[發明專利]一種含納米顆粒的鋰離子電池電解液

無效

• 申請號: 201010612445.7
• 申請日: 2010-12-29
• 公開（公告）號: CN102082291A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: 侯濤
• 申請（專利權）人: 東莞市杉杉電池材料有限公司
• 主分類號: H01M10/0561
• 分類號: H01M10/0561
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司 44228
• 代理人: 羅曉聰

【技術領域】

本發明涉及鋰離子電池電解液技術領域，特別涉及一種含納米顆粒的鋰離子電池電解液。

【背景技術】

隨著EV(電動車)/PHEV(插電式混合動力車)/HEV(混合動力車)等汽車市場的迅速發展，眾多電池廠家爭相涉足動力電池行業。在此背景下鋰離子電池的用途多樣化，性能要求也逐漸多樣化。例如兼顧高低溫性能、高電壓循環、阻燃性能、高倍率性能等要求，除過以上性能要兼顧，安全性能要求也是更加的苛刻，例如150℃熱板沖擊等。為了滿足不斷提升的性能要求，鋰離子電池制造廠家不斷革新工藝，原材料廠家不斷開發新材料以滿足不同客戶群體提出的性能要求。

相關技術的飛速發展，呈現出技術路線的多樣化。例如，電池制造廠家在制作正負極極片時，加入特殊添加劑，從而不需要使用特別的電解液體系，就可以滿足非常苛刻的性能要求。正負極材料廠家在材料制作過程中利用特殊包覆物，將材料的各項電化學性能提高。總之，新技術新方法的應用都使得鋰離子電池相關技術得到很大程度上的提高。

目前納米技術在鋰離子電池領域的使用，全部集中在正極、負極、隔膜領域。例如碳納米管對石墨材料的包覆，納米級顆粒的正極材料等。或者有日本電池制造商將納米顆粒噴涂于極片表面，以此提高電池的安全性能。

為了滿足鋰離子電池產業未來發展的需要，必須開發出高安全性、高環境適應性的動力電池電解液材料。主要應從電解液的溶劑、溶質和添加劑的選擇上進行考量，目前電解液的考量標準主要表現在以下幾個方面：

1、盡量選擇工作溫度范圍寬的溶劑；

2、選擇合適的溶質，提高電池的環境適應性。例如目前通常所用的LiPF6(鋰六氟磷酸鹽)分解溫度低，從60℃開始就有少量分解，在較高溫度或惡劣的環境下，分解的比例大大增加，產生HF(氫氟酸)等游離酸，從而使電解液酸化，最終導致電極材料的損壞以及電池性能的急劇惡化。

3、添加適量的阻燃添加劑、氧化還原穿梭添加劑、保護正負極成膜添加劑等。

但是，上述解決方案均是傳統的方式，相對于目前正被廣泛使用的納米技術，在鋰離子電池的電解液領域并未使用。

【發明內容】

本發明所要解決的一個技術問題就在于提供一種含納米顆粒的鋰離子電池電解液，其是在液態的鋰離子電池電解液中加入納米級的無機化合物顆粒，通過納米級的無機化合物顆粒吸附電解液中氫氟酸，克服電解液體系在電池循環過程中容量衰減、脹氣等問題。

為解決上述技術問題，本發明采用了如下技術方案：本發明的電解液包括采用鋰鹽的溶質和用于溶解溶質的有機溶劑，于溶劑中加入有納米級的無機化合物顆粒。

進一步而言，上述技術方案中，所述的無機化合物顆粒為：二氧化硅、氧化鋁、碳酸鋰中的一種或者幾種的結合。

進一步而言，上述技術方案中，所述的無機化合物顆粒在電解液中的質量含量為：百分之一至萬分之一。

進一步而言，上述技術方案中，所述的溶質為：高氯酸鋰、六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰中的一種或者幾種結合。

進一步而言，上述技術方案中，所述的溶劑為：乙酸乙酯、乙酸甲酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲酯中的一種或幾種結合。

進一步而言，上述技術方案中，所述的無機化合物顆粒的顆粒度為50um以下。

本發明采用上述技術方案后，其是在液態的鋰離子電池電解液中加入納米級的無機化合物顆粒，通過納米級的無機化合物顆粒吸附電解液中氫氟酸，克服電解液體系在電池循環過程中容量衰減、脹氣等問題。另外，納米級的無機化合物顆粒還可以提高電解質的導電率。

本發明所采用的技術方案中，其采用的無機化合物顆粒：二氧化硅、氧化鋁、碳酸鋰，具有以下的3個共同特點：

1.屬于顆粒粒徑小于50um以下的無機顆粒

2.同有機化合物不發生任何反應

3.在電解液體系中可以溶解，也可以不溶解。即使溶解也只是一小部分。

【具體實施方式】

為了更好的描述本發明，下面通過實施例來具體說明：

實施例1

在充氬氣的手套箱中(H₂O＜10ppm)，將各有機溶劑按照如下比例配置溶劑：乙酸乙酯(EC)/二甲基碳酸酯(DMC)/碳酸乙基甲酯(EMC)＝1∶1∶1(wt％)。溶劑占電解液總重量的86.5％。

作為鋰鹽的溶質為六氟磷酸鋰(LiPF₆)，其濃度為1摩爾，溶質占電解液總重量的12.5％。

添加劑VC(碳酸亞乙烯酯)的加入量為1％。