[發明專利]加環狀磺酸內酯和草酰硼酸鋰組合物的碳酸酯電解液

無效

• 申請號: 201010236454.0
• 申請日: 2010-07-22
• 公開（公告）號: CN102055017A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 郭營軍;楊道軍;李永偉;王雅和;吳寧寧;徐華
• 申請（專利權）人: 中信國安盟固利動力科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567
• 代理公司: 北京市京大律師事務所 11321
• 代理人: 李光松

技術領域

本發明涉及鋰離子電池，特別涉及一種鋰離子電池用加環狀磺酸內酯和草酰硼酸鋰組合物的碳酸酯電解液。

背景技術

鋰離子電池具有比能量高、重量輕、無記憶效應等優點，被廣泛地應用在大功率的電子裝置中，例如筆記本電腦、數碼相機、DV、電動汽車及電動工具上，市場占有率遠遠高于同類的鎳鎘、鎳氫電池。但目前國內生產的鋰離子電池性能普遍遜于國外產品，尤其是循環性能。

鋰離子電池是二次電池，可以反復充放電循環使用，在充放電過程中，其內部電極的體積和結構之間會發生可逆變化。鋰離子電池通常使用含鋰的活化物質的正極極片和特殊分子結構碳的負極極片。在充電過程中，外加電勢迫使正極的化合物釋放鋰離子，嵌入負極分子排列呈片層結構的碳中；放電時，鋰離子從負極析出，重新和正極的化合物結合，鋰離子的這種移動產生了電流。一般來說，要求電池有較好的充放電性能、循環壽命特性、高溫放置特性。對于負極極片使用碳質材料的電池，隨著電解液種類的變化，電池的性能會有很大不同。現有的碳酸亞乙酯、碳酸二甲酯和碳酸亞乙酯為溶劑的電解液，溶劑會伴隨著電極反應過程中氣體的產生而分解，如此，隨著充放電循環次數的增加，電池容量會逐漸降低。

使用碳酸亞乙酯、碳酸二甲酯和碳酸亞乙酯為溶劑的電解液為非水電解液，是鋰離子電池的關鍵材料，在很大程度上決定電池的性能，對電池的循環性能影響尤甚。這是因為，在鋰離子電池化成時，電解液會在正負極上形成一層固體電解液膜〔SEI膜〕，這層固體電解質膜對鋰離子的傳導率比較低，會導致電池的充放電性能顯著降低。電池的循環性能及倍率性能取決于這層SEI膜，而電解液組成影響SEI膜成分、結構及性能的優劣。

發明內容

為提高鋰離子電池的充放電性能、循環性能和高溫性能，本發明提供一種鋰離子電池用為加環狀磺酸內酯和草酰硼酸鋰組合物的碳酸酯電解液。

本發明加環狀磺酸內酯和草酰硼酸鋰組合物的碳酸酯電解液，選用碳酸酯為溶劑，其配制比例為：溶劑??1重量份；鋰鹽??0.068-0.2重量份；添加劑??0.005-0.2重量份；

所述添加劑為環狀磺酸內酯和草酰硼酸鋰組合物，其組分重量比例為1∶0.1-12；優選為1∶0.5-5；進一步優選為1∶1-3。

所述電解液的配制重量比例的優選值為：溶劑??1重量份；鋰鹽??0.1-0.164重量份；添加劑??0.01-0.1重量份。

所述電解液的配制重量比例的進一步優選值為：溶劑??1重量份；鋰鹽??0.123-0.164重量份；添加劑??0.06-0.08重量份。

所述碳酸酯選自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和γ-丁內酯中的一種或幾種，優選為碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯。

所述碳酸酯的純度大于99.98％，含水率小于0.0005％。

所述鋰鹽選自六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、二乙酰硼酸鋰和六氟化砷鋰中的一種或幾種。

所述環狀磺酸內酯選自1，3-丙烷磺酸內酯、1，4-丁烷磺酸內酯、1，3-丁烷磺酸內酯和1，3-丙烯磺酸內酯中的一種或幾種，優選為1，3-丙烷磺酸內酯。

所述電解液的配制方法如下：

4)加溶劑如反應器中；

5)加入鋰鹽，加熱到40-55℃，攪拌，形成基礎無水電解液；

6)將基礎電解液冷卻到室溫，加入添加劑，即環狀磺酸內酯和草酰二氟硼酸鋰組合物，超聲攪拌，形成無色透明的電解液。

本發明加環狀磺酸內酯和草酰硼酸鋰組合物的碳酸酯電解液，采用環狀磺酸內酯和草酰二氟硼酸鋰組合物為添加劑，環狀磺酸內酯具有良好的成膜性能，草酰二氟硼酸鋰與PF₆形成了蟄合物，組織LiPF₆分解產物PF₆和電解液之間的化學反應，提高了電解液體系的穩定性，并可提高一次充電時保護膜的形成，保護以碳酸酯為基礎的電解液中負極，減少了電解液界面所消耗的不可逆容量，改善了循環性能，安全性能得到大幅度提高，同時不會影響電導率，電導率達11.0mS/cm；且生產工藝簡單，成本低廉，循環性能提高50％以上，適用于各種鋰離子電池。

附圖說明

圖1是本發明加環狀磺酸內酯和草酰硼酸鋰組合物的碳酸酯電解液和對比例電解液的循環性能對比曲線圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明加環狀磺酸內酯和草酰硼酸鋰組合物的碳酸酯電解液作更詳盡的說明。

實施例一：

1)精制好的碳酸乙烯酯(EC)、γ-丁內酯(GBL)、碳酸甲乙酯(EMC)按重量比1∶1∶1混合均勻，得到880g碳酸酯溶液；