专利名称：一种防锂电池过充的功能性电液的制作方法
技术领域：
本发明属于电池电液，特别涉及一种防锂电池过充的功能性电液。
背景技术：
随着我国信息产业的发展，对化学电源的需求量越来越大，对其性能要求越来越高。由于锂离子电池具有本身体积小、安全性好、重量轻、比能量高、电压高、寿命长、无污染等其它化学电源无法比拟的优点，目前它已成为手机、掌上电脑、笔记本电脑、微型摄相机、数码照相机等便携电子设备的主导电源。近年来，锂离子电池的基础研究和应用开发无疑已成为国际电化学研究热点之一。电解质作为锂离子电池的重要组成部分，对它的研究正日益受到重视。但随着对锂离子电池电解液研究的不断深入，一些技术难题不断出现，成为制约锂离子电池制作技术发展的瓶颈。这些问题包括容量提升伴随的安全问题、电池使用中产生的安全、外观变化、碳负极材料/电解液的相容性问题等。
电解液的性能直接决定了电池的性能，好的电解液是在相应的电化学体系中会表现出优异的性能，如电池循环寿命长、倍率放电性能好、3.6V电压平台长的特点，好的电解液还有一定的适应性，对大多数锂离子电池的电化学体系都能表现出优异的性能。但是，电化学性能好的电解液未必在其它性能上也表现得很好，如目前锂离子电池的过充问题是在容量提高的情况下显得尤为突出。锂离子电池的过充直接影响到锂离子电池在电子器件中的应用，过充是锂离子电池应用中保护线路板失效后很容易发生的问题，也是锂离子电池的重要的安全指标。锂离子电池的用户把电池的抗过充性能作为一个最主要的性能来考察，根据PACK的不同提出了1C5V、1A 4.6V、2C 5V及1C 12V等过充安全要求，要求电池在过充情况下不起火、不爆炸，是安全的。
电解液是锂离子电池的关键材料，功能性电解液是解决锂离子电池特定问题的电解液，如过充、鼓胀、循环寿命等。
目前大多数商业锂离子电池采用的是以EC为基的电解液，以丙烯碳酸酯(PC)、乙烯碳酸酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)为混合溶剂，以LiPF6盐并添加有亚乙烯碳酸酯(VC)等添加剂是目前用得最多的电解液。联苯是解决过充时常用的添加剂，但是光靠联苯是很难完全解决电池的过充问题的，尤其是在电池容量提高的情形下的较苛刻的过充标准，如2C 5V及1C 12V等。
发明内容
本发明的目的提供一种防锂电池过充的功能性电液，本发明是针对上述问题，调整电液的添加剂，在锂离子电池高容量体系中解决了这一问题。
本发明的具体方案是采用的有机溶剂为乙烯碳酸酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、丙烯碳酸酯(PC)，EC在溶剂中的含量在25％～45％之间，DMC在溶剂中的含量在45％～75％之间，而PC则在1～10％之间，混合溶剂中加入1.15M LiPF6盐和1％亚乙烯碳酸酯(VC)等改善循环的添加剂。
在以上基准电液中另加入0-5％亚乙烯基乙烯碳酸酯(VEC)以及0-5％联苯。
这样的电液在053048方型中其它性能，如循环、安全等性能不受影响的情况下，安全地通过了2C 5V和1C 12V的过充实验，VEC和联苯必须配合使用，否则光靠联苯是无法通过过充实验的。
本发明电解液所使用的高纯溶剂(包括VC、VEC和联苯)，纯度≥99.9％(GC)，水分≤20ppm(重量)，碱性不溶物≤5ppm(重量)，重金属≤5ppm(重量)，氯化物≤5ppm(重量)，硫酸盐≤10ppm(重量)，颜色≤50APHA；本发明所使用的锂盐，纯度≥99.9％，水分≤10ppm(重量)，游离酸(以HF计)≤100ppm(重量)，PC中不溶物含量≤100ppm(重量)，SO42-≤10ppm(重量)，NO3-≤10ppm(重量)，Cl-≤10ppm(重量)，Na、K、Ca、Fe、Ni、Pb、Zn≤5ppm(重量)。
