[發明專利]一種非水性二次鋰電池用電解液

無效

• 申請號: 201110067991.1
• 申請日: 2011-03-22
• 公開（公告）號: CN102332607A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 冼海燕;何麗萍;許瑞
• 申請（專利權）人: 東莞新能源科技有限公司;東莞新能源電子科技有限公司;寧德新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0569
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 曹玉平

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，特別涉及一種非水性二次鋰電池用電解液。

背景技術

隨著電子產品在人們日常生活的普及，鋰離子電池以其環保，能量密度高，重量輕，安全等優勢在民用電源上得到廣泛應用。同時用戶對電池能量密度及其使用時間及使用環境溫度也提出了越來越高的要求。

目前，非水性二次鋰電池用電解液，通常采用含有環狀碳酸酯和一種線性碳酸酯的有機溶劑，環狀碳酸酯包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)，線性碳酸酯包括碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)或當中的任幾種組成的溶劑體系，以六氟磷酸鋰為電解質。為了改善電解液的相關電化學性能，往往加入系列的添加劑。如在電解液添加劑中單獨加入腈類(NC-R-CN)添加劑，可以提高電池的高溫存儲性能，但是會影響電池的容量；如在電解液添加劑中單獨加入碳酸亞乙烯酯(VC)添加劑，提高了電池的高溫循環性能，但低溫循環性能差；如在電解液添加劑中單獨加入氟代碳酸乙烯酯(FEC)添加劑，可以延長電池的循環壽命，但電池高溫存儲時會發生脹氣現象；如在電解液添加劑中單獨加入1，3-丙烷磺內酯(PS)添加劑，可以提高電池的高溫循環性能，但低溫性能變差；如美國專利US?7078132，在其電解液中添加添加劑FB和VC，以提高其高溫循環性能，但存在低溫析鋰的風險。

在提高能量密度電池開發中，正極一般使用鈷酸鋰(LiCoO₂)，負極一般使用高石墨化石墨材料，但高石墨化石墨材料對電解液的匹配難以同時達到高溫存儲性能、低溫性能以及循環性能的較佳效果，通常存在高溫存儲脹氣及循環壽命等問題，為解決上述問題，對電解液提出了一些解決方案。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，而提供一種高溫性能及循環性能優良的二次鋰離子電池用電解液。

為了實現上述發明目的，提供下面所述的解決方案。

一種非水性二次鋰電池用電解液，采用含有至少一種環狀碳酸酯和一種線性碳酸酯的有機溶劑，所述的環狀碳酸酯包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)，線性碳酸酯包括碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)或當中的任幾種組成的溶劑體系，以六氟磷酸鋰為電解質，同時添加腈類(NC-R-CN)，其中R為烷基，C在2～6之間，碳酸亞乙烯酯(VC)，氟代碳酸乙烯酯(FEC)，1，3-丙烷磺內酯(PS)添加劑，所述的添加劑腈類(NC-R-CN)的含量在0.5wt％～5.0wt％，VC的含量在0.5wt％～2.0wt％，FEC的含量在1.0wt％～10.0wt％，PS的含量在1.0wt％～5.0wt％，上述的含量均為占電解液的重量百分比。

相對于現有技術而言：

通過同時加入四種添加劑：腈類(NC-R-CN)，其中R為烷基，C在2～6之間，碳酸亞乙烯酯(VC)，氟代碳酸乙烯酯(FEC)，1，3-丙烷磺內酯(PS)添加劑，并調整其在電解液中的含量，其中NC-R-CN的含量在0.5～5.0wt％之間，VC的含量在0.5～2.0wt％，FEC的含量在1.0～10.0wt％，PS的含量在1.0～5.0wt％。其中FEC的加入可以提高電解液對極片的浸潤性，并能在電池的首次充電參與SEI膜的形成，使電池的循環性能得到進一步的提高。但對電池的高溫性能會有較大影響，導致電池的高溫存儲性能變差。因此加入的腈類添加劑保護正極材料，其-CN鍵在充放電過程中，能通過與過渡金屬離子形成絡合物而使正極表面的結構更穩定，從而在高溫高壓下可進一步阻止電解液對正極的氧化反應。同時加入PS的效果更好，PS的作用可在FEC之前發揮功效，在正負極表面形成致密的保護膜，但其使用量不宜過高(1.0～5.0wt％最合適)，否則會對電池的低溫性能造成較大影響。VC的作用在正負極表面形成保護膜，但其使用量不宜過高(0.5～2.0wt％最合適)，否則會影響電池的低溫性能。本發明中通過選取并調整FEC，VC，PS和腈類添加劑的合適含量來改善電池的高溫及循環性能。

作為本發明的一種改進，所述的有機溶劑為含有碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲乙酯(EMC)，其中EC含量在10wt％～50wt％，DEC含量在20wt％～60wt％，EMC含量在5wt％～35wt％。