专利名称：具有防过充与防气胀的锂离子电池电解液的组成物的制作方法
技术领域：
本发明为一种锂离子电池电解液，其尤指一种具有防过充与防气胀的锂离子电池电解液的组成物。
背景技术：
目前，3C产业的小容量锂离子电池--如手机电池、笔记本电脑电池等的生产已基本趋于饱和，但是大容量的动力锂离子电池却依然没有进入市场。电动车及大型移动电源应用领域仍是铅酸体系电池占据着主导地位。锂离子电池的正极材料通常为钴酸锂、锰酸锂或镍酸锂以及各类掺杂有其它元素的过渡金属氧化物。锂离子电池的工作电压为3.0V-4.2V范围，额定电压为3.6V-3.7V。它采用碳酸酯类混合溶剂(如碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯等)作为电解液溶剂，常用的电解质盐为六氟磷酸锂(LiPF6)或四氟硼酸锂(LiBF4)。电解液直接影响电池的电性能。
电池在不当使用时的放热反应跟电池使用的材料及电池的充放电制度有关，因此设法提高电池材料(电解液、正负极及隔膜)的性能及限制充放电的电流是解决电池安全性能的根本思路，对电池的安全保护常采用以下三种方法一是在电池的充电器或电池的组件中添加一个电路以防止电池的过充，在过充时由于电池内部气压的升高启动外电路切断内部的电路，或是在电池上连接一热敏电阻在电池的温度升高时会增加电池的内阻从而切断电流，二是利用隔膜电池在过充或短路时，温度的升高使隔膜熔化，关闭其中大量的小孔，从而切断电流这需要选择适当的隔膜，因为在大电流时，产生的热量很大，即使是隔膜封闭后，电池的温度还会继续上升，电池的安全性能依然得不到有效的保障，第三种方法是利用化学法，即通过调整电解液的组成，来达到改善电池安全性的目的。
再者，电池在过充时，电极的电位较高(＞4.3V，vsLi/Li+)容易引发溶剂的分解，反应使电池的温度升高，引起溶剂蒸汽压的上升，从而增大电池的内压，这是引发电池安全问题的直接原因，故目前技术是以提高电池安全性能的一个有效方法是提高电池电解液中溶剂的分解电压及沸点，曾用于电解液的溶剂有二乙氧乙烷、1，3-二氧环戊烷、乙醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、甲酸甲酯、乙酸甲酯等由于它们的沸点低或分解电压低，所以没有得到应用，目前电解液一般采用的溶剂是各种碳酸酯的混合溶剂，由于各种碳酸酯的性能不一，有研究认为调整溶剂在电解液中的含量可提高电池的过充安全性碳酸丙烯酯(PC)和碳酸二乙酯(DEC)在充放电过程中能嵌入到石墨负极中并发生分解反应，如果减少PC和DEC在电解液中的含量，或采用适当的溶剂配比可以提高电池的安全性能。
电池在滥用情况下，很容易发生过充，导致电池爆炸、起火，从而造成不可估量的后果，而且软包装电池在储存时容易发生气胀，影响电池性能，本发明是防止电池过充、气胀，保证电池安全使用。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种具有防过充与防气胀的锂离子电池电解液的组成物，其是利用防气胀添加剂，以使锂离子电池在化成过程能形成稳定的钝化膜(SEI膜)，从而使电池具有良好的储存性；同时利用防过充添加剂，当电池发生过充时，防过充添加剂发生电聚合反应，在电极表面生成聚合膜，使电池内阻迅速增大，防止电池进一步发生过充，从而有效阻止电池发生爆炸。
为实现本发明的目的，本发明为一种具有防过充与防气胀的锂离子电池电解液的组成物，其电解液的组成物包含碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、环己基苯(CHB)、碳酸亚乙烯酯(VC)、1，3-丙烷磺酸内酯(1，3-PS)、六氟磷酸锂(LiPF6)；本发明是在电池发生过充时，电极表面生成聚合膜，使电池内阻迅速增大，防止电池进一步发生过充，从而有效阻止电池发生爆炸；锂离子电池在化成过程能形成稳定的钝化膜(SEI膜)，从而使电池具有良好的储存性。
与现有技术相比，本发明具有如下优点1.可有效阻止电池发生起火、爆炸，增加电池的安全性。
2.不影响锂离子电池其他电性能，可增加电池的储存性能，尤其可改善高温储存性能。
具体实施例方式
