[發明專利]鋰離子二次電池的低溫功能電解液及其制備方法

無效

• 申請號: 200910095545.4
• 申請日: 2009-01-20
• 公開（公告）號: CN101645521A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發明（設計）人: 李凡群;李明;劉昊;鄧龍征
• 申請（專利權）人: 萬向電動汽車有限公司;萬向集團公司
• 主分類號: H01M10/40
• 分類號: H01M10/40;H01M10/38
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本發明涉及鋰離子電池電解液體系，具體地說是一種用于負極材料為鈦酸鋰的鋰離子二次電池的低溫功能電解液及其制備方法。

背景技術

近年來，由于環境污染和能源匱乏的壓力，迫使各國努力尋找新的綠色、環保、可持續發展的能源。20世紀90年代出現的綠色高能環保鋰離子電池，由于其能量密度高、循環壽命長、工作電壓高等優點，使其成為最受矚目的動力電源之一。尖晶石型鈦酸鋰(Li₄Ti₅O₁₂)是一種無應力插入材料，在充放電過程中不發生結構改變，循環性能好、有很好的充放電平臺、比容量高、并集中在平臺區域不與電解液反應，同時價格便宜、容易制備。與商品化的碳負極材料相比，通常具有更好電化學性能和安全性，和合金類負極材料相比，更容易制備，成本更低。因此，被人們看作是最有前景的鋰離子電池新型負極材料之一。

鋰離子電池電解液作為電池的核心材料之一，在電池的內部承擔著正負極之間傳輸離子的作用，它對電池的容量、工作溫度范圍、循環性能及安全性能等特性具有重要的影響。目前商業化的鋰離子電池中常用的鋰鹽LiPF₆基電解液的低溫電導率較低，而且通常與碳酸乙烯酯(EC)合用配成電解液才能在負極形成有效SEI膜，但是EC的熔點較高(37℃)，這限制了電池的低溫使用性能。LiN(SO₂CF₃)₂、LiODFB等新型鋰鹽由于具有較低的電荷傳遞電阻，比LiPF₆更優越的低溫性能，但是其常溫電導率又相對偏低。針對單一鋰鹽存在不可避免的缺點，復合鋰鹽由于其結合了多種鋰鹽的共同優點受到了包括美國陸軍實驗室、Arogonne國家實驗室等科研機構的廣泛關注。

目前國內外對Li₄Ti₅O₁₂二次電池的研究重點集中于材料的改性以及與正極材料的搭配上，而對其適配電解液的研究卻鮮有報道。至今Li₄Ti₅O₁₂二次電池公開的專利上，索尼株式會社(WO99/04442)在鈦酸鋰電池的專利中沒有詳細對電解液進行描述；而其它報道一般直接采用LiPF₆鹽溶于EC含量較高的常規有機溶劑，配置成電解液。如：三洋電機株式會社(公開號CN1841820A)直接采用1M?LiPF₆/EC-DEC(1∶2，體積比)電解液作為鈦酸鋰電池電解液；東芝株式會社(公開號CN?1862870A)鈦酸鋰電池采用LiPF₆溶于EC基溶劑組成的電解液；天津巴莫科技股份有限公司(公開號CN101262078A)則采用單一的LiPF₆為電解質鹽溶于含EC的多元混合物溶劑中配置成鈦酸鋰電池電解液。

上述電解液一方面采用高含量的成膜溶劑EC，由于EC熔點較高，在低溫下容易導致鋰鹽結晶析出而引起電解液鋰離子的貧乏；另一方面由于采用了低溫性能差的LiPF₆作為單一導電鋰鹽，同樣嚴重削弱了電解液的電導率和擴散系數，這兩個因素極大地影響了目前Li₄Ti₅O₁₂二次電池的低溫性能，尤其是低溫倍率和循環性能。

發明內容

本發明針對現有技術Li₄Ti₅O₁₂二次電池電解液存在的低溫倍率和循環性能的不足，提供一種可以顯著的提升Li₄Ti₅O₁₂二次電池在低溫下的容量發揮和倍率特性的鋰離子電池-鈦酸鋰二次電池用的低溫功能電解液及其制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案得以實施的：