[發明專利]丙烯碳酸酯基低溫有機電解液及其應用

無效

• 申請號: 201010267449.6
• 申請日: 2010-08-27
• 公開（公告）號: CN101931096A
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發明（設計）人: 曹小衛;吳明霞;安仲勛;楊恩東;華黎
• 申請（專利權）人: 上海奧威科技開發有限公司
• 主分類號: H01M10/0569
• 分類號: H01M10/0569;H01M10/0567;H01G9/035
• 代理公司: 北京連和連知識產權代理有限公司 11278
• 代理人: 王光輝

技術領域

本發明涉及一種有機電解液，特別涉及能夠用于非石墨基負極鋰離子電容器、非石墨基負極鋰離子電池以及電容電池的電解液。

背景技術

電解液是電化學器件的一個重要組成部分，在正負極之間起著輸送和傳導電流的作用，直接影響到電電化學器件的充放電性能，如倍率性能、循環性能、高低溫性能，以及安全性和成本等。

目前針對非石墨基負極鋰離子電容器，非石墨基負極鋰離子電化學器件和的電容電池等電化學器件的電解液一般直接采用鋰離子電池商用電解液，該類電解液種類很多，但都含有乙烯碳酸酯(EC)，EC的熔點較高(37℃)，在常溫下呈固態，限制了電池和電容器的低溫使用性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種丙烯碳酸酯基低溫有機電解液及其應用，以克服現有技術存在的上述缺陷。

本發明在非石墨基負極鋰離子電容器、非石墨基負極電容電池以及非石墨基負極鋰離子電池體系中，電解液舍棄傳統有機電解液配方中必需的EC使用單一的環狀碳酸酯、鏈狀碳酸酯、鏈狀羧酸酯，溶質摒棄了電導率不好的LiBF₄，使用單一溶質LiPF₆。

本發明的丙烯碳酸酯基低溫有機電解液，其組分包括溶劑、溶質六氟磷酸鋰(LiPF₆)；

所述的溶劑為環狀酯丙烯碳酸酯(PC)、鏈狀碳酸酯和鏈狀羧酸酯的混合物，各個組分的質量份數為：

丙烯碳酸酯(PC)20～50份，鏈狀碳酸酯20～40份，鏈狀羧酸酯30～60份；

以所述的有機電解液的體積計，溶質六氟磷酸鋰(LiPF₆)的濃度為0.8～1.2mol/L；

所述的丙烯碳酸酯基低溫有機電解液還包括添加劑，所述的添加劑為成膜穩定劑、高溫穩定劑和高壓過充保護劑；

以100質量份的溶劑計，成膜穩定劑為1～5份，高溫穩定劑為1～5份，高壓過充保護劑為1～5份；

所述的丙烯碳酸酯為一種環狀酯，其分子式為C₄H₆O₃，分子量102，熔點-49.2℃，密度1.2047g/cm³，采用泰興泰鵬醫藥化工有限公司生產的高純度丙烯碳酸酯；

所述鏈狀碳酸酯為二甲基碳酸酯(DMC)、二乙基碳酸酯(DEC)、乙基甲基碳酸酯(EMC)或碳酸甲乙酯(MPC)中的一種以上；

所述鏈狀羧酸酯為乙酸乙酯(EA)、丙酸甲酯(PA)、甲基甲酸酯(MF)、甲基乙酸酯(MA)、丁酸甲酯(MB)或甲基丙酸酯(MP)中的一種以上；

所述的成膜穩定劑為碳酸亞乙烯酯(VC)、亞硫酸乙烯酯(ES)、二甲亞砜(DMSO)、丙烯腈(ANN)、二氧化碳(CO₂)、二氧化硫(SO₂)、苯甲醚或N，N-二甲基三氟乙酰胺(DMTFA)等中的一種以上；

所述的高溫穩定劑為雙草酸硼酸鋰(LiBOB)或二甲基乙酰胺(DMAC)等中的一種以上；

所述的高壓過充保護劑為聯苯(BP)、2-乙酰噻蒽、噻蒽或1，3，-二甲氧基-5-氟苯等中的一種以上。

本發明以丙烯碳酸酯(PC)為基礎溶劑的低溫有機電解液，該電解液適用于非石墨基負極鋰離子電容器，非石墨基負極鋰離子電化學器件和非石墨基負極電容電池等電化學器件，不僅能滿足市場上常見的電解液的電化學要求，特別對低溫性能得到改善，可成功應用于對低溫性能要求高的新能源、航天、航空領域以及軍事領域。

具體實施方式

下面首先將描述根據本發明實施方案的非石墨基負極鋰離子電容器、非石墨基負極鋰離子電池以及非石墨基負極電容電池的制備方法。下面的制備方法僅用于對本發明的說明，而不是對本發明的范圍的限制。

方法1.采用制備鋰離子電池的常用方法制備正極和負極，使用鋰金屬復合氧化物鎳鈷錳酸鋰(LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂)為活性物質，導電炭黑(Super?P)為導電劑，聚偏氟乙烯(PVDF)為粘結劑；使用難石墨化碳(硬碳)作為負極，PVDF為粘結劑；使用聚丙烯微孔膜(PP)作為隔膜。最后，將本發明中的有機電解液注入該體系中，可根據需要制備成扣式、卷繞式、疊片式鋁塑膜軟包裝等各種規格的電化學器件。