一種鋰離子動(dòng)力電池電解液的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種鋰離子動(dòng)力電池電解液。
【背景技術(shù)】
[0002] 長久以來,化石能源枯竭和環(huán)境污染一直是世界各國面臨的主要問題,鋰離子電 池作為21世紀(jì)探索開發(fā)出的綠色環(huán)保清潔能源,鋰離子電池以其環(huán)保,能量密度高,重量 輕,安全等優(yōu)勢在民用電源上得到廣泛應(yīng)用。伴隨著鋰離子電池應(yīng)用范圍的不斷拓寬,尤其 是在電動(dòng)汽車等動(dòng)力電池領(lǐng)域的飛速進(jìn)展,其對(duì)環(huán)境、溫度及安全要素的不同需求對(duì)電解 液體系提出了苛刻要求。
[0003]目前,非水性二次鋰電池用電解液,通常采用含有環(huán)狀碳酸酯和一種線性碳酸酯 的有機(jī)溶劑,環(huán)狀碳酸酯包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC),線性碳酸酯包括碳酸甲 乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)或當(dāng)中的任幾種組成的溶劑體系,以六氟磷酸鋰為電解質(zhì), 六氟磷酸鋰對(duì)水分和HF極其敏感,容易發(fā)生分解反應(yīng)產(chǎn)出微量的LiF及PF 5,且不耐高溫, 限制了其在動(dòng)力電池上的應(yīng)用。
[0004] 為了改善電解液的相關(guān)電化學(xué)性能,往往加入系列的添加劑。如在電解液添加劑 中單獨(dú)加入腈類(NC-R-CN)添加劑,可以提高電池的高溫存儲(chǔ)性能;單獨(dú)加入碳酸亞乙烯 酯(VC)添加劑,提高了電池循環(huán)性能;單獨(dú)加入氟代碳酸乙烯酯(FEC)添加劑,可以延長電 池的循環(huán)壽命;單獨(dú)加入1,3-丙烷磺內(nèi)酯(PS)添加劑,可以提高電池的高溫循環(huán)性能;但 是他們具備優(yōu)點(diǎn)同時(shí)都因?yàn)橐恍┤秉c(diǎn)不能單獨(dú)使用。鋰離子電池電解液作為鋰離子電池的 重要組分,其中氫氟酸指標(biāo)與導(dǎo)電性能一定程度上約束了電池性能發(fā)揮。因此,提高電解液 解離程度、抑制及控制電解液中游離氫氟酸的含量,一直是人們關(guān)注的課題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足,提供一種鋰離子動(dòng)力電池電解液,其涉及 一種控制電解液中氫氟酸含量控制,在不經(jīng)過特殊酸度控制試劑處理,也能控制電解液中 氫氟酸含量小于IOppm甚至沒有氫氟酸含量。同時(shí),引入超級(jí)電容原理及其電解質(zhì)氟硼酸 季銨鹽及其它組分作為本方面的組成。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007] -種鋰離子動(dòng)力電池電解液,包括溶劑、電解質(zhì)和添加劑,所述溶劑為碳酸乙烯 酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸丁烯酯中的至少 一種;
[0008] 所述的添加劑含有碳酸亞乙烯酯、四乙基四氟硼酸銨、三乙基甲基四氟硼酸銨、氟 硼酸螺環(huán)季銨鹽中的一種或者幾種,所述添加劑占〇. 01~5wt%。
[0009] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明一種鋰離子動(dòng)力電池電解液,兼具控制氫氟酸含量和提 高電池循環(huán)性能的鋰離子電池電解液。結(jié)合了超級(jí)電容器電解液與鋰離子電池電解液各 自特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)鋰離子電池電解液高電導(dǎo)率,利用鋰離子電池首次充放電過程,完善SEI膜結(jié) 構(gòu),同時(shí)提供多余解離的離子基團(tuán),有利于鋰離子電池充放電過程中陰陽離子基團(tuán)表達(dá),有 利于實(shí)現(xiàn)鋰離子電池高容量及循環(huán)效果。
[0010] 作為本發(fā)明所述的一種鋰離子動(dòng)力電池電解液的一種改進(jìn),所述的添加劑還包括 己二腈、丙烷磺酸內(nèi)酯中的任意一種,所述添加劑占0. 01~5wt %。
[0011] 作為本發(fā)明所述的一種鋰離子動(dòng)力電池電解液的一種改進(jìn),所述的溶劑還包括乙 酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、氟代苯、氟代碳酸乙烯酯、y-丁內(nèi)酯、己二腈中的至少一種, 用量小時(shí)可以作為添加劑。
[0012] 作為本發(fā)明所述的一種鋰離子動(dòng)力電池電解液的一種改進(jìn),所述的所述添加劑占 0? 01 ~5wt % 〇
