[發明專利]一種磷酸鐵鋰電池的低溫電解液及其制備方法

在審

• 申請號: 201410410350.5
• 申請日: 2014-08-14
• 公開（公告）號: CN105406120A
• 公開（公告）日: 2016-03-16
• 發明（設計）人: 姜翠平;谷秀娟;岳蒙蒙;梁振洋
• 申請（專利權）人: 山東鴻正電池材料科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及鋰離子電池用電解液，具體地說，涉及一種用于以磷酸鐵鋰為正極材料的鋰離子電池低溫用電解液。

背景技術

隨著能源問題日益受到關注，新能源替代成為當今的熱門話題之一，而鋰離子電池自誕生并被商品化以來，由于其優越的性能，已經被用作驅動電源廣泛應用在筆記本電腦、手機、數碼相機、mp3播放器等小型電子設備和醫療器械中。磷酸鐵鋰電池則是鋰離子電池中受到關注最多的類別之一。其具有壽命長、使用安全、可大電流快速充電、耐高溫、容量大、無記憶效應、體積小、重量輕和綠色環保等多方面特點，但磷酸鐵鋰電池也有不足之處即電子電導率相對較低，尤其是低溫電導率，嚴重影響電池低溫性能。針對該缺點，各大公司及科研機構都做了大量細致的工作，例如：制備納米級顆粒，增大比表面積，表面包覆改性等；但未能從根本上解決磷酸鐵鋰電池低溫性能差的問題。如何提高鋰離子電池在低溫下的放電性能，一直是鋰離子電池領域的研究工作者持續努力的方向。

發明內容

本發明的目的是解決磷酸鐵鋰電池低溫性能差的問題，提供一種用于以磷酸鐵鋰為正極材料的鋰離子電池低溫用電解液。其特性在于，還包括低溫添加劑硫酸丙烯酯的加入，改善鋰離子電池負極固體相界面膜(SEI膜)的結構，提高鋰離子電池的低溫性能。

具體技術方案如下：

一種用于以磷酸鐵鋰為正極材料的鋰離子電池低溫用電解液，其特征在于，所述電解液含有70～90％(重量)碳酸酯類化合物、3～20％(重量)各種功能添加劑、11％～17％(重量)六氟磷酸鋰。

上述碳酸酯類化合物是碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丁酯(DBC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)和碳酸乙丁酯(EBC)中的一種或其中多種的混合物。

上述各種功能添加劑是成膜添加劑、高溫添加劑、低溫添加劑、穩定添加劑組合。其中成膜添加劑為碳酸亞乙烯酯(VC)或碳酸乙烯亞乙酯(VEC)；高溫添加劑為1，3-丙烷磺內酯或1，4-丁烷磺內酯；低溫添加劑為硫酸丙烯酯；穩定添加劑為六甲基二硅胺烷、七甲基二硅胺烷、亞磷酸三苯酯、亞磷酸三甲酯中的多種組合。所述添加劑中，成膜添加劑添加量0.5～4％，高溫添加劑添加量0.5～3％、低溫添加劑添加量0.5～6％、穩定性添加劑添加量0.001～0.5％。

本發明的優點是：

在上述的低溫電解液配方中，通過優化已選溶劑的組成來提高六氟磷酸鋰的溶解度和解離度，使其電導率能夠得到更好的提高；通過加入成膜添加劑，使其能夠在首次化成時形成優良的SEI膜，提高電解液與負極的兼容程度，改善電池循環效率和可逆容量，從而提高電池的使用壽命；通過高溫添加劑的加入，改善SEI構造，抑制電池初始容量下降，增大初始放電容量，減少高溫放置后電池膨脹，提高電池充放電性能及循環次數，使其高溫下仍可保持優秀的性能；通過低溫添加劑改善鋰離子電池負極固體相界面膜(SEI膜)的結構，使其形成緊密結構層但又不增加阻抗，能阻止電解液進一步分解，提高電解液的低溫性能和循環壽命，使其具有優良的低溫性能；通過穩定添加劑的加入，改善電池整體穩定性，提高電池整體的時間壽命。

上述低溫電解液可采用下述方法制備：首先按比例稱取各種低水分高純原料(即各種有機溶劑、添加劑和鋰鹽)；然后將各種有機溶劑和鋰鹽放入容器(例如燒杯、錐形瓶或小反應釜等)中，并進行充分攪拌或振蕩，使鋰鹽完全溶解，且各種原料均勻混合，形成了穩定的非水電解液。以上各種原料加入容器沒有順序限制。

具體實施方式

實施例1

制備電解液：在室溫下，通有干燥空氣(水分＜20PPM)的手套箱中，用電子天平精確稱量原料碳酸乙烯酯25.6克、碳酸二甲酯25.6克、碳酸甲乙酯25.6克、碳酸乙烯亞乙酯2.5克、1，3-丙烷磺內酯4克、硫酸丙烯酯3.5克、六甲基二硅胺烷0.05克、亞磷酸三甲酯0.15克和六氟磷酸鋰13克；然后將上述各種原料加入帶磨口的錐型瓶中，并攪拌至六氟磷酸鋰完全溶解，且各有機溶劑混合均勻，得到100克非水電解液。

實施例2

本實施例制備方法與實施例1相同，只是所用原料為碳酸乙烯酯26.25克、碳酸二甲酯26.25克、碳酸二乙酯26.25克、碳酸乙烯亞乙酯2.70克、1，4-丁烷磺內酯3.10克、硫酸丙烯酯2.20克、七甲基二硅胺烷0.03克、亞磷酸三苯酯0.12克和六氟磷酸鋰13克。

實施例3