[發明專利]鋰離子電池用電解液及含該電解液的鋰離子電池

有效

• 申請號: 201210210562.X
• 申請日: 2012-06-25
• 公開（公告）號: CN102694207A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 劉云建;劉三兵;朱廣燕;翟麗娟;陳效華
• 申請（專利權）人: 奇瑞汽車股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 羅建民;鄧伯英

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種鋰離子電池用電解液及含該電解液的鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池由于其能量密度高，循環性能好，綠色環保無污染等優點得到了廣泛的應用，并且成為電動汽車和混合電動車的首選動力電池。隨著電動汽車和混合電動車的逐步發展，對鋰離子電池的性能提出了更高的要求，需要其具有能量密度高，安全性好，低溫性能好等優點。

目前傳統的鋰離子電池，例如錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池、三元電池都因為各自的缺陷而很難滿足電動汽車和混合電動車對鋰離子電池的要求。例如，上述傳統的鋰離子電池由于其比能量較低（一般低于120Wh/Kg），很難滿足電動汽車對鋰離子電池能力密度的要求。因此很有必要開發新的能量密度高，循環性能好，安全性能好的鋰離子電池。

而由LiNi_0.5Mn_1.5O₄材料制備的鋰離子電池由于其工作電壓高（4.7V），能量密度高(>150Wh/Kg)而受到人們的關注。但是在使用由該材料制備的鋰離子電池的過程中人們發現，由于其充放電電壓較高，普通的電解液分解較為嚴重，因此出現嚴重的氣脹現象，因此也影響了其應用和發展。

發明內容

本發明的目的是解決現有鋰離子電池的氣脹問題，提供一種能有效防止鋰離子電池在充放電過程中出現氣脹的電解液。

解決本發明技術問題所采用的技術方案是一種鋰離子電池用電解液，包括溶劑、鋰鹽和添加劑，以溶劑和添加劑的質量之和為100%計，溶劑的質量分數為90-95%，所述鋰鹽在所述電解液中的物質的量濃度為0.9-1.4mol/L，所述的添加劑為硫酸亞乙酯和亞硫酸丙烯酯中的一種或兩種。

其中，本發明的鋰離子電池用電解液可通過將各原料直接混合得到。

優選的是，所述的鋰鹽選自六氟磷酸鋰、二草酸硼酸鋰中的一種或兩種。

優選的是，所述的溶劑選自碳酸乙烯酯、二乙基碳酸酯、二甲基碳酸酯、乙基甲基碳酸酯和氟代碳酸乙烯酯中的至少兩種。

優選的是，所述的溶劑選自碳酸乙烯酯、二乙基碳酸酯、二甲基碳酸酯、乙基甲基碳酸酯和氟代碳酸乙烯酯中的三種。

優選的是，所述的溶劑為以下組分中的任意三種：碳酸乙烯酯25-30%，二乙基碳酸酯25-40%，二甲基碳酸酯30-35%，乙基甲基碳酸酯35-40%，氟代碳酸乙烯酯30-35%，其中各組分的含量是相對于溶劑和添加劑的質量之和的質量分數。

優選的是，所述的溶劑組成為：碳酸乙烯酯30%、二乙基碳酸酯30%、氟代碳酸乙烯酯35%；

所述添加劑組成為：硫酸亞乙酯2%、亞硫酸丙烯酯3%；

其中以上各組分的含量是相對于溶劑和添加劑的質量之和的質量分數。

優選的是，所述鋰鹽為六氟磷酸鋰和二草酸硼酸鋰，其中所述的六氟磷酸鋰的物質的量濃度為0.5-0.8mol/L，所述的二草酸硼酸鋰的物質的量濃度為0.4-0.6mol/L。

上述技術方案中選擇高介電常數低粘度的溶劑，以保證電解液中鋰鹽的有效溶解及電極表面固體電解質界面（SEI）膜的穩定形成。

上述技術方案中添加劑硫酸亞乙酯（DTD）和亞硫酸丙烯酯（PS）在充放電過程中，能夠很好地吸收電極中所夾帶的水分，在負極表面形成厚實的固體電解質界面（SEI）膜，并且能夠抑制電極液在高壓下的分解。這樣能夠很好地解決由于水分和電解液分解引起的電池氣脹現象，從而抑制由氣脹引起的電池厚度增加。

上述技術方案中鋰鹽采用六氟磷酸鋰和二草酸硼酸鋰相混合，能降低氟化氫（HF）的分解析出量，這樣不僅能夠很好地解決由于水分和電解液分解所引起的電解液酸度的增加，而且抑制了正極材料的溶解，提升了正極材料的放電容量和能量密度。

由于鋰離子電池使用本發明的提供的電解液，能有效防止鋰離子電池在充放電過程中出現氣脹現象。

本發明所解決解決問題還包括，針對現有鋰離子電池的在充放電過程中發生氣脹，能量密度低，循環性能差等問題，提供一種能有效防止在充放電過程中出現氣脹，能量密度高，循環性能好的鋰離子電池。

解決本發明上述問題所采用的技術方案是一種鋰離子電池，包括正極材料、負極材料和電解液，所述的電解液為上述的鋰離子電池用電解液。

優選的是，所述的正極材料由以下質量分數的物質組成：91-94%的LiNi_0.5Mn_1.5O₄，2-4%的導電劑，4-5%的聚偏氟乙烯，所述的質量分數是相對于正極材料總質量的質量分數；