一种锂离子电池电解液及电池制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池电解液及电池制备方 法。
【背景技术】
[0002] 随着电子产品在人们日常生活的普及，锂离子电池以其环保，能量密度高，重量 轻，安全等优势在民用电源上得到广泛应用。同时用户对电池能量密度及其使用时间及使 用环境温度也提出了越来越高的要求。
[0003] 目前，非水性二次锂电池用电解液，通常采用含有环状碳酸酯和一种线性碳酸酯 的有机溶剂，环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯（EC)、碳酸丙烯酯（PC)，线性碳酸酯包括碳酸甲 乙酯（EMC)、碳酸二乙酯（DEC)或当中的任几种组成的溶剂体系，以六氟磷酸锂为电解质。 为了改善电解液的相关电化学性能，往往加入系列的添加剂。如在电解液添加剂中单独 加入腈类（NC-R-CN)添加剂，可以提高电池的高温存储性能，但是会影响电池的容量；如 在电解液添加剂中单独加入碳酸亚乙烯酯（VC)添加剂，提高了电池的高温循环性能，但 低温循环性能差；如在电解液添加剂中单独加入氟代碳酸乙烯酯（FEC)添加剂，可以延长 电池的循环寿命，但电池高温存储时会发生胀气现象；如在电解液添加剂中单独加入1， 3-丙烷磺内酯（PS)添加剂，可以提高电池的高温循环性能，但低温性能变差；如美国专利 US7078132,在其电解液中添加添加剂FB和VC，以提高其高温循环性能，但存在低温析锂的 风险。且锂离子电池电解液溶剂中的水分对锂离子电池性能影响很大，且锂离子电池注液 前烘烤工艺对电池后续功能影响也比较大。现有工艺需要每隔一到两个小时对烘烤中的真 空烘箱进行置换气氛操作。但是也不能使得电池中的水分降到IOppm及以下。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种锂离子电池电解液及电池制备方 法，分阶段降低电池注液前内部水分含量，添加剂在干燥过程中与电池内部物质进行反应， 进一步消耗电池内部的水分。添加剂本身结构特点，其能够使得电池极片稳定，提高安全性 能，也能缩短电芯烘烤时间，缩短整个电芯制作时间，提高生产效率。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0006] -种锂离子电池电解液，包括溶剂、锂盐和添加剂，
[0007] 所述溶剂为碳酸酯类、醋酸酯类、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺、石油醚、 二氯甲烷、环己烷、苯类溶剂中的至少一种，所述溶剂占85- 95wt% ;
[0008] 所述的锂盐为LiPF6,其浓度为1.0 mol/L ;
[0009] 所述的添加剂包括铬络合物偶联剂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的至少一种，所 述添加剂占5 -15wt%。
[0010]相对于现有技术，本发明一种锂离子电池电解液，加入偶联剂可以在干燥过程中 与电池内部物质进行反应，反应消耗溶剂中的水分，有效降低了电池的水分，提高了电池的 电化学性能。添加剂为偶联剂类，其具有两不同性质官能团的物质，其分子结构的最大特点 是分子中含有化学性质不同的两个基团，一个是亲无机物的基团，易与无机物表面起化学 反应；另一个是亲有机物的基团，能与合成树脂或其它聚合物发生化学反应或生成氢键溶 于其中。因此偶联剂被称作"分子桥"，用以改善无机物与有机物之间的界面作用，从而大大 提高复合材料的性能，如物理性能、电性能、热性能、光性能等。该结构其能够使得电池极片 稳定，提高安全性能。
[0011] 作为本发明所述的一种锂离子电池电解液的一种改进，所述的碳酸酯类溶剂包括 碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯；
[0012] 作为本发明所述的一种锂离子电池电解液的一种改进，所述的添加剂还包括碳酸 亚乙烯酯、1，3-丙烷磺酸内酯、氟代碳酸乙烯酯。
[0013] 所述的醋酸酯类溶剂包括乙酸乙酯和乙酸丙酯；
[0014] 所述的苯类溶剂包括甲苯、二甲苯和氟代苯。
[0015] 本发明还提供一种锂离子电池电池制备方法，依次包括以下步骤，活性材料配料、 涂布、制极片、极片烘烤、卷绕、卷芯入壳、焊接、前真空烘烤、注入电解液、预充电、化成以及 封口；
[0016] 设定所述前真空干燥温度80±5°C，真空度为-0. 095~0. lOMpa，每1-2H用氮气 置换一次真空烘箱里面气氛，烘烤时间2~48h ;
[0017] 然后注入添加剂的溶剂，静至l_5min，设置真空度-0. 05~-0.1 Mpa，使注入电池 中的溶剂抽出，再进行后真空烘烤，接着进行电解液注液操作。
[0018] 作为本发明的所述的一种锂离子电池制备方法的一种改进，所述的添加剂的溶剂 包括碳酸酯类、醋酸酯类、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺、石油醚、二氯甲烷、环己烷 以及苯类溶剂。
