一种含新型添加剂的锂离子电池有机电解液的制作方法
【专利摘要】一种含新型添加剂的锂离子电池有机电解液，其配制方法步棸是：①称量0.01 g茶多酚，放入棕色试剂瓶中，在充满高纯氩气的手套箱中敞口干燥24 小时；②在干燥后的茶多酚中分别加入10 毫升1摩尔/升的六氟磷酸锂、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯以及碳酸二乙酯的电解液，震荡至混合均匀，即得到一种含新型添加剂的锂离子电池有机电解液；该一种含新型添加剂的锂离子电池有机电解液能够在电极、电解液界面形成表面致密的、电阻值较小的固态电解质界面膜，从而在很大程度上提高了电极的容量与循环性能。
【专利说明】
一种含新型添加剂的锂离子电池有机电解液
技术领域
[0001]本发明涉及一种锂离子电池有机电解液，尤其是一种含新型添加剂的锂离子电池有机电解液。
【背景技术】
[0002]锂电池主要构成部分包括正极、负极、电解液、隔膜和包装材料等，作为关键材料的电解液为离子导体，不导电子，锂离子电池有机电解液一般由三部分组成(I)电解质锂盐；(2)有机溶剂；(3)添加剂。添加剂具有“用量小，见效快”的特点，少量的添加剂就能显著地改善电池的某些性能如电解液的电导率、电池的循环效率和可逆容量等，在基本不增加电池成本的基础上，就能显著改善电池的某些性能。采用添加剂的方法来实现电池的过充电保护，对于简化电池制造工艺，降低电池生产成本、提高电池容量与循环性能具有极其重要的意义。
[0003]锂离子电池在首次充电过程中，会在电极表面形成一层固态电解质界面膜。这层界面膜的形成会消耗电解液中有限的锂离子，从而造成首次不可逆容量的损失。但优良的界面膜具有有机溶剂不容性，允许锂离子自由的进出电极而溶剂分子无法穿越，从而阻止溶剂分子共插对电极的破坏，提高电池的循环效率和可逆容量等性能。若形成的界面膜太厚，在形成过程中会消耗较多的锂离子，膜阻抗较高，造成电池的容量和循环性能下降；若形成的界面膜不够光滑致密和稳定，界面膜会逐渐溶解破裂，导致裸露的电极继续和电解液发生反应，消耗电解液，电池容量下降。通过选择添加剂种类、调整添加剂用量以形成较薄的稳定致密的高质量界面膜对提高电池容量与循环寿命有十分重要的意义。引入电解液成膜添加剂是帮助形成稳定且紧密的界面膜的经济有效的方法之一，对提高锂离子电池的电化学性能有重要的意义。界面膜的成膜添加剂种类根据他们的功能和机制可分为两类:(I)还原型添加剂，碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯是最典型的还原型添加剂，现被广泛应用于商业化锂电池中。(2)反应型添加剂，但是目前对于反应型成膜添加剂的研究较少。目前还属于一个相对空白的领域。
【发明内容】
[0004]为了解决填充界面膜的成膜添加剂中反应型添加剂的空白，能更好的实现形成较薄的稳定致密的高质量界面膜;本发明提供了一种含新型添加剂的锂离子电池有机电解液，通过优化添加剂的质量配比，以在电极和电解液表面形成一层稳定致密的电阻值较小的界面膜，能够有效的提高电池的容量与循环性能。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案为:一种含新型添加剂的锂离子电池有机电解液的配置方法为:称量0.0lg茶多酚，放入棕色试剂瓶中，在充满高纯氩气的手套箱中敞口干燥24小时;在干燥后的茶多酚中分别加入10毫升I摩尔/升的六氟磷酸锂-碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯以及碳酸二乙酯的电解液，震荡至混合均匀，即得到需要的电解液;该一种含新型添加剂的锂离子电池有机电解液在充满高纯氩气的手套箱中配置完成。
[0006]本发明的有益效果是:一种含新型添加剂的锂离子电池有机电解液，通过优化添加剂的质量配比形成稳定致密的电阻值较小界面膜，消耗了电解液里较少的锂离子，阻止了电解液的进一步的分解，提高了电池的容量和循环性能。
【附图说明】
[0007]下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
[0008]图1是石墨电极的扫描电镜图，A与B为石墨电极在空白电解液中未经过循环伏安测试的扫描电镜图；C与D为石墨电极在空白电解液经过循环伏安测试后的扫描电镜图;E与F为石墨电极在添加0.1 %的茶多酚的电解液经过循环伏安测试后的扫描电镜图。
