專利名稱：鋰電池用電解液及含該電解液的鋰離子電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰電池用電解液及含該電解液的鋰離子電池。
背景技術(shù)：
鋰離子電池由于其能量密度高，循環(huán)性能好而受到人們的關(guān)注，近20年來，得到了飛速的發(fā)展。已成為手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)和筆記本電腦等便攜式電子產(chǎn)品的主導(dǎo)配套電源。目前，鋰離子電池的應(yīng)用又?jǐn)U大到礦燈、電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車、電動(dòng)汽車、家用和電站儲(chǔ)能電池上。在上述應(yīng)用領(lǐng)域中，鋰離子電池經(jīng)常需要儲(chǔ)存、擱置，與其它二次電池一樣，儲(chǔ)存和擱置會(huì)導(dǎo)致鋰離子電池的容量、倍率性能衰減。儲(chǔ)存過程中電池性能的發(fā)生惡化，主要是電池的正極受到影響。衰減主要原因是部分電解質(zhì)分解生成HF，與正極活性材料反應(yīng)，在表面生成LiF等高阻抗物質(zhì)。目前解決的主要途徑為對(duì)正極材料進(jìn)行表面包覆，減少HF與正極材料的直接接觸，或添加可與HF反應(yīng)的金屬氧化物(或氫氧化物)添加劑。也有從電解液方面著手改進(jìn)的，這也是最為簡(jiǎn)單的方式之一。因此，有必要開發(fā)一種新的電解液，以保證電池在長(zhǎng)期儲(chǔ)存中，容量不會(huì)有較大的衰減。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有鋰離子電池的在儲(chǔ)存中容量衰減的問題，提供一種能夠改善的電池容量保持率的鋰電池用電解液。解決本發(fā)明技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種鋰電池用電解液，包括溶劑、鋰鹽和添加劑，所述的添加劑包括砜類化合物。砜類化合物作為添加劑加入到電解液中可以有效地防止部分電解液的分解，因此電解液的電化學(xué)性能更穩(wěn)定，可以保證電池的循環(huán)特性和儲(chǔ)存性能。并且砜類化合物的在電解液中的陰極還原電位約1.0 1.5V，低于相應(yīng)的亞硫酸酯還原電位，但高于普通的碳酸酯還原電位，也可以先于溶劑化鋰離子嵌層在負(fù)極(例如石墨)界面成膜，改善負(fù)極與電解液的相容性，而且形成的電極表面固體電解質(zhì)界面(SEI)膜也更加穩(wěn)定。 其中，本發(fā)明的鋰電池用電解液可通過將各原料直接混合得到。優(yōu)選的是，所述的砜類化合物為二甲亞砜、丁基亞砜、乙甲基亞砜、3，3，3-三氟丙基亞砜、環(huán)丁砜中的任意一種或幾種。優(yōu)選的是，所述的砜類化合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01%_10%，其中，砜類化合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是相對(duì)于溶劑和添加劑的質(zhì)量之和的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。優(yōu)選的是,所述的溶劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90.00%-99.99%,其中，溶劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是相對(duì)于溶劑和添加劑的質(zhì)量之和的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。優(yōu)選的是，所述的溶劑選自碳酸乙烯酯、二乙基碳酸酯、二甲基碳酸酯、乙基甲基碳酸酯和氟代碳酸乙烯酯中的任意一種或幾種。
優(yōu)選的是，所述鋰鹽的物質(zhì)的量濃度為0.5mol/L-l.2mol/L。進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述的鋰鹽為六氟磷酸鋰和/或二草酸硼酸鋰。上述技術(shù)方案中選擇高介電常數(shù)低粘度的溶劑，以保證電解液中鋰鹽的有效溶解及電極表面固體電解質(zhì)界面(SEI)膜的穩(wěn)定形成。本發(fā)明所解決解決問題還包括，針對(duì)現(xiàn)有鋰離子電池循環(huán)性能差等問題，提供一種循環(huán)性能好的鋰離子電池。解決本發(fā)明上述問題所采用的技術(shù)方案是一種鋰離子電池，包括正極材料、負(fù)極材料和電解液，所述的電解液為上述的鋰電池用電解液。