間2~48h，所述 的前真空烘烤時間和后真空烘烤時間之和為2~48h。接著進(jìn)行電解液注液操作、預(yù)充電、 化成以及封口；
[0031] 所述的添加劑的溶劑包括碳酸酯類、醋酸酯類、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基乙 酰胺、石油醚、二氯甲烷、環(huán)己烷以及苯類溶劑。
[0032] 所述的所述的碳酸酯類溶劑包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯；所述的 醋酸酯類溶劑包括乙酸乙酯和乙酸丙酯；所述的苯類溶劑包括甲苯、二甲苯和氟代苯。
[0033] 實施例1
[0034] 一種鋰離子電池電池制備方法，依次包括以下步驟，活性材料配料、涂布、制 極片、極片烘烤、卷繞、卷芯入殼、焊接、前真空烘烤，所述前真空干燥溫度80°C，真空度 為-0. 095~0. lOMpa，每1-2H用氮?dú)庵脫Q一次真空烘箱里面氣氛，烘烤時間3h ;注入添加 劑的溶劑碳酸二甲酯（DEC)，將注液口倒置，靜至l-5min，設(shè)置真空度-0. 05~-0.1 Mpa，使 注入電池中的溶劑碳酸二甲酯（DEC)抽出，再進(jìn)行后真空烘烤，所述的后真空烘烤干燥溫 度80°C，真空度為-0. 095~0. lOMpa，每1-2H用氮?dú)庵脫Q一次真空烘箱里面氣氛，烘烤時 間24h，所述的前真空烘烤時間和后