[0019] 作为本发明的所述的一种锂离子电池制备方法的一种改进，所述的所述的碳酸酯 类溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯；
[0020] 所述的醋酸酯类溶剂包括乙酸乙酯和乙酸丙酯；
[0021 ] 所述的苯类溶剂包括甲苯、二甲苯和氟代苯。
[0022] 作为本发明的所述的一种锂离子电池制备方法的一种改进，所述的注入添加剂的 溶剂，静至l_5min，将注液口倒置，设置真空度-0. 05~-0.1 Mpa，使注入电池中的溶剂抽 出。
[0023] 作为本发明的所述的一种锂离子电池制备方法的一种改进，所述的后真空烘烤干 燥温度80±5°C，真空度为-0. 095~0. lOMpa，每1-2H用氮气置换一次真空烘箱里面气氛， 烘烤时间2~48h。
[0024] 作为本发明的所述的一种锂离子电池制备方法的一种改进，所述的前真空烘烤时 间和后真空烘烤时间之和为2~48h。
[0025] 本发明的有益效果：本发明一种锂离子电池制备方法，在前真空烘烤和注入电解 液过程之间，注入添加剂的溶剂，静至l_5min，设置真空度-0. 05~-0.1 Mpa，使注入电池 中的溶剂抽出，作为清洗溶剂以及作为功能添加剂，实现了优化工艺效果，同时又不引人杂 质，再进行后真空烘烤，添加剂溶液在高温条件下，在干燥蒸发过程中带出水分，接着进行 电解液注液操作。而留在电池中的添加剂与电池中水分、羟基等活性基团反应，参与形成 SEI膜；同时能够结合正负极材料、隔膜、极片；对整个电池内部微观正负极颗粒进行支撑 维持作用；添加剂自身结构可以提高电池材料吸收电解液能力，有助于减少液体电解质量， 实现半全固体电池状态。
【具体实施方式】
[0026] 下面将结合具体实施例对本发明及其有益效果作进一步详细说明，但是，本发明 的实施例并不局限于此。
[0027] -种锂离子电池电解液，包括溶剂、锂盐和添加剂，
[0028] 所述溶剂为碳酸酯类、醋酸酯类、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺、石油醚、 二氯甲烷、环己烷、苯类溶剂中的至少一种，所述溶剂占85- 95wt% ;
[0029] 所述的锂盐为LiPF6，其浓度为1.0 mol/L ;所述的添加剂包括铬络合物偶联剂、硅 烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的至少一种，所述添加剂占5- 15wt %。所述的碳酸酯类溶剂包 括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯；所述的添加剂还包括碳酸亚乙烯酯、1，3-丙烷 磺酸内酯、氟代碳酸乙烯酯。所述的醋酸酯类溶剂包括乙酸乙酯和乙酸丙酯；所述的苯类溶 剂包括甲苯、二甲苯和氟代苯。
[0030] 本发明还提供一种锂离子电池电池制备方法，依次包括以下步骤，活性材料配料、 涂布、制极片、极片烘烤、卷绕、卷芯入壳、焊接、前真空烘烤，所述前真空干燥温度80±5°c， 真空度为-〇. 095~0. lOMpa，每1-2H用氮气置换一次真空烘箱里面气氛，烘烤时间2~ 48h ;注入添加剂的溶剂，将注液口倒置，静至l-5min，设置真空度-0. 05~-0.1 Mpa，使注 入电池中的溶剂抽出，再进行后真空烘烤，所述的后真空烘烤干燥温度80±5°C，真空度 为-0. 095~0. lOMpa，每1-2H用氮气置换一次真空烘箱里面气氛，烘烤时间2~48h，所述 的前真空烘烤时间和后真空烘烤时间之和为2~48h。接着进行电解液注液操作、预充电、 化成以及封口；
[0031] 所述的添加剂的溶剂包括碳酸酯类、醋酸酯类、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基乙 酰胺、石油醚、二氯甲烷、环己烷以及苯类溶剂。
[0032] 所述的所述的碳酸酯类溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯；所述的 醋酸酯类溶剂包括乙酸乙酯和乙酸丙酯；所述的苯类溶剂包括甲苯、二甲苯和氟代苯。
[0033] 实施例1
[0034] 一种锂离子电池电池制备方法，依次包括以下步骤，活性材料配料、涂布、制 极片、极片烘烤、卷绕、卷芯入壳、焊接、前真空烘烤，所述前真空干燥温度80°C，真空度 为-0. 095~0. lOMpa，每1-2H用氮气置换一次真空烘箱里面气氛，烘烤时间3h ;注入添加 剂的溶剂碳酸二甲酯（DEC)，将注液口倒置，静至l-5min，设置真空度-0. 05~-0.1 Mpa，使 注入电池中的溶剂碳酸二甲酯（DEC)抽出，再进行后真空烘烤，所述的后真空烘烤干燥温 度80°C，真空度为-0. 095~0. lOMpa，每1-2H用氮气置换一次真空烘箱里面气氛，烘烤时 间24h，所述的前真空烘烤时间和后