[0009]图2是石墨电极在添加茶多酚和未添加茶多酚的电解液体系中的循环性能曲线。
[0010]图3是石墨电极在添加茶多酚和未添加茶多酚的电解液体系中的界面膜电阻值随电压变化图。
【具体实施方式】
[0011]—种含新型添加剂的锂离子电池有机电解液的配置方法为:
[0012]I).称量0.0lg茶多酚，放入棕色试剂瓶中，在充满高纯氩气的手套箱中敞口干燥24小时;
[0013]2).在干燥后的茶多酚中分别加入10毫升I摩尔/升的六氟磷酸锂-碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯以及碳酸二乙酯的电解液，震荡至混合均匀，即得到需要的电解液。
[0014]注:一种含新型添加剂的锂离子电池有机电解液在充满高纯氩气的手套箱中配置完成。
[0015]实施例1:
[0016]石墨电极在添加和未添加茶多酚的电解液体系中，电解液的容量对比试验:
[0017]测试电池采用扣式半电池，电池组装步骤如下:
[0018]①负极为锂片，正极为制备好的石墨片；
[0019]②电池的组装过程从下至上依次为负极壳—锂片—隔膜—工作电极—正极壳；
[0020]③电解液为配置好的待测电解液:添加0.1%茶多酚的电解液以及未添加茶多酚的电解液；
[0021 ]④将通过步骤①、②组装好的电池放入通过步骤③配制好的电解液中；
[0022]注:所用的扣式电池、电解池都是在充满氩气的手套箱中组装完成的。
[0023]实验对比:从实验得到的石墨电极在添加茶多酚和未添加茶多酚的电解液体系中的循环性能曲线图中能够看出石墨电极在添加茶多酚的电解液中有较高的容量。
[0024]实施例2:
[0025]采用添加、未添加茶多酚的三电极玻璃电解池对电极片进行循环、未循环伏安测试和电化学阻抗谱测试
[0026]测试采用三电极模拟电池，电池的组装如下:
[0027]①首先剪切两条金属锂片，尺寸IX 4cm和1.5 X 4cm，窄的锂片作为参比电极，宽的锂片作为对电级；
[0028]②将石墨电极片剪裁成1.5X 4cm的片，用作工作电极；
[0029]③将步骤①中制作好的锂片与石墨电极片放倒相应的鳄鱼夹子上，尽量使顶端在同一水平面上；
[0030]③在电解池中分别倒入40ml配置好的添加与未添加茶多酚的电解液，
[0031]④将步骤①中的锂片与步骤②中的电极片侵入到电解液，但不可与鳄鱼夹子接触，之后盖紧橡胶塞;将装好的电解池从手套箱中移除，静置一段时间后，待电解液充分浸润工作电极后，进行相应的电化学测试。
[0032]注:所用的三电极玻璃电解池是在充满氩气的手套箱中组装完成的。
[0033]实验对比:从实验得到的扫描电镜图能够看出:石墨电极在添加了茶多酚的电解液经过循环伏安测试后的表面更致密;从实验得到的石墨电极在添加茶多酚和未添加茶多酚的电解液体系中的固态电解质界面膜电阻值R随电压变化图，能够看出石墨电极在添加了茶多酚的电解液中表面界面膜电阻值R更小。
【主权项】
1.一种含新型添加剂的锂离子电池有机电解液，其配制方法步聚特征是:①称量0.01g茶多酚，放入棕色试剂瓶中，在充满高纯氩气的手套箱中敞口干燥24小时;②在干燥后的茶多酚中分别加入10毫升I摩尔/升的六氟磷酸锂、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯以及碳酸二乙酯的电解液，震荡至混合均匀，即得到一种含新型添加剂的锂离子电池有机电解液。2.根据权利要求1所述的一种含新型添加剂的锂离子电池有机电解液，其特征是:一种含新型添加剂的锂离子电池有机电解液在充满高纯氩气的手套箱中配置完成。3.根据权利要求1所述的一种含新型添加剂的锂离子电池有机电解液，其特征是:所述六氟磷酸锂能够用高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、双草酸硼酸锂中的一种或多种组合替代。
【文档编号】H01M10/0525GK105977537SQ201610585451
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年7月22日
【发明人】史月丽, 刘静静, 孙淑彬, 刘佳奇, 庄全超, 崔永莉, 鞠治成
【申请人】中国矿业大学