[發明專利]一種錳酸鋰動力電池高溫用電解液的制備方法

無效

• 申請號: 201310302729.X
• 申請日: 2013-10-23
• 公開（公告）號: CN103715458A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 王任衡;王超;顏果春;齊愛
• 申請（專利權）人: 江西優鋰新材股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及錳酸鋰動力電池技術領域，具體涉及一種錳酸鋰動力電池高溫用電解液的制備方法。

背景技術

汽車工業的迅速發展同時也加劇了能源和環境的危機。據統計，大氣污染的63%來自于燃油汽車，這就促使國家加大對電動汽車和混合動力車研發。近年來，由于鋰離子二次電池有著比較高的能量密度和長的循環壽命，被廣泛的運用在各種便攜式電子產品和通許工具上，同時在電動汽車和儲能設備上也有很重要的應用前景。目前，鋰離子電池正極材料主要有鋰鈷氧化物、鋰鎳氧化物、鋰錳氧化物以及鎳鈷錳三元材料。近年來研究發現以尖晶石錳酸鋰作為正極材料的鋰離子動力電池不但安全性好，而且具有很好的大電流放電特性，電池的循環壽命也比較長；同時，尖晶石錳酸鋰資源豐富、價格低廉，熱穩定性好，耐過充，對環境友好，因此，錳酸鋰作為正極活性物質的鋰離子電池是目前最具競爭力的動力電池之一。然而，錳酸鋰的高溫循環性能并不理想，特別是在高溫55℃條件下其可逆容量衰減劇烈，限制了其應用。要實現大規模的工業化，如作為電動汽車的動力電池，必須克服其高溫環境下的穩定性不好、容量衰減快的缺點。

尖晶石LiMn₂O₄高溫下性能急劇惡化，主要是其在電解液中有溶解性，與水反應產生的HF能夠加速活性物質的溶解。常溫下錳的溶解不大，高溫下錳的溶解成倍增長，一個重要原因是高溫下加速水產生酸的反應，從而使正極失去活性，造成錳酸鋰電池循環性能差。

目前，為改善錳酸鋰高溫性能主要采取以下措施：1)?減小材料的表面積；2)?在材料燒制過程中添加其他離子；3)?材料的表面修飾；4)?通過加入添加劑，開發功能型電解液。功能型電解液的開發目前研究的著眼點在于開發新型的適用于錳酸鋰電池體系的電解液添加劑。

發明內容

本發明的目的是提供一種錳酸鋰動力電池高溫用電解液的制備方法，它通過控制非水有機溶劑比例，加入成膜添加劑、防過充添加劑、控制酸度和水份含量的添加劑等功能添加劑，使之具有優良的高溫循環性能和安全性能。

為了解決背景技術所存在的問題，本發明是采用以下技術方案：它的質量配方比組成為：非水有機溶劑、鋰鹽、高溫添加劑和含占電解液0.1%～5%的成膜添加劑、0.1%～10%的阻燃添加劑、0.1%～10%的防過充添加劑以及0.001%～1%的穩定劑。

所述非水有機溶劑碳酸酯類為碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸丁烯酯（BC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸二丙酯（DPC）、碳酸甲乙酯（EMC）、碳酸甲丙酯（MPC）和碳酸甲丁酯（BMC）中的一種或幾種。

所述鋰鹽為LiPF₆、LiBF₄、LiAsF₆、LiClO₄、LiCF₃SO₃、Li(CF₃SO₃)₂N(LiTFSI)、LiBOB或LiODFB中的一種或兩種以上種組合，含量在0.7M～1.7M。

所述成膜添加劑為碳酸乙烯酯（VC）、碳酸乙烯亞乙酯（VEC）、氟代碳酸乙烯酯(FEC)中的一種或兩種以上組合；高溫添加劑氟磺酸酯類為亞硫酸乙烯酯（ES）、亞硫酸丙烯酯（PS）、亞硫酸丁烯酯（BS）、甲烷二磺酸亞甲酯（MMDS）和1,3-丙磺酸內酯（1,3-PS）中的一種或兩種以上組合；阻燃添加劑為磷酸三甲酯（TMP）、磷酸三苯酯（TMP）、磷酸三丁酯（TBP）和甲基磷酸二甲酯（DMMP）中的一種或幾種；防過充添加劑為環己苯、聯苯、噻吩、呋喃或金屬茂合物中的一種或兩種以上組合；穩定劑為六甲基二硅胺烷、七甲基二硅胺烷、碳酸鋰、亞磷酸三苯酯中的一種或兩種以上。

本發明的制備方法為：室溫下，在充滿氬氣的手套箱中稱取成膜添加劑、非水有機溶劑、高溫添加劑、防過充添加劑、阻燃添加劑、穩定劑、鋰鹽；再將上述各種原料倒入燒杯置于磁力攪拌機上，控制好攪拌速率至鋰鹽完全溶解，各種溶劑混合均勻，得到非水電解液。

本發明通過加入性能優異的成膜添加劑，改善了固體相界面膜（SEI）的性能，同時也能在正極表面成膜，大大降低了材料的溶解，有利于提高電池高溫循環性能；加入防過充的添加劑可以防止電池濫用或保護電路失效時的安全性；通過加入阻燃添加劑保證電池遭遇意外情況的安全性；而穩定劑的加入能夠協同鋰鹽的分解和酸度的升高。多種功能添加劑的加入，對于提高錳酸鋰動力電池的安全性、高溫循環性能起到協同效應。

附圖說明：