[發(fā)明專利]一種促進(jìn)石墨負(fù)極成膜的鋰離子電池電解液及其制備的鋰離子電池

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810025199.8
• 申請日: 2008-05-05
• 公開（公告）號: CN101345325A
• 公開（公告）日: 2009-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王斌;夏琴;吳宇平;駱宏鈞;谷秀娟;李霞;陶榮輝
• 申請（專利權(quán)）人: 張家港市國泰華榮化工新材料有限公司
• 主分類號: H01M10/40
• 分類號: H01M10/40
• 代理公司: 張家港市高松專利事務(wù)所
• 代理人: 黃春松

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體地屬于鋰離子電池領(lǐng)域，涉及一種促進(jìn)石墨負(fù)極成膜的鋰離子電池電解液及其制備的鋰離子電池。

背景技術(shù)

隨著人們環(huán)保意識的增加及地球資源的有限，迫使人們提高對資源的利用率，二次鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)使其成為了強(qiáng)有力的候選者之一。由于鋰離子電池具有能量密度高、比功率大、循環(huán)性能好、無記憶效應(yīng)、無污染等特點(diǎn)，鋰離子電池已經(jīng)在手機(jī)、移動(dòng)電話、移動(dòng)攝像機(jī)、筆記本電腦等各種電子產(chǎn)品中得到很好的利用，同時(shí)它也是將來電動(dòng)車能源的理想選擇。但是，電池的使用范圍較窄卻是鋰離子電池目前發(fā)展的重要阻礙，尤其是低溫條件下的電池性能的擴(kuò)展.許多低溫條件下如冬季、高緯度、航天技術(shù)條件下等都需要鋰離子電池能夠正常發(fā)揮其性能，但是由于目前商業(yè)化用鋰離子電池的電解液基本都含有碳酸乙烯酯，而其熔點(diǎn)為39℃，顯然無法適應(yīng)目前對鋰離子電池低溫性能的要求。為了解決這些問題，可行的方法是改用其它熔點(diǎn)較低的溶劑如碳酸丙烯酯(熔點(diǎn)為-49℃)作為電解液溶劑或者是對石墨材料進(jìn)行改性，但是由于碳酸丙烯酯能夠共嵌入目前商用鋰離子電池的石墨負(fù)極材料中，從而導(dǎo)致石墨層的剝落和電池性能的嚴(yán)重衰退，而且這些方法也增加了電池的成本和復(fù)雜性，效果也不是很理想。通過添加劑實(shí)現(xiàn)電池成膜就解決了這些問題。

目前，添加劑的種類基本局限在二氧化碳、二硫化碳、異氰酸的衍生物和亞硫酸酯的衍生物，由于添加該類添加劑后，會(huì)影響到電池的正常充放電能力，影響其循環(huán)效率，同時(shí)對電池正極材料的表面形態(tài)有一定的負(fù)面影響，電池在充放電的過程中產(chǎn)生了大量的氣體，使電池膨脹從而無法起到保證鋰離子電池低溫使用的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的一個(gè)技術(shù)問題是：將提供一種促進(jìn)石墨負(fù)極成膜且對鋰離子電池性能影響非常小的鋰離子電池電解液。本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是：將提供一種充放電循環(huán)效率高的鋰離子電池。

為解決上述第一個(gè)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：促進(jìn)石墨負(fù)極成膜的鋰離子電池電解液，其特征在于：所述的鋰離子電池電解液中含有用如下結(jié)構(gòu)式表示的添加劑，并且該添加劑在鋰離子電池電解液中所占的重量比例為：0.02％-65.6％；

上述結(jié)構(gòu)式中取代為一元、二元或三元取代，并且，X、Y、Z分別獨(dú)立選自碳原子在0～20之間的烷基、烷氧基、芳香基團(tuán)、羥基、羧基、醚氧基、氰基、硝基、鹵素或鹵代烴。尤其是分別獨(dú)立選自以下基團(tuán)：甲基、乙基、丙基、乙烯基、亞乙烯基、苯基、苯甲基、芐基、三氟甲基磺酸基、磺酸基、三氟甲基、溴基或氟基。

上述的添加劑優(yōu)先選自以下物質(zhì)中的至少一種：2-苯基-1-甲基-咪唑，2-亞乙烯基-1-乙基咪唑，2-氰基-1-甲基咪唑，2-乙烯基-1-苯基咪唑，1-甲基-2-三氟甲基-咪唑，2-磺酸基-1-乙基咪唑，1-甲基-2苯基-3-氟基咪唑，2-溴基-1-乙基咪唑，1-乙基-2-三氟甲基磺酸基-咪唑，1-甲基-2硝基咪唑，1-乙基-2苯甲基-咪唑，1-乙基-2-芐基-咪唑，2-乙烯基咪唑，2-苯基咪唑，2-乙腈咪唑，2-三氟甲基咪唑，2-溴咪唑，2-乙基咪唑，2氯咪唑，2-磺酸基咪唑，2-亞乙烯基咪唑。

本發(fā)明一種更進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述的鋰離子電池電解液中含有0.6wt.％-90.4wt.％的碳酸丙烯酯。

為解決上述第二個(gè)問題，本發(fā)明采用上面所述的促進(jìn)石墨負(fù)極成膜的鋰離子電池電解液來制備得到鋰離子電池。

本發(fā)明的有益效果是：在鋰離子電池電解液中加入所述的添加劑，能夠有效促進(jìn)石墨負(fù)極成膜，提高電解液的低溫使用性能，提高充放電的循環(huán)效率。由所述電解液制備得到的鋰離子電池，同樣具備了這些優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)對鋰離子電池的正常的性能影響很小完全可以滿足應(yīng)用的需要。且本發(fā)明操作性強(qiáng)、成本低。

附圖說明

圖1是實(shí)施例1所得的鋰離子電池在電壓范圍是0-2V循環(huán)性能測試的電壓-時(shí)間曲線、與對比例所得的鋰離子電池在電壓范圍是0-2V循環(huán)性能測試的電壓-時(shí)間曲線的比較圖。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施例、以及與對比例的比較，對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受限于這些實(shí)施例。

實(shí)施例1：

將碳酸丙烯酯、二甲基碳酸酯以1∶1的比例混合，向其中加入一定量的六氟磷酸鋰使其配制為1mol/L的電解液，然后向其中加入該添加劑2-苯基咪唑，使其溶解制備出本發(fā)明的電解液。

以電解液的重量為基準(zhǔn)，該添加劑的成分為：2-苯基咪唑1wt.％。