专利名称：磷酸铁锂动力锂离子电池电解液的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种动力锂离子电池电解液技术领域，更具体地说，本发明涉及到 一种可用于磷酸铁锂动力锂离子电池中、具有良好的抗过充安全性和长循环寿命的电解 液。
背景技术：
近年来，为应对汽车工业迅猛发展带来的石油资源紧张、大气环境污染加剧等严 重问题，各国都在积极开展采用清洁能源的电动汽车EV以及混合动力电动车HEV的研究， 并将其作为今后21世纪汽车工业发展的主要方向。锂离子电池以其高容景、高能量密度、高电压、高循环稳定性、环境友好等性能受 到国内外专家的广泛关注，被称为21世纪的绿色能源，具有非常广泛的应用前景。由于以 上优点，锂离子电池成为未来电动汽车最主要的候选动力电源，成为电动汽车研究的重点。目前锂离子动力电池的成本、安全性是制约其应用于动力系统的最大瓶颈；进一 步降低锂离子电池的成本，提高在过充等滥用情况下的安全性，是首要解决的问题。因此， 研究开发适用于电动车用的低成本、安全性更好的动力电池正负极材料和与之相匹配的电 解液首当其时，将具有极大的市场前景和技术经济效益。具有橄榄石结构的磷酸铁锂是一种应用前景十分广阔的锂离子二次电池正极材 料。LiFePO4W理论比容量为170mAh/g，相对于锂金属，负极的稳定放电平台为3. 4 3. 5V。 并且磷酸铁锂具有原料资源丰富、价格便宜、无毒、环境友好、安全性高等优点。然而目前市 场上的磷酸铁锂电池还存在一些不足，如高温下的容量衰减和循环寿命较差；低温下放电 容量较低；电池在过充条件下，电解液会氧化分解等。所以需要通过改善电解液体系，来提 高电解液与正、负极材料的兼容性、匹配性以及电池的安全性。关于锂离子电池在过充条件下的安全性问题，可以通过在电解液中加入抗过充添 加剂来解决；此类添加剂有两大类氧化还原飞梭型和电聚合型添加剂。电聚合型添加剂 的原理是当锂离子电池电压超过一定值时，单体发生聚合，生成高阻抗的膜，增大电池内 阻，将充电过程强制结束。此类添加剂的加入可使电池具有较强的抗过充能力，然而其缺点 十分明显；一旦发生过充，内部发生聚合反应，电池的寿命即终止。目前动力电池成本较高， 采用此类添加剂不符合当前降低成本的要求，需开发新型、更经济的添加剂。氧化还原对添加剂实现过充保护的原理是当电池正常充电时，该氧化还原对不 参加任何化学或电化学反应；当充电电压超过电池的正常充电截止电压时，添加剂开始在 正极发生氧化反应，氧化产物扩散到负极，发生还原反应。在电池充电满后，氧化还原对就 在正极和负极之间穿梭，吸收多余的电荷，形成内部防过充电机制，显著改善电池的安全性 能和循环性能。与电聚合型添加剂相比，氧化还原对添加剂的优点在于，可提供多次抗过充 保护，而且对电池随后的正常充放电过程没有负面影响。在较高温度(55°C )下，电解质LiPF6由于热稳定性差，极易发生分解，生成的HF 和PF5 ；产物HF会与正极材料发生反应，造成Fe2+的溶出，导致正极容量损失；而PF5不仅会与溶剂反应，还会破坏负极SEI膜(负极表面形成的一层固体电解质膜)的稳定性，恶化电 池性能。通过加入锂盐稳定添加剂和降酸降水添加剂，可以有效改善电池高温性能；另一方 法是加入功能性添加剂，在LiFePO4材料表面形成钝化膜，抑制副反应的发生。配合负极成 膜添加剂的使用，可以显著改善电池的循环寿命。对于电池低温性能的改善，可以通过增大低熔点、高沸点、高介电常数的溶剂的含 量，拓宽电解液的低温下的工作温度范围；并可加入导电性添加剂，提高低温下Li+的传导率。
发明内容本发明所要解决的技术问题，就在于结合目前的情况，提供了一种用于LiFePO4动 力锂离子电池的电解液，该电解液在电池过充条件下安全性好，同时具有优良的循环寿命， 高温55 °C下容量保持率高。为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案采用锂盐的溶质和用于溶 解溶质的非水有机溶剂，该电解液中还加入有包含烷基、甲氧基芳香化合物抗过充添加 剂、锂盐稳定添加剂和成膜添加剂，其中，抗过充添加剂的含量为0. 01 20w. t. % ；稳定添 加剂含量为0. 001 10w. t. % ；成膜添加剂用量为0. 5 10w. t. % ；非水有机溶剂的含量 为50 90w. t. % ；锂盐总浓度为0. 7 1. 5M。进一步而言，上述技术方案中，所述作为抗过充添加剂的芳香族化合物，其分子结 构为A或B
