專利名稱：含氟碳表面活性劑的電解液以及鋰離子電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子電解液以及包含該電解液的鋰離子電池。
背景技術(shù)：
鋰離子電池由于具有工作電壓高、比能量密度大、循環(huán)壽命長、自放電率低、無記憶效應(yīng)以及環(huán)境污染小等優(yōu)點，首先在移動通訊設(shè)備、移動電子設(shè)備等領(lǐng)域獲得了巨大的成功。目前正在向大型儲能設(shè)備、電動汽車領(lǐng)域擴張。近年來，由于能源危機，尤其是溫室氣體排放所導(dǎo)致的氣候變暖問題，使用低排放的環(huán)保能源已經(jīng)成為了迫切要求。因此，近年來，太陽能、風能等清潔能源的開發(fā)與利用得到了長足的發(fā)展。然而，太陽能、風能發(fā)電等都是不穩(wěn)定的能源，實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電的前提是解決儲能的問題；電動汽車因排放低(或零排放)、較高的能量轉(zhuǎn)換效率等優(yōu)點，其研究和應(yīng)用獲得了巨大進展。全球范圍內(nèi)的新能源戰(zhàn)略為動力鋰離子電池的發(fā)展提供了一個前所未有的平臺。無論是儲能電池還是電動汽車用動力鋰離子電池，都要求具備在較寬的溫度范圍內(nèi)工作的能力。鋰離子電池普遍存在低溫下(o°c以下)電化學(xué)容量、能量密度急劇衰減的問題，是其應(yīng)用的主要障礙之一。磷酸鐵鋰具有長循環(huán)壽命、高安全性以及較高的理論電化學(xué)容量而成為了電動汽車用鋰離子電池、儲能電池的理想正極材料。然而，磷酸鐵鋰電池低溫下電化學(xué)性能發(fā)揮問題較其它鋰離子電池更為嚴重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明第一目的在于提供一種鋰離子電池電解液，該電解液的低溫性能更好。本發(fā)明第二目的在于提供一種鋰離子電池，該電池低溫性能更好。本發(fā)明實施例提供的一種離子電池電解液，包括電解質(zhì)鋰鹽、溶劑、氟碳表面活性劑，其中，所述氟碳表面活性劑的化學(xué)式為CmF2m+1CH20(C2H4O)n-R,所述R為氫、甲基、甲酰基、苯甲?；琺為4至18的任一整數(shù)，η值為2至20的任
一整數(shù)?？蛇x地，所述氟碳表面活性劑占所述電解液的質(zhì)量分數(shù)為0. 01-2%。可選地，所述電解質(zhì)鋰鹽選自LiC104、LiPF6, LiCF3S03、LiN(CF3SO2)2的一種或任意幾種。可選地，所述溶劑由如下化合物的一種或任意幾種按一定比例混合而成碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙烯酯、碳酸甲丙酯、 碳酸亞乙烯酯、Y-丁內(nèi)酯、碳酸乙二醇酯、碳酸丙二醇酯、碳酸丁二醇酯、乙酸甲酯、丙酸甲酯、環(huán)丁砜、四氫呋喃。本發(fā)明實施例提供的一種離子電池，殼體、在所述殼體內(nèi)的電解液、以及浸泡在所述電解液中的電芯；其特征是，所述電解液包括電解質(zhì)鋰鹽、溶劑、氟碳表面活性劑；其中，所述氟碳表面活性劑的化學(xué)式為CmF2m+1CH20(C2H4O)n-R,所述R為氫、甲基、甲?；?、苯甲酰基，m為4至18的任一整數(shù)，η值為2至20的任
一整數(shù)?？蛇x地，所述氟碳表面活性劑占所述電解液的質(zhì)量分數(shù)為0. 01-2%?？蛇x地，所述電解質(zhì)鋰鹽選自LiC104、LiPF6, LiCF3S03、LiN(CF3SO2)2的一種或任意幾種?？蛇x地，所述溶劑由如下化合物的一種或多種按一定比例混合而成碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙烯酯、碳酸甲丙酯、 碳酸亞乙烯酯、Y-丁內(nèi)酯、碳酸乙二醇酯、碳酸丙二醇酯、碳酸丁二醇酯、乙酸甲酯、丙酸甲酯、環(huán)丁砜、四氫呋喃。由上可見，應(yīng)用本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)鋰離子電池低溫性能問題主要受電解液控制，而電解液性能一方面決定了鋰離子在電解質(zhì)中的擴散速度，另一方面還強烈影響負極表面SEI膜的形成以及組分，同時也影響液-固界面接觸阻抗。因此，調(diào)整電解液的配方是改善鋰離子電池低溫性能的主要途徑之一。
具體實施例方式下面將結(jié)合具體實施例來詳細說明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實施例以及說明用來解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。實施例1 本實施提供的一種鋰離子電解液，其主要包括電解質(zhì)鋰鹽、溶劑、氟碳表面活性齊U，其中，該電解質(zhì)鋰鹽、溶劑可以但不限于選用現(xiàn)有技術(shù)中的鋰鹽、溶劑。比如可以選用LiC104、LiPF6、LiBF4、LiCF3S03、LiN(CF3S02)2 其中的一種或者至少二種按照一定的比例混合作為鋰鹽。選用碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙烯酯、碳酸甲丙酯、碳酸亞乙烯酯、Y-丁內(nèi)酯、碳酸乙二醇酯、碳酸丙二醇酯、碳酸丁二醇酯、乙酸甲酯、 丙酸甲酯、環(huán)丁砜、四氫呋喃的一種或者至少兩種按照一定的比例混合作為溶劑。在本實施例中的氟碳表面活性劑在本實施例電解液中所占的質(zhì)量百分比為 0. 01-2%。氟碳表面活性劑的化學(xué)式可以但不限于為CmF2m+1CH20 (C2H4O)n-R,其中，R為氫、甲基、甲?；?、苯甲酰基，m可以為4至18的任一整數(shù)，η可以為2至 20的任一整數(shù)。本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)鋰離子電池低溫性能問題主要受電解液控制，而電解液性能一方面決定了鋰離子在電解質(zhì)中的擴散速度，另一方面還強烈影響負極表面 SEI膜的形成以及組分，同時也影響液-固界面接觸阻抗。因此，調(diào)整電解液的配方是改善鋰離子電池低溫性能的主要途徑之一。以下，將通過實施例2-6、比較例對本發(fā)明進行更詳細的描述，但是本發(fā)明并不僅僅限于如下實施例。
