一种磷酸铁锂电池的低温电解液及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及裡离子电池用电解液，具体地说，涉及一种用于W磯酸铁裡为正极材 料的裡离子电池低温用电解液。
【背景技术】
[0002] 随着能源问题日益受到关注，新能源替代成为当今的热口话题之一，而裡离子电 池自诞生并被商品化W来，由于其优越的性能，已经被用作驱动电源广泛应用在笔记本电 脑、手机、数码相机、mp3播放器等小型电子设备和医疗器械中。磯酸铁裡电池则是裡离子 电池中受到关注最多的类别之一。其具有寿命长、使用安全、可大电流快速充电、耐高温、容 量大、无记忆效应、体积小、重量轻和绿色环保等多方面特点，但磯酸铁裡电池也有不足之 处即电子电导率相对较低，尤其是低温电导率，严重影响电池低温性能。针对该缺点，各大 公司及科研机构都做了大量细致的工作，例如：制备纳米级颗粒，增大比表面积，表面包覆 改性等；但未能从根本上解决磯酸铁裡电池低温性能差的问题。如何提高裡离子电池在低 温下的放电性能，一直是裡离子电池领域的研究工作者持续努力的方向。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是解决磯酸铁裡电池低温性能差的问题，提供一种用于W磯酸铁裡 为正极材料的裡离子电池低温用电解液。其特性在于，还包括低温添加剂硫酸丙帰醋的加 入，改善裡离子电池负极固体相界面膜（SEI膜）的结构，提高裡离子电池的低温性能。
[0004] 具体技术方案如下：
[0005] -种用于W磯酸铁裡为正极材料的裡离子电池低温用电解液，其特征在于，所述 电解液含有70~90% (重量）碳酸醋类化合物、3~20% (重量）各种功能添加剂、11 %~ 17% (重量）六氣磯酸裡。
[0006] 上述碳酸醋类化合物是碳酸己帰醋巧C)、碳酸丙帰醋（PC)、碳酸二甲醋值MC)、 碳酸二己醋值EC)、碳酸二了醋值BC)、碳酸甲己醋（EMC)、碳酸甲丙醋（MPC)、碳酸己丙醋 (EPC)和碳酸己了醋巧BC)中的一种或其中多种的混合物。
[0007] 上述各种功能添加剂是成膜添加剂、高温添加剂、低温添加剂、稳定添加剂组合。 其中成膜添加剂为碳酸亚己帰醋（VC)或碳酸己帰亚己醋（VEC);高温添加剂为1,3-丙焼 礙内醋或1,4-了焼礙内醋；低温添加剂为硫酸丙帰醋；稳定添加剂为六甲基二娃胺焼、走 甲基二娃胺焼、亚磯酸H苯醋、亚磯酸H甲醋中的多种组合。所述添加剂中，成膜添加剂添 加量0. 5~4%，高温添加剂添加量0. 5~3%、低温添加剂添加量0. 5~6%、稳定性添加 剂添加量0.001~0.5%。
[000引本发明的优点是：
[0009] 在上述的低温电解液配方中，通过优化已选溶剂的组成来提高六氣磯酸裡的溶解 度和解离度，使其电导率能够得到更好的提高；通过加入成膜添加剂，使其能够在首次化成 时形成优良的SEI膜，提高电解液与负极的兼容程度，改善电池循环效率和可逆容量，从而 提高电池的使用寿命；通过高温添加剂的加入，改善SEI构造，抑制电池初始容量下降，增 大初始放电容量，减少高温放置后电池膨胀，提高电池充放电性能及循环次数，使其高温下 仍可保持优秀的性能；通过低温添加剂改善裡离子电池负极固体相界面膜（SEI膜）的结 构，使其形成紧密结构层但又不增加阻抗，能阻止电解液进一步分解，提高电解液的低温性 能和循环寿命，使其具有优良的低温性能；通过稳定添加剂的加入，改善电池整体稳定性， 提高电池整体的时间寿命。
[0010] 上述低温电解液可采用下述方法制备：首先按比例称取各种低水分高纯原料（即 各种有机溶剂、添加剂和裡盐）；然后将各种有机溶剂和裡盐放入容器（例如烧杯、锥形瓶 或小反应蓋等）中，并进行充分揽拌或振荡，使裡盐完全溶解，且各种原料均匀混合，形成 了稳定的非水电解液。W上各种原料加入容器没有顺序限制。
【具体实施方式】
[0011] 实施例1
[0012] 制备电解液；在室温下，通有干燥空气（水分< 20PPM)的手套箱中，用电子天平精 确称量原料碳酸己帰醋25. 6克、碳酸二甲醋25. 6克、碳酸甲己醋25. 6克、碳酸己帰亚己醋 2. 5克、1,3-丙焼礙内醋4克、硫酸丙帰醋3. 5克、六甲基二娃胺焼0. 05克、亚磯酸H甲醋 0. 15克和六氣磯酸裡13克；然后将上述各种原料加入带磨口的锥型瓶中，并揽拌至六氣磯 酸裡完全溶解，且各有机溶剂混合均匀，得到100克非水电解液。