权利要求
1.磷酸铁锂动力锂离子电池电解液，其包括采用锂盐的溶质和用于溶解溶质的非水 有机溶剂，该电解液中还加入有包含烷基、甲氧基芳香化合物抗过充添加剂、锂盐稳定添 加剂和成膜添加剂，其中，抗过充添加剂的含量为0.01 ~ 20w. t. % ； 稳定添加剂含量为0. 001 10w. t. % ； 成膜添加剂用量为0. 5 10w. t. % ； 非水有机溶剂的含量为50 90w. t. % ； 锂盐总浓度为0. 7 1. 5M。
2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂动力锂离子电池电解液，其特征在于所述作为抗 过充添加剂的芳香族化合物，其分子结构为A或B
3.根据权利要求2所述的磷酸铁锂动力锂离子电池电解液，其特征在于所述芳香族 化合物的分子结构式为C-N中的任意一种
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的磷酸铁锂动力锂离子电池电解液，其特征在 于所述芳香族化合物在电解液中的含量为0. 1 6w. t. %。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的磷酸铁锂动力锂离子电池电解液，其特征在 于所述的锂盐稳定添加剂为三氟乙基亚磷酸和七甲基硅氮烷，其在电解液中的含量分 别为三氟乙基亚磷酸含量为0. 01 5w. t. % ；七甲基硅氮烷含量为0. 01 5w. t. %。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的磷酸铁锂动力锂离子电池电解液，其特征在 于上述电解液所用的成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚乙烯基碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯 酯、1，3_丙烷磺酸内酯中的一种或多种。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的磷酸铁锂动力锂离子电池电解液，其特征在 于所述的非水溶剂为环状碳酸酯和链状碳酸酯的混合物，其中，环状碳酸酯为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丁烯酯(BC)、Y-丁内酯 (GBL)中的至少一种，其在电解液中的含量为15 80w. t. % ；链状碳酸酯为碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丁酯 (MBC)、乙酸乙酯(EA)、乙酸甲酯、丁酸甲酯(MB)中的一种或多种，其在电解液中的含量为,20 80w. t. %。
8.根据权利要求1-3中任意一项所述的磷酸铁锂动力锂离子电池电解液，其特征在 于所述的锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、三氟甲基磺酸锂、双三氟甲烷 磺酰亚胺锂中的至少一种。
全文摘要
本发明涉及到一种动力锂离子电池电解液技术领域，更具体地说，本发明涉及到一种可用于磷酸铁锂动力锂离子电池中、具有良好的抗过充安全性和长循环寿命的电解液。该电解液中还加入有包含烷基、甲氧基芳香化合物抗过充添加剂、锂盐稳定添加剂和成膜添加剂，其中，抗过充添加剂的含量为0.01～20w.t.％；稳定添加剂含量为0.001～10w.t.％；成膜添加剂用量为0.5～10w.t.％；非水有机溶剂的含量为50～90w.t.％；锂盐总浓度为0.7～1.5M。采用上述电解液的磷酸铁锂锂离子电池在过充条件下安全性好，并具有优良的循环寿命，高温下容量保持率高。
文档编号H01M10/0567GK102082297SQ20101061559
公开日2011年6月1日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者侯涛, 汤敏敏, 陈晴川, 陈柏源 申请人:东莞市杉杉电池材料有限公司