[發明專利]一種電解液及鋰離子電池

有效

• 申請號: 201110001923.5
• 申請日: 2011-01-06
• 公開（公告）號: CN102593510A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 張雨婷;姚彩芳;趙付雙;賈秋榮;張小海;邱沫
• 申請（專利權）人: 深圳市比克電池有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0569;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 羅瑤

技術領域

本發明涉及鋰離子電池領域，特別涉及一種電解液以及含有該電解液的鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池因其使用電壓高，能量密度高，循環壽命長等特點，經過近十多年的發展，已經廣泛應用于各類便攜式數碼產品上，軟包裝鋰離子電池也由于其外形多變而應用極其廣泛。但是近年來，隨著這些機器更進一步高效能化，要求電池具有更高的容量。

為了鋰離子電池得到較高容量發揮，技術人員通常對正極材料、負極材料進行多種性能的改進與修飾。鋰離子電池有效容量跟鋰離子電池充電截止電壓有直接關系，充電截止電壓在一定范圍內愈高，則電池有效容量愈高；當然鋰離子電池的充電截止電壓不能無限提高，充電截止電壓高于4.2V時，電池發生析氣反應或電池發生內短路發熱，電解液分解造成電池內壓增大，電池會發生鼓脹、甚至爆炸。充電截止電壓適當高于4.2V時，雖能有效提高鋰離子電池容量，但電池的析氣反應導致電池循環性能差。目前鋰離子電池4.2V的充電截至電壓是鋰離子電池保證電池容量、保持較高循環性能的最佳平衡點。

發明內容

本發明的目的是針對上述鋰離子電池容量與電池循環性能的矛盾問題，提供一種既能夠提高電池容量，又能保持較高循環性能的鋰離子電池電解液。

本發明的另一目的是提供一種高容量、高循環性能的鋰離子電池。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

本發明公開了一種鋰離子電池電解液，所述電解液包括六氟磷酸鋰、溶劑和添加劑，所述添加劑包括苯并三氮唑類化合物和全氟代碳酸乙烯酯。

本發明中，所述添加劑還包括苯甲醚、二乙基膦酸酯中的一種或兩種。

所述苯并三氮唑類化合物和全氟代碳酸乙烯酯的用量分別為電解液總質量的0.1％-5％，優選為1％-5％，更優選為3.5％-5％。

所述苯甲醚、二乙基膦酸酯中的一種或兩種的用量分別為電解液總質量的1.5-2.5％，優選為2％。

本發明中，所述溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯，且碳酸乙烯酯∶碳酸甲乙酯∶碳酸二乙酯的體積比為1.8-2.2∶0.8-1.2∶3.8-4.2；所述六氟磷酸鋰濃度為1.1-1.3mol/L。

本發明的實施例中碳酸乙烯酯∶碳酸甲乙酯∶碳酸二乙酯的體積比為2∶1∶4；所述六氟磷酸鋰濃度為1.2mol/L。需要指出的是，上述比例(2∶1∶4)或濃度(1.2mol/L)在試驗允許的范圍內調整變化，不會影響本發明的實施例中的有益效果。

本發明還公開了一種鋰離子電池，所述電池包括電解液，由含有活性鋰化合物制備而成的正極極片，以及由含有石墨化碳制備而成的負極極片，所述電解液為上述本發明公開的電解液；所述活性鋰化合物的中位徑為18-19μm，比表面積為0.15-0.25m²/g，所述正極極片的壓實密度為3.7-3.8g/cm³，1C容量發揮為150-170mA/g；所述石墨化碳的中位徑為20-21μm，比表面積為1.6-1.7m²/g，所述負極極片的壓實密度為1.5-1.6g/cm³，1C容量發揮為330-360mA/g。

本發明的實施例中，所述活性鋰化合物的主要成分為鈷酸鋰；所述石墨化碳的主要成分為天然石墨。

由于采用以上技術方案，本發明的有益效果在于：

采用本發明公開的電解液制備的鋰離子電池，解決了電池容量與電池循環性能的矛盾問題，將電池充電截止電壓提高到4.35V，有效的提高了鋰離子電池的容量約15％，并且其充放電循環性能良好，循環300次后容量仍可保持初始容量的90％。另外，本發明的電解液及鋰離子電池能在電池的正極和負極材料表面形成一種致密的鈍化膜，減少了電池在化成時的產氣量，克服了目前常規鋰離子電池充電電壓高于4.2V時由于析氣反應，膨脹影響電池外觀和使用壽命的問題；經過300次循環后，電池厚度變化小于3％，電池外觀幾乎沒有變化，提高了電池的使用壽命。

附圖說明

圖1為本發明實施例中電池在高電壓下(4.35V)的容量-電壓曲線圖；

圖2為本發明實施例中電池在高電壓(4.35V)下充放電的循環次數與容量保持率的曲線圖；

圖3為本發明實施例中電池經過300次循環后，軟包裝鋰離子電池的正面外觀圖；

圖4為本發明實施例中電池經過300次循環后，軟包裝鋰離子電池的側面外觀圖；

圖5為本發明對比例1中電池在常規電壓下(4.2V)的容量-電壓曲線圖；