[0013] 作為本發(fā)明所述的電解質(zhì)為六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟草酸硼 酸鋰、二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰、六氟砷酸鋰、高氯酸鋰、三氟甲基磺酸鋰、碘化鋰中的至 少一種,且四氟硼酸鋰的分子式為LiBF4,分子量為93. 74,主要作為新型電解質(zhì)和成膜添 加劑應(yīng)用于鋰離子電池。LiBF4作為新型電解質(zhì),其在水分、溫度敏感性及安全性能等方面 的優(yōu)勢,四氟硼酸鋰電解質(zhì)的熱穩(wěn)定性較好,對(duì)環(huán)境水分不敏感。作為本發(fā)明所述的一種鋰 離子動(dòng)力電池電解液電解質(zhì)其濃度為〇. 8~I. 5mol/L。
[0014] 本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明采用碳酸亞乙烯酯、腈類物質(zhì)、1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯、四 乙基四氟硼酸銨、三乙基甲基四氟硼酸銨、氟硼酸螺環(huán)季銨鹽等氟硼酸季銨鹽,所述添加量 重量總量占電解液〇. 01 %~5 %,能夠控制電解液氫氟酸含量處于低水平甚至為無氫氟 酸,氟硼酸季銨鹽解離的陽離子有機(jī)銨基團(tuán)與四氟硼酸根,在電池首次充放電過程參與鋰 離子SEI膜的形成,同時(shí)四氟硼酸根本身就是鋰離子電池電解質(zhì)四氟硼酸鋰的組分。四氟 硼酸根與電池內(nèi)部的鋰元素結(jié)合,有利于電解質(zhì)解離提高電解質(zhì)解離數(shù),有利于提高電池 充放電過程中電解質(zhì)有效量,有利于實(shí)現(xiàn)鋰離子電池高容量及循環(huán)效果。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明及其有益效果作進(jìn)一步詳細(xì)說明,但是,本發(fā)明 的實(shí)施例并不局限于此。
[0016] 為了使得本發(fā)明電解液的效果可以更直觀呈現(xiàn),設(shè)置4個(gè)對(duì)比例子。
[0017] 對(duì)比例1
[0018] 將電解質(zhì)LiPFfr^于碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/碳酸甲乙酯(質(zhì)量比5/9/7)的 混合溶劑中得到溶劑,加入總質(zhì)量的1 %的碳酸亞乙烯酯,其中LiPF6濃度為I. lmol/L,得 到對(duì)比電解液。
[0019] 對(duì)比例2
[0020] 將鋰鹽LiPFfr^于碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/碳酸甲乙酯(質(zhì)量比5/9/7)的混 合溶劑中得到溶劑,加入總質(zhì)量的1 %的碳酸亞乙烯酯,加入總質(zhì)量的2%的1,3-丙烷磺酸 內(nèi)酯,其中LiPF6濃度為I. lmol/L,得到對(duì)比電解液。
[0021] 對(duì)比例3
[0022] 將鋰鹽LiPFfr^于碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/碳酸甲乙酯(質(zhì)量比5/9/7)的混 合溶劑中得到溶劑,加入總質(zhì)量的1 %的碳酸亞乙烯酯和1 %己二腈,其中LiPF6濃度為 I. Imol/L,得到對(duì)比電解液。
[0023] 對(duì)比例4
[0024] 將鋰鹽LiPFfr^于碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/碳酸甲乙酯(質(zhì)量比5/9/7)的混合 溶劑中得到溶劑,加入總質(zhì)量的1 %的碳酸亞乙烯酯和1 %己二腈,加入總質(zhì)量的2%的1, 3-丙烷磺酸內(nèi)酯,其中LiPF6濃度為I. lmol/L,得到對(duì)比電解液。
[0025] 實(shí)施例1
[0026] 按照對(duì)比例1的相同的方法制備電解液,不同的是在此基礎(chǔ)上加入總質(zhì)量0. 1% 四乙基四氟硼酸銨,采用四氟硼酸鋰作為鋰鹽,鋰鹽其濃度為lmol/L。
[0027] 實(shí)施例2
[0028] 按照對(duì)比例1的相同的方法制備電解液,不同的是在此基礎(chǔ)上加入總質(zhì)量0. 5% 四乙基四氟硼酸銨,采用雙草酸硼酸鋰作為鋰鹽,鋰鹽其濃度為I. 2mol/L。
[0029] 實(shí)施例3
[0030] 按照對(duì)比例1的相同的方法制備電解液,不同的是在此基礎(chǔ)上加入總質(zhì)量1%四 乙基四氟硼酸銨,采用二氟草酸硼酸鋰作為鋰鹽,鋰鹽其濃度為I. 2mol/L。
[0031] 實(shí)施例4
[0032] 按照對(duì)比例1的相同的方法制備電解液,不同的是在此基礎(chǔ)上加入總質(zhì)量0. 1% 三乙基甲基四氟硼酸銨,