優(yōu)選的是所述正極材料由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的物質(zhì)組成:91%_94%的磷酸鐵鋰，2-4%的導(dǎo)電劑，4-5%的聚偏氟乙烯，所述的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是相對(duì)于正極材料總質(zhì)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；所述負(fù)極材料由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的物質(zhì)組成:92%_94%的石墨，6-8%的聚丙烯酸，所述的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是相對(duì)于負(fù)極材料總質(zhì)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述的導(dǎo)電劑由導(dǎo)電炭黑、石墨粉、碳纖維和碳納米管中的一種或幾種組成。上述方案中的導(dǎo)電炭黑優(yōu)選小顆粒導(dǎo)電炭黑(商品名為supper-P),石墨粉優(yōu)選大顆石墨粉(商品名為KS-6)，碳纖維優(yōu)選商品名為VGCF的碳纖維。

由于本發(fā)明的提供的鋰離子電池使用了上述的電解液，形成穩(wěn)定完整的固態(tài)電解質(zhì)膜(SEI膜)，有效地阻止了電解質(zhì)的分解，保證了電池的循環(huán)特性和儲(chǔ)存性能。
具體實(shí)施例方式為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。對(duì)比例本對(duì)比例提供一種鋰離子電池。鋰離子電池的正極材料的組成(以正極材料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%計(jì)):93%的磷酸鐵鋰，
3%的碳納米管，4%的聚偏氟乙烯。鋰離子電池的負(fù)極材料的組成(以負(fù)極材料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%計(jì)):94%的石墨，6%
的聚丙烯酸。電解液的組成(以溶劑和添加劑的質(zhì)量之和為100%計(jì)):溶劑為:25%的二乙基碳酸酯(DEC)，37%的乙基甲基碳酸酯(EMC)，35%的氟代碳酸乙烯酯(FEC)；添加劑為:3%的亞硫酸丙烯酯；電解質(zhì)鹽為:六氟磷酸鋰LiPF6和二草酸硼酸鋰LiBOB，其中六氟磷酸鋰LiPF6在電解液中的物質(zhì)的量濃度為0.4mol/L，二草酸硼酸鋰LiBOB在電解液中的物質(zhì)的量濃度為0.6mol/L。電池的制備方法:正極制備:按照上述正極配方稱量各原料，均勻分散于N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶液中，制備成正極的混合漿料，并將漿料涂布于正極電流集流體鋁箔上，經(jīng)過干燥輥壓后得到正極極片。負(fù)極制備:按照上述負(fù)極配方稱量各原料，均勻分散于N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶液中，制備成負(fù)極的混合漿料，并將漿料涂布于負(fù)極電流集流體鋁箔上，經(jīng)過干燥輥壓后得到負(fù)極極片。電解液的制備:按上述電解液配方稱量各原料，混合配料、配制成電解液。將上述制備的鋰離子電池的正極片、負(fù)極片和電解液以及其它必要的電池組件，例如，隔膜(celgard2400膜)和外殼等，裝配成18650型電池。對(duì)本對(duì)比例制備的電池進(jìn)行充放電容量測(cè)試:首先，在常溫下，將本對(duì)比例制備的18650型電池實(shí)施充電和放電兩次循環(huán)(0.5C)，記錄第二次循環(huán)的放電容量C2，即為儲(chǔ)存前的放電容量。再將電池以充電狀態(tài)常溫?cái)R置3個(gè)月，之后在常溫下實(shí)施放電(0.5C)，所得放電容量記為C3。最后計(jì)算容量保持率=C3/C2。結(jié)果見表I。實(shí)施例1:本實(shí)施例提供一種鋰離子電池。鋰離子電池的正極材料的組成(以正極材料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%計(jì)):93%的磷酸鐵鋰，
3%的碳納米管，4%的聚偏氟乙烯。鋰離子電池的負(fù)極材料的組成(以負(fù)極材料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%計(jì)):94%的石墨，6%
的聚丙烯酸。電解液的組成(以溶劑和添加劑的質(zhì)量之和為100%計(jì)):溶劑為:25%的二乙基碳酸酯(DEC)，39.99%的乙基甲基碳酸酯(EMC)，35%的氟代碳酸乙烯酯(FEC)；添加劑為:0.01% 的(DMSO)；電解質(zhì)鹽為:六氟磷酸鋰LiPF6和二草酸硼酸鋰LiBOB，其中六氟磷酸鋰LiPF6在電解液中的物質(zhì)的量濃度為0.4mol/L，二草酸硼酸鋰LiBOB在電解液中的物質(zhì)的量濃度為0.6mol/L。電池的制備方法:與對(duì)比例中電池的制備方法相同。對(duì)本實(shí)施例制備的電池進(jìn)行充放電容量測(cè)試:測(cè)試方法與對(duì)比例的電池的充放電容量測(cè)試方法相同，測(cè)試結(jié)果見表I?？梢?，相對(duì)于對(duì)比例將砜類化合物作為添加劑加入到電解液中可以有效地防止部分電解液的分解，因此電解液的電化學(xué)性能更穩(wěn)定，可以保證電池的循環(huán)特性和儲(chǔ)存性能。并且砜類化合物的在電解液中的陰極還原電位約1.0 1.5V，低于相應(yīng)的亞硫酸酯還原電位，但高于普通的碳酸酯還原電位，也可以先于溶劑化鋰離子嵌層在負(fù)極(例如石墨)界面成膜，改善負(fù)極與電解液的相容性，而且形成的電極表面固體電解質(zhì)界面(SEI)膜也更加穩(wěn)定。表I為本發(fā)明實(shí)施例中電池的容量保持率