电液配制步骤如下1)称量EMC到真空干燥过的容器中；2)溶化EC，按比例称量EC到此容器中；3)在此容器中加入与组成相配的PC；4)待溶液温度降下来后，加入与组成相配的锂盐；5)待溶液混匀后(3、4小时后)，加入添加剂；
6)存放6小时后使用。
本发明所描述的电解液是在严格控制原料和环境下配制的，是在相对湿度小于2％的大气环境，露点温度是-27度，配制的过程是先配制有机混合溶剂，再加盐，最后搁置4小时以上。
发明的电液有以下特点1、适用性能强，可以适用于变化的体系，如042025软包装、053048方型以及043048方型的电化学体系；2、一充一放效率不低于现有电解液；3、循环性能良好，能够满足400次大于80％的要求；4、不改变电池的其它安全性能，如热箱等；
图1是测试其2C 5V过充结果2是放电容量和循环次数3是方型053048 2C 5V过充曲线图具体实施例1、在发明内容中提到的EC基电解液(EC∶EMC∶PC＝25∶70∶5(体积比))中添加1％VEC和3％联苯，注入到053048(800mAh)的方型电池中，测试其2C 5V过充结果见附图1，这样的电液通过了2C 5V实验。
2.用例1中的电液注入到053450(910mAh)电池中进行1C 12V过充，结果见附图3(附图2是此种电液在电池中的循环图)，通过了1C 12V过充实验。
权利要求
1.一种防锂电池过充的功能性电液，其特征在于采用的有机溶剂为乙烯碳酸酯EC、碳酸二甲酯DMC、丙烯碳酸酯PC，EC在溶剂中的含量在25％～45％之间，DMC在溶剂中的含量在45％～75％之间，而PC则在1～10％之间，混合溶剂中加入1.15M LiPF6盐和1％亚乙烯碳酸酯VC改善循环的添加剂；在以上基准电液中另加入0-5％亚乙烯基乙烯碳酸酯VEC以及0-5％联苯。
2.根据权利要求1所述的一种防锂电池过充的功能性电液，其特征在于电解液所使用的高纯溶剂，包括VC、VEC和联苯，纯度≥99.9％(GC)，水分≤20ppm重量、，碱性不溶物≤5ppm重量，重金属≤5ppm重量，氯化物≤5ppm重量，硫酸盐≤10ppm重量，顔色≤50APHA；本发明所使用的锂盐，纯度≥99.9％，水分≤10ppm重量，游离酸，以HF计≤100ppm重量，PC中不溶物含量≤100ppm重量，SO42-≤10ppm重量，NO3-≤10ppm重量，Cl-≤10ppm重量，Na、K、Ca、Fe、Ni、Pb、Zn≤5ppm重量。
3.根据权利要求1所述的一种防锂电池过充的功能性电液，其特征在于电液配制步骤如下1)量EMC到真空干燥过的容器中；2)溶化EC，按比例称量EC到此容器中；3)在此容器中加入与组成相配的PC；4)待溶液温度降下来后，加入与组成相配的锂盐；5)待溶液混匀后，3、4小时后，加入添加剂；6)存放6小时后使用；本发明所述的电解液是在严格控制原料和环境下配制的，是在相对湿度小于2％的大气环境，露点温度是-27度，配制的过程是先配制有机混合溶剂，再加盐，最后搁置4小时以上。
全文摘要
一种防锂电池过充的功能性电液，采用的有机溶剂为乙烯碳酸酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、丙烯碳酸酯(PC)，EC在溶剂中的含量在25％～45％之间，DMC在溶剂中的含量在45％～75％之间，而PC则在1～10％之间，混合溶剂中加入1.15M LiPF
文档编号H01M2/34GK1783566SQ20041009382
公开日2006年6月7日 申请日期2004年12月1日 优先权日2004年12月1日
发明者马忠龙, 孙菲, 刘敏 申请人:天津力神电池股份有限公司