[發(fā)明專利]鈦酸鋰電池及其電解液

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310227365.3
• 申請(qǐng)日: 2013-06-08
• 公開（公告）號(hào): CN103326065A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘開富;閆傳苗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧德新能源科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/0567
• 分類號(hào): H01M10/0567;H01M10/0525
• 代理公司: 北京五洲洋和知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11387
• 代理人: 張向琨;劉春成

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，尤其涉及一種鈦酸鋰電池及其電解液。

背景技術(shù)

鈦酸鋰作為一種鋰離子電池負(fù)極材料，由于是零應(yīng)變材料，具有循環(huán)性能良好、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，因此其在鋰離子電池中具有很好的應(yīng)用前景。當(dāng)鈦酸鋰作為負(fù)極材料時(shí)，在常溫下其循環(huán)壽命可達(dá)20000次以上。此外，鈦酸鋰還具有放電電壓平穩(wěn)、倍率性能優(yōu)越、電壓平臺(tái)高、不會(huì)產(chǎn)生析鋰現(xiàn)象等優(yōu)點(diǎn)，因此具有很高的安全性，在電動(dòng)汽車中具有很大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。然而不足的是由于鈦酸鋰在高溫會(huì)導(dǎo)致電解液分解，產(chǎn)生較多的氣體，因此鈦酸鋰作為負(fù)極材料的電池其高溫循環(huán)性能和存儲(chǔ)性能較差。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于背景技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種鈦酸鋰電池及其電解液，其能減少鈦酸鋰電池的產(chǎn)氣，進(jìn)而提高鈦酸鋰電池的高溫存儲(chǔ)與循環(huán)性能。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供了一種鈦酸鋰電池電解液，其包括鋰鹽﹑非水溶劑以及R-CO-CH=N₂結(jié)構(gòu)化合物的添加劑，其中R為C1～C8的烷基或苯基。

在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供了一種鈦酸鋰電池，其包括：正極極片；負(fù)極極片，含有的負(fù)極活性物質(zhì)為純的鈦酸鋰、摻雜的鈦酸鋰或表面包覆的鈦酸鋰；隔膜，間隔于相鄰正負(fù)極片之間；以及電解液；所述電解液為根據(jù)本發(fā)明第一方面的所述的鈦酸鋰電池電解液。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明提供的鈦酸鋰電池電解液能夠抑制鈦酸鋰電池在高溫下的產(chǎn)氣反應(yīng)，提高了鈦酸鋰電池的高溫循環(huán)性能和存儲(chǔ)性能。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明鈦酸鋰電池及其電解液以及實(shí)施例。

首先說明根據(jù)本發(fā)明第一方面的鈦酸鋰電池電解液。

根據(jù)本發(fā)明第一方面的鈦酸鋰電池電解液包括鋰鹽﹑非水溶劑以及R-CO-CH=N₂結(jié)構(gòu)化合物的添加劑，其中R為C1～C8的烷基或苯基。R-CO-CH=N₂結(jié)構(gòu)化合物的結(jié)構(gòu)式如下：

研究發(fā)現(xiàn)水含量的大小對(duì)鈦酸鋰電池的產(chǎn)氣量有著至關(guān)重要的影響，當(dāng)水含量增多時(shí)，產(chǎn)氣量會(huì)隨著水含量的增加而急劇的增加。因此，如何降低鈦酸鋰顆粒的水含量，對(duì)鈦酸鋰電池的高溫存儲(chǔ)與高溫循環(huán)性能等具有至關(guān)重要的影響。

本發(fā)明第一方面的鈦酸鋰電池電解液中所含有R-CO-CH=N₂結(jié)構(gòu)化合物的添加劑可有效去除負(fù)極極片中鈦酸鋰的水分，從而減少了產(chǎn)氣量，極大地降低了高溫存儲(chǔ)時(shí)的膨脹，提高了鈦酸鋰電池高溫循環(huán)壽命。

由于鈦酸鋰容易吸水，使得鈦酸鋰顆粒表面存在有Ti-OH且羥基難以通過常規(guī)加熱烘烤的方法來徹底去除，羥基的存在往往會(huì)促使一些催化反應(yīng)的發(fā)生，導(dǎo)致了鈦酸鋰在電解液中的產(chǎn)氣現(xiàn)象。在本發(fā)明中，R-CO-CH=N₂結(jié)構(gòu)化合物與鈦酸鋰顆粒表面的Ti-OH鍵發(fā)生水解反應(yīng)，而生成了R-CO-CH₂-O-Ti-鍵，去除了Ti-OH中的羥基，有效地避免因羥基存在而發(fā)生的一些催化反應(yīng)，進(jìn)一步提高了鈦酸鋰電池的高溫存儲(chǔ)和高溫循環(huán)性能。

在根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的鈦酸鋰電池電解液中，烷基可為鏈烷基或環(huán)烷基。

在根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的鈦酸鋰電池電解液中，R-CO-CH=N₂結(jié)構(gòu)化合物可包括重氮甲基酮CH₃-CO-CH=N₂、重氮苯基酮C₆H₅-CO-CH=N₂、重氮乙基酮CH₃CH₂-CO-CH=N₂、重氮環(huán)丙基酮(CH₂)₃-CO-CH=N₂、重氮正辛基酮CH₃(CH₂)₇-CO-CH=N₂。

在根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的鈦酸鋰電池電解液中，所述R-CO-CH=N₂結(jié)構(gòu)化合物在電解液中的質(zhì)量百分含量為0.001%～5%。當(dāng)質(zhì)量百分含量低于0.001%時(shí)，添加劑的量不足以全部除去其中的水分（即Ti-OH中的羥基）；當(dāng)添加劑的量高于5%時(shí)，可能會(huì)引起鈦酸鋰電池的安全問題。優(yōu)選地，所述R-CO-CH=N₂結(jié)構(gòu)化合物在電解液中的質(zhì)量百分含量為0.01%～3%；更優(yōu)選地，所述R-CO-CH=N₂結(jié)構(gòu)化合物在電解液中的質(zhì)量百分含量為0.1%。