[001引 实施例2
[0014]本实施例制备方法与实施例1相同，只是所用原料为碳酸己帰醋26. 25克、碳酸二 甲醋26. 25克、碳酸二己醋26. 25克、碳酸己帰亚己醋2. 70克、1,4-了焼礙内醋3. 10克、硫 酸丙帰醋2. 20克、走甲基二娃胺焼0. 03克、亚磯酸H苯醋0. 12克和六氣磯酸裡13克。 [001引 实施例3
[0016] 本实施例制备方法与实施例1相同，只是所用原料为碳酸己帰醋24. 85克、碳酸二 甲醋24. 85克、碳酸甲己醋24. 85克、碳酸丙帰醋8. 3克、碳酸己帰亚己醋1. 50克、1,3-丙 焼礙内醋1. 70克、硫酸丙帰醋1. 30克、走甲基二娃胺焼0. 03克、亚磯酸H甲醋0. 12克和 六氣磯酸裡12. 50克。
[0017] 实施例4
[0018]本实施例制备方法与实施例1相同，只是所用原料为碳酸己帰醋16克、碳酸二甲 醋16克、碳酸甲己醋32克、碳酸二己醋16克、碳酸己帰亚己醋2. 20克、1,4- 了焼礙内醋 2. 40克、硫酸丙帰醋2. 80克、走甲基二娃胺焼0. 02克、亚磯酸甲苯醋0. 08克和六氣磯酸裡 12. 50 克。
[001引 对比例
[0020] 在与实施例1相同的条件下配制对比电解液，所用原料为碳酸己帰醋35. 6克、碳 酸二甲醋35. 6克、碳酸甲己醋35. 6克和LiPFeH克。
[0021] 在相同条件下，先对实施例1~4及对比例的非水电解液进行水分、电导率、酸 度等常规测试，测试结果如表1所示；然后将W上电解液分别填充进设计容量为IOAh的 1865130电池进行循环500周、-20°C下低温搁置24小时0. 2C放电测试和85°C下高温搁置 4小时放电测试，测试结果如表2所示。从结果中可W看出，本发明所制备的电解液较对比 例有非常大的性能提升。
[002引表1;实施例及对比例的非水电解液测试结果表
阳024] 表2;实施例及对比例电池测试结果
[0026] 上面所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思 和保护范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域技术人员不需要付出创 造性劳动即可做出的各种修改或变形，均应落入本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种用于以磷酸铁锂为正极材料的锂离子电池低温用电解液。所述电解液含有 70~90% (重量）碳酸酯类化合物、3~20% (重量）各种功能添加剂、11 %~17% (重 量）六氟磷酸锂。其特性在于，所述添加剂中，成膜添加剂添加量〇. 5~4%，高温添加剂添 加量0. 5~3%、低温添加剂添加量0. 5~6%、稳定性添加剂添加量0. 001~0. 5%。2. 根据权利1所述的电解液，其特性在于，低温添加剂为硫酸丙烯酯。
【专利摘要】本发明公开了一种用于以磷酸铁锂为正极材料的锂离子电池低温用电解液。所述电解液含有70～90％(重量)碳酸酯类化合物、3～20％(重量)各种功能添加剂、11％～17％(重量)六氟磷酸锂。所述碳酸酯类化合物是碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丁酯(DBC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)和碳酸乙丁酯(EBC)中的一种或其中多种的混合物。所述添加剂包括，成膜添加剂、高温添加剂、低温添加剂和稳定性添加剂。其中低温添加剂硫酸丙烯酯的添加，可以改善锂离子电池负极固体相界面膜(SEI膜)的结构，提高锂离子电池的低温性能。
【IPC分类】H01M10/0567
【公开号】CN105406120
【申请号】CN201410410350
【发明人】姜翠平, 谷秀娟, 岳蒙蒙, 梁振洋
【申请人】山东鸿正电池材料科技有限公司
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2014年8月14日