實施例2 在充滿氬氣的手套箱內(nèi)，將碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸酯(DEC)按照質(zhì)量比1 1 1的比例混合，做成溶劑。然后將LiPF6溶解在上述溶劑中，物質(zhì)的量的濃度為lmol/L。再向溶液中加入質(zhì)量百分比為wt. 0. 2%的活性添加劑CF3CH2O (C2H4O) 3CH0。實施例3 電解液的制備方法與實施例2相同，但其中CF3CH2O(C2H4O)3CHO的添加量分別為 wt. 0. 5% ο實施例4 電解液的制備方法與實施例2相同，但其中CF3CH2O(C2H4O)3CHO的添加量分別為 wt. 1. 0%。實施例5 電解液的制備方法與實施例2相同，但其中CF3CH2O(C2H4O)3CHO的添加量分別為 wt. 1. 5%。實施例6:電解液的制備方法與實施例2相同，但其中CF3CH2O(C2H4O)3CHO的添加量分別為 wt. 2. 0%。對比例1 電解液的制備方法與實施例1相同，但不加入CF3CH2O (C2H4O) 3CH0。實驗結(jié)果將實施例2-6的電解液與對比例的電解液的低溫性能進行比對得到表一所示的實驗數(shù)據(jù)。表一各種電解液的電導(dǎo)率和粘度比較(20°C )
權(quán)利要求
1.一種離子電池電解液，其特征是，包括電解質(zhì)鋰鹽、溶劑、氟碳表面活性劑，其中， 所述氟碳表面活性劑的化學(xué)式為CmF2m+1CH20(C2H4O)n-R,所述R為氫、甲基、甲?；?、苯甲?；琺為4至18的任一整數(shù)，η值為2至20的任一整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種離子電池電解液，其特征是， 所述氟碳表面活性劑占所述電解液的質(zhì)量分數(shù)為0. 01-2%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種離子電池電解液，其特征是，所述電解質(zhì)鋰鹽選自LiC104、LiPF6、LiBF4、LiCF3S03、LiN(CF3SO2)2的一種或任意幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種離子電池電解液，其特征是， 所述溶劑由如下化合物的一種或任意幾種按一定比例混合而成碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙烯酯、碳酸甲丙酯、碳酸亞乙烯酯、Y-丁內(nèi)酯、碳酸乙二醇酯、碳酸丙二醇酯、碳酸丁二醇酯、乙酸甲酯、丙酸甲酯、 環(huán)丁砜、四氫呋喃。
5.一種鋰離子電池，包括殼體、在所述殼體內(nèi)的電解液、以及浸泡在所述電解液中的電芯；其特征是，所述電解液包括電解質(zhì)鋰鹽、溶劑、氟碳表面活性劑；其中， 所述氟碳表面活性劑的化學(xué)式為CmF2m+1CH20(C2H4O)n-R,所述R為氫、甲基、甲?；?、苯甲酰基，m為4至18的任一整數(shù)，η值為2至20的任一整數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鋰離子電池，其特征是， 所述氟碳表面活性劑占所述電解液的質(zhì)量分數(shù)為0. 01-2%。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鋰離子電池，其特征是，所述電解質(zhì)鋰鹽選自LiC104、LiPF6、LiBF4、LiCF3S03、LiN(CF3SO2)2的一種或任意幾種。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鋰離子電池，其特征是，所述溶劑由如下化合物的一種或多種按一定比例混合而成碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙烯酯、碳酸甲丙酯、碳酸亞乙烯酯、Y-丁內(nèi)酯、碳酸乙二醇酯、碳酸丙二醇酯、碳酸丁二醇酯、乙酸甲酯、丙酸甲酯、 環(huán)丁砜、四氫呋喃。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，公開了一種含氟碳表面活性劑的電解液以及鋰離子電池。該離子電池電解液包括電解質(zhì)鋰鹽、溶劑、氟碳表面活性劑，其中所述氟碳表面活性劑的化學(xué)式為CmF2m+1CH2O(C2H4O)n-R，所述R為氫、甲基、甲酰基、苯甲?；琺為4至18的任一整數(shù)；n值為2至20的任一整數(shù)。該電解液的低溫性能更好。
文檔編號H01M10/0569GK102456922SQ20111006654
公開日2012年5月16日 申請日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
發(fā)明者唐道平, 曾堅義, 曾紀術(shù), 郭永興, 陶芝勇 申請人:深圳市海盈科技有限公司