[發明專利]一種鋰離子電池電解液及含該電解液的鋰電池

有效

• 申請號: 201410056500.7
• 申請日: 2014-02-19
• 公開（公告）號: CN103762382A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 李兵;丁傳記;陳順東;張云鳳;劉超;王少凱;任杰;孫全勝;李亞妮;謝龍;洪洋;熊良平
• 申請（專利權）人: 安徽安凱汽車股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0568
• 分類號: H01M10/0568;H01M10/0525
• 代理公司: 合肥天明專利事務所 34115
• 代理人: 汪貴艷

技術領域

本發明涉及電動汽車電源設備技術領域，具體涉及一種鋰離子電池的電解液和用該電解液制成的鋰電池。

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背景技術

為了減少城市汽車的污染排量，實現新能源汽車的發展戰略，發展電動汽車是當前重中之重。動力電池是給電動汽車提供動力的基本能源之一，鋰離子電池是目前市場上用量最廣、也是較為可靠的動力電池。目前，動力鋰電池用的電解液通常是碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）或其他液體有機碳酸酯的一種或幾種的混合液。鋰電池在首次充放電時，電解液和負極材料在固液相間層面上發生反應，形成一層覆蓋于電極材料表面的界面鈍化膜（solid?electrolyte?interface，以下簡稱SEI膜）。由于SEI膜具有有機溶劑不溶性，并且溶劑分子和電子不能通過該膜，Li⁺可以自由的嵌入和脫出，避免了因溶劑分子共嵌入對電極材料的破壞，因而大大提高了電極的循環使用壽命。SEI膜的主要成分有Li₂CO₃、LiOH、Li₂O和(CH₂OCO₂Li)₂等。然而，鋰離子電池在溫度較高時SEI膜不穩定，嚴重影響了動力鋰電池的充放電循環使用壽命；同時SEI膜在形成過程中會產生乙烯或丙烯等氣體，使電池發生臌脹，影響了電池的安全使用，其氣體產生的反應原理為：

2EC+2e^-+2?Li⁺→(CH₂OCO₂Li)₂+CH₂=CH₂↑

2PC+2e^-+2?Li⁺→CH3CH?(OCO₂Li)CH₂(OCO₂Li)+CH₃CH=CH₂↑

由于SEI膜是通過鋰鹽沉積形成的，而鋰鹽晶體之間作用力較小，造成高溫下SEI膜不穩定；另外，由于鋰電池在首次充放電時有機碳酸酯液體被還原產生乙烯或丙烯等小分子的烯烴，從而產生氣體。因此，通過增加SEI膜的鋰鹽晶體之間的作用力能夠提高SEI膜的熱穩定性，同時有機碳酸酯在被還原時不產生揮發性氣體，能夠減少電池產生臌脹，提高電池的安全性能。

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發明內容

本發明就是解決現有鋰離子電池電解液的不足，提供一種鋰離子電池的電解液及含該電解液的鋰電池，以增加SEI膜的熱穩定性，延長鋰離子電池在高溫下充放電循環使用壽命，同時避免了SEI膜在形成過程中氣體的產生，減少電池產生臌脹，提高電池的安全性能。

為了達到上述效果，本發明的技術方案為：一種鋰離子電池電解液，所述電解液由有機碳酸酯類和碳酸羥基苯烯烴酯組成，所述碳酸羥基苯烯烴酯溶解于有機碳酸酯類，其質量占電解液總質量的0.1-2%。

進一步，所述有機碳酸酯類為碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸甲乙酯（EMC）、碳酸二乙酯（DEC）中至少一種。

進一步，所述碳酸羥基苯烯烴酯為碳酸二羥基苯乙烯酯、碳酸一羥基苯乙烯酯中至少一種。

本發明的另一個目的是提供一種含有上述鋰離子電池電解液的鋰電池，所述鋰電池制成后先放置48-60小時，使碳酸羥基苯烯烴酯充分吸附在鋰電池的石墨碳電極上，再以0.01-0.02C充放電后在35-40℃下老化72-78小時。

本發明的電池工作原理是：利用鋰電池石墨負極易吸附苯環等芳香類化合物，在鋰電池注入電解液后，放置48-60小時，使石墨負極表面充分吸附碳酸羥基苯烯烴酯，然后首次用0.01-0.02C電流對電池充放電，因碳酸羥基苯烯烴酯吸附在石墨負電極表面，因此在充放電時，碳酸羥基苯烯烴酯被還原生成有機鋰鹽，反應式如下：?

2(HO)_m-(C₆H_n)-CH=CH-OCO₂H+2e^-+2Li⁺→(HO)_m-(C₆H_n)-CH(OCO₂Li)CH₂?(OCO₂Li)+?(HO)_m-(C₆H_n)-CH=CH₂