權(quán)利要求
1.一種鋰電池用電解液，包括溶劑、鋰鹽和添加劑，其特征在于，所述的添加劑包括砜類化合物。
2.如權(quán)利要求1所述的鋰電池用電解液，其特征在于，所述的砜類化合物為二甲亞砜、丁基亞砜、乙甲基亞砜、3，3，3-三氟丙基亞砜、環(huán)丁砜中的任意一種或幾種。
3.如權(quán)利要求1所述的鋰電池用電解液，其特征在于，所述的砜類化合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01%-10%，其中，砜類化合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是相對(duì)于溶劑和添加劑的質(zhì)量之和的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的鋰電池用電解液，其特征在于，所述的溶劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90.00%-99.99%，其中，溶劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是相對(duì)于溶劑和添加劑的質(zhì)量之和的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
5.如權(quán)利要求1所述的鋰電池用電解液，其特征在于，所述的溶劑選自碳酸乙烯酯、二乙基碳酸酯、二甲基碳酸酯、乙基甲基碳酸酯和氟代碳酸乙烯酯中的任意一種或幾種。
6.如權(quán)利要求 1所述的鋰電池用電解液，其特征在于，所述鋰鹽的物質(zhì)的量濃度為0.5mol/L_l.2mol/L。
7.如權(quán)利要求5所述的鋰電池用電解液，其特征在于，所述的鋰鹽為六氟磷酸鋰和/或二草酸硼酸鋰。
8.—種鋰電池，包括正極材料、負(fù)極材料和電解液，其特征在于，所述的電解液為權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述的鋰電池用電解液。
9.如權(quán)利要求8所述的鋰電池，其特征在于， 所述正極材料由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的物質(zhì)組成:91%-94%的磷酸鐵鋰，2-4%的導(dǎo)電劑，4-5%的聚偏氟乙烯，所述的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是相對(duì)于正極材料總質(zhì)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)； 所述負(fù)極材料由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的物質(zhì)組成:92%-94%的石墨，6-8%的聚丙烯酸，所述的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是相對(duì)于負(fù)極材料總質(zhì)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
10.如權(quán)利要求9所述的鋰電池，其特征在于，所述的導(dǎo)電劑由導(dǎo)電炭黑、石墨粉、碳纖維和碳納米管中的一種或幾種組成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鋰電池用電解液及含該電解液的鋰離子電池，屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域。其可以解決現(xiàn)有鋰離子電池循環(huán)性能差等問題。本發(fā)明提供了一種包括溶劑、鋰鹽和添加劑的鋰電池用電解液，所述的添加劑為砜類化合物。砜類化合物作為添加劑加入到電解液中可以有效地防止部分電解液的分解，因此電解液的電化學(xué)性能更穩(wěn)定，可以保證電池的循環(huán)特性和儲(chǔ)存性能。并且砜類化合物的在電解液中的陰極還原電位約1.0～1.5V，低于相應(yīng)的亞硫酸酯還原電位，但高于普通的碳酸酯還原電位，也可以先于溶劑化鋰離子嵌層在負(fù)極(例如石墨)界面成膜，改善負(fù)極與電解液的相容性，而且形成的電極表面固體電解質(zhì)界面(SEI)膜也更加穩(wěn)定。
文檔編號(hào)H01M10/0567GK103219543SQ201310150339
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月26日
發(fā)明者朱廣燕, 劉云建, 焦方方 申請(qǐng)人:奇瑞汽車股份有限公司