[發(fā)明專利]一種高功率鋰離子電池電解液

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210205620.X
• 申請日: 2012-06-21
• 公開（公告）號: CN102769148A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王明強(qiáng);楊勇;王海麗
• 申請（專利權(quán)）人: 新鄉(xiāng)市盛林能源有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0568;H01M10/0569
• 代理公司: 新鄉(xiāng)市平原專利有限責(zé)任公司 41107
• 代理人: 于兆惠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高功率鋰離子電池電解液。

背景技術(shù)

近些年來，全球的能源、資源日漸緊張，環(huán)境污染問題也日益突出，各國都在大力發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)。當(dāng)前，電動汽車逐漸代替燃油汽車也是社會發(fā)展的必然趨勢，因此研究和開發(fā)高效、方便和安全無污染的新型能源成了當(dāng)今社會研究的熱點課題。鋰離子電池作為一種新型的二次電池，由于其具有高能量密度和功率密度、無記憶效應(yīng)、工作電壓高、循環(huán)性能好、負(fù)載能力強(qiáng)、安全性能好和無環(huán)境污染等諸多優(yōu)點，在便攜電子設(shè)備、電動交通動力電源、電動工具、大型儲能、軍事和航天等很多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

鋰離子二次電池電解液是鋰離子二次電池的重要組成部分，承擔(dān)著正負(fù)極之間的電荷傳輸，它對電池的容量、倍率性能、循環(huán)效率、工作溫度范圍和安全性能起著至關(guān)重要的作用。鋰離子二次電池電解液一般包括電解質(zhì)鹽、高純的非水有機(jī)溶劑和添加劑。電解質(zhì)鹽關(guān)系著鋰二次電池電解液的離子電導(dǎo)率和電極鈍化膜的形成。有機(jī)溶劑和添加劑構(gòu)成鋰二次電池的溶劑，一般由具有較高介電常數(shù)的基體溶劑與較低粘度的有機(jī)溶劑相溶，再添加必要的添加劑而組成。

目前市場上的大部分鋰離子電池電解液中含有的溶劑不能很好地形成穩(wěn)定的固體電解質(zhì)相界面膜，在電池使用過程中隨著溶劑化的鋰離子一起嵌到石墨層間，然后在石墨電極材料表面發(fā)生分解使石墨層剝離，導(dǎo)致鋰離子電池的倍率性能變差和循環(huán)性能逐漸下降。上述問題導(dǎo)致鋰離子電池不能很好地應(yīng)用在動力電池領(lǐng)域中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以很好地支持高功率動力電池進(jìn)行大電流充放電的高功率鋰離子電池電解液，使用該電解液制備的鋰離子電池具有優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)性能，并且可以有效防止使用三元高鎳材料的電池發(fā)生氣脹。

本發(fā)明的所采用的技術(shù)方案是：一種高功率鋰離子電池電解液，包括電解質(zhì)鹽、非水有機(jī)溶劑和添加劑，其特征在于：所述的電解質(zhì)鹽由A和B組成，其中A為六氟磷酸鋰，B為雙乙酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰或它們的混合物；所述的非水有機(jī)溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸丙烯酯的混合物；所述的添加劑為全氟代的亞硫酸乙烯酯衍生物、碳酸亞乙酯和環(huán)狀羧酸酯-丁內(nèi)酯的混合物。

本發(fā)明所述的高功率鋰離子電池電解液，其特征在于：所述的電解質(zhì)鹽的組成質(zhì)量百分含量分別為：六氟磷酸鋰占60%?~?90%，雙乙酸硼酸鋰或二氟草酸硼酸鋰或雙乙酸硼酸鋰與二氟草酸硼酸鋰的混合物占10%?~40%。

本發(fā)明所述的高功率鋰離子電池電解液，其特征在于：所述的非水有機(jī)溶劑的組成質(zhì)量百分含量分別為：碳酸乙烯酯占30%?~?60%，碳酸二甲酯占10%?~?20%，碳酸丙烯酯占20%?~?60%。

本發(fā)明所述的高功率鋰離子電池電解液，其特征在于：所述的添加劑的組成質(zhì)量百分含量分別為：全氟代的亞硫酸乙烯酯衍生物占40%?~?60%，碳酸亞乙酯占15%?~?25%，環(huán)狀羧酸酯-丁內(nèi)酯占15%?~?45%。

其中，全氟代的亞硫酸乙烯酯衍生物的結(jié)構(gòu)式如下：

?

在上述結(jié)構(gòu)式中，R₁和R₂分別為碳原子數(shù)為1?~?10的全氟代碳鏈。

本發(fā)明所述的高功率鋰離子電池電解液，其特征在于:?以非水有機(jī)溶劑和添加劑的總體質(zhì)量為100%計算，所述電解液中的各組分及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別如下：

有機(jī)溶劑：50%?~?96%

添加劑：4%?~?50%

電解質(zhì)鹽在電解液中的摩爾濃度為0.6?~?1.4?mol/L。

本發(fā)明所述的高功率鋰離子電池電解液，其特征在于優(yōu)選電解液組成為：電解質(zhì)鹽為六氟磷酸鋰和二氟草酸硼酸鋰；非水有機(jī)溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸丙烯酯的混合物；添加劑為全氟代的亞硫酸乙烯酯衍生物、碳酸亞乙酯和環(huán)狀羧酸酯-丁內(nèi)酯的混合物。優(yōu)選以非水有機(jī)溶劑和添加劑的總體質(zhì)量為100%計算，其中各組分及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)如下：

碳酸乙烯酯：25%

碳酸二甲酯：18%

碳酸丙烯酯：35%

全氟代的亞硫酸乙烯酯衍生物：11%

碳酸亞乙酯：3%?

環(huán)狀羧酸酯-丁內(nèi)酯：8%

電解質(zhì)鹽為六氟磷酸鋰和二氟草酸硼酸鋰，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為60%和40%，在電解液中的摩爾濃度為1?mol/L。