为解决熟知的锂离子电池过充与气胀的问题，本发明提供防过充添加剂与防气胀添加剂，以保证电池电性能正常的情况下，同时具有防过充防气胀功能。
首先，本发明公开了一种液态锂离子电池防过充防气胀电解液，该电解液体包括以下组分碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、环基笨(CHB)、碳酸亚乙烯酯(VC)、1，3-丙烷磺酸内酯(1，3-PS)、六氟磷酸锂(LiPF6)。
其中，碳酸乙烯酯(EC)含量为25～35w.t.％、碳酸甲乙酯(EMC)含量为25～35w.t.％、碳酸二乙酯(DEC)含量25～35w.t.％.、碳酸亚乙烯酯(VC)含量0.5～1w.t.％、1，3-丙烷磺酸内酯(1，3-PS)含量为5～10w.t.％、环己基苯(CHB)含量不大于5％w.t.％、六氟磷酸锂(LiPF6)浓度为0.9～1.2mol/L。上述的所有组成物皆为电池级试剂，纯度大于99.95％，水分含量小于20ppm。
当电池发生过充时，本发明的电解液发生电聚合反应，在电极表面生成聚合膜，使电池内阻迅速增大，防止电池进一步发生过充，从而有效阻止电池发生爆炸。同时，电池在化成过程能形成稳定的钝化膜(SEI膜)，从而使电池具有良好的储存性。且该电解液同时具有良好的高温性能，能显著改善电池的高温储存性，具有良好的循环性能。
总的来讲，液态锂离子电池在滥用情况下很容易发生过充，导致电池爆炸。应用防过充电解液，不影响电池的电化学性能，而在电池发生过充的情况下，电解液中的防过充添加剂发生电聚合，在电极表面形成聚合物膜，使电池内部电阻迅速增大，可有效防止电池进一步发生过充，从而阻止电池发生爆炸。
该电解液同时具有良好的高温性能，能显着改善电池的高温储存性，具有良好的循环性能。
权利要求
1.一种具有防过充与防气胀的锂离子电池电解液的组成物，其特征在于该电解液包含碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、环己基苯、碳酸亚乙烯酯、1，3-丙烷磺酸内酯、六氟磷酸锂。
2.根据权利要求1所述的具有防过充与防气胀的锂离子电池电解液的组成物，其特征在于碳酸乙烯酯含量为25～35w.t.％。
3.根据权利要求1所述的具有防过充与防气胀的锂离子电池电解液的组成物，其特征在于碳酸甲乙酯含量为25～35w.t.％。
4.根据权利要求1所述的具有防过充与防气胀的锂离子电池电解液的组成物，其特征在于碳酸二乙酯含量为25～35w.t.％.。
5.根据权利要求1所述的具有防过充与防气胀的锂离子电池电解液的组成物，其特征在于碳酸亚乙烯酯含量为0.5～1.0w.t.％。
6.根据权利要求1所述的具有防过充与防气胀的锂离子电池电解液的组成物，其特征在于1，3-丙烷磺酸内酯含量为5～10w.t.％。
7.根据权利要求1所述的具有防过充与防气胀的锂离子电池电解液的组成物，其特征在于环己基苯含量不大于5％w.t.％。
8.根据权利要求1所述的具有防过充与防气胀的锂离子电池电解液的组成物，其特征在于六氟磷酸锂浓度为0.9～1.2mol/L。
9.根据权利要求1所述的具有防过充与防气胀的锂离子电池电解液的组成物，其特征在于上述的所有组成物皆为电池级试剂，纯度大于99.95％，水分含量小于20ppm。
全文摘要
一种具有防过充与防气胀的锂离子电池电解液的组成物，其电解液的组成物包含碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、环己基苯(CHB)、碳酸亚乙烯酯(VC)、1，3－丙烷磺酸内酯(1，3－PS)、六氟磷酸锂(LiPF6)；当电池发生过充时，本发明的电解液发生电聚合反应，在电极表面生成聚合膜，使电池内阻迅速增大，防止电池进一步发生过充，从而有效阻止电池发生爆炸。同时，电池在化成过程能形成稳定的钝化膜(SEI膜)，从而使电池具有良好的储存性。
文档编号H01B1/06GK101093901SQ200710143919
公开日2007年12月26日 申请日期2007年8月14日 优先权日2007年8月14日
发明者殷振国, 郭永兴, 陶芝勇, 曾坚义 申请人:深圳市海盈科技有限公司