专利名称：圆柱形锂离子电池电解液及其制备方法
技术领域：
本发明属于锂离子电池材料技术领域，涉及一种使用有机化合物 形成最佳质量比性能的锂离子电池电解液，具体涉及一种圆柱形锂离 子电池电解液及其制备方法。
技术背景锂离子电池因其工作电压高、比能量大、安全性好、无环境污染 等优点，得到广泛的应用，随着锂离子电池技术的发展，其性能指标 不断得到提高。锂离子电池所使用的正负极材料也已经向多元化方向 发展，由单一的嵌脱锂氧化物发展为多种复合过渡金属和纳米型嵌脱 锂氧化物。电解液也从液体电解液向同聚合物电解质和固体电解质并 存发展。目前在不同的商业用途中需要的锂离子电池有不同的形状，主要 有方形、软包形和圆柱形电池。电池的用途由自身设计优点来决定， 例如软包电池被广泛的应用在航模玩具中，方形电池被广泛的应用在 手机电池中，而圆柱形电池则被广泛的用在笔记本电脑等电源中。圆 柱形锂离子电池是目前巿场中使用最广泛的一种，其各项电池性能也 都能满足商业用途。但是，由于圆柱形锂离子电池特殊的工艺设计， 必须由相适应的电解液来促进其各项性能的发挥。例如，锂离子电池 的正负极在高压时情况下，要求电解液能够很好的渗透到正负极材料中。但是，现有技术的电解液还不能很好的渗透到电池正负极材料中，使得圆柱形锂离子电池的各项性能没有得到很好的发挥。发明内容本发明的目的是提供一种圆柱形锂离子电池电解液及其制备方 法，将现有锂离子电池所使用的锂盐、有机溶剂、添加剂进行合理的 组合和质量优选配比，通过合理的工艺制备方法得到的锂离子电池电 解液，它满足了圆柱形锂离子电池的容量发挥、倍率性能、过充性能 以及高温条件下的充放电和储存性能的需要，解决了现有技术中圆柱 形锂离子电池存在的上述问题。本发明提供了一种圆柱形锂离子电池电解液，它是由锂盐、有机溶剂和添加剂组成，其中质量配比分别为，锂盐12% 17%、有机 溶剂75 85%、添加剂3% 8%。本发明还提供了一种圆柱形锂离子电池电解液制备方法，该方法 按以下步骤进行步骤一，将占质量百分比75% 85%有机溶剂在经过提纯处理， 纯度达到99.99%以上，水分《10ppm，在正压惰性气体保护下加入到 反应釜内，经过1 3小时以上的充分搅拌混匀；步骤二，然后加入占质量百分比1ln/。 13。/。的电解质锂盐LiPF6， 将混合反应釜的温度应控制在15°C 30°C，继续搅拌1 3小时；步骤三，当锂盐充分溶解后再加入占质量百分比1% 4%其它类 型的电解质锂盐，同样的条件下充分搅拌混匀；步骤四，最后加入3% 8%的不同添加剂，搅拌混匀6小时 10小时，即得圆柱形锂离子电池电解液。本发明锂圆柱形锂离子电池电解液，其特征还在于，所述的锂盐为电解质锂盐LiPF6，所述的其它类型的电解质锂盐 可以是LiBF4、 LiBOB (双草酸硼酸锂)、LiTFSI[二 (三氟甲基磺酸) 亚胺锂]中的一种或几种。所述的有机溶剂为乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、甲基丙基碳酸酯、 二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、二丙基碳酸酯、甲基丙基碳酸酯以及 其它含硫、含卤或不饱和的环状有机碳酸酯类，也可以是r-丁内酯、 四氢呋喃、乙腈以及砜类有机物。所述的添加剂为VC (碳酸亚乙烯酯)、BP(联苯)、CHB (环己 基苯)、亚硫酸乙烯酯及其衍生物。本发明圆柱形锂离子电池电解液，是将锂离子电池所使用的锂 盐、有机溶剂、添加剂重新进行的优化组合和质量优选配比，通过合 理的工艺方法制备得到的锂离子电池电解液，它具有以下优点一、它满足圆柱形锂离子电池的容量发挥、倍率性能、过充性能 以及高温条件下的充放电和储存性能。二、 是一种能够很好浸润圆柱形锂离子电池正负极和隔膜材料的 电解液，且不影响电池其它性能发挥。三、 本发明的电解液一种不易燃烧的电解液，确保了电解液的安 全性能。四、 本发明的电解液符合欧盟环境RoHS标准，是一种具有良好 环保性能的电解液。
具体实施方式
下面结合具体实施方式
对本发明进行详细说明。本发明提供了一种圆柱形锂离子电池电解液，它是由锂盐、有机溶剂和添加剂组成，其中质量配比分别为，锂盐12% 17%、有机溶 剂75 85%、添加剂3% 8%。本发明所述的锂盐为电解质锂盐LiPF6，所述的其它类型的电解 质锂可以是LiBF4、 LiBOB (双草酸硼酸锂)、LiTFSI[二 (三氟甲基 磺酸)亚胺锂中的一种或几种。本发明所述的有机溶剂为乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、甲基丙基 碳酸酯、二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、二丙基碳酸酯、甲基丙基碳酸酯以及其它含硫、含卤或不饱和的环状有机碳酸酯类，也可以是r-丁内酯、四氢呋喃、乙腈以及砜类有机物。本发明所述的添加剂为VC (碳酸亚乙烯酯)、BP(联苯)、CHB (环己基苯)、亚硫酸乙烯酯及其衍生物。本发明还提供了圆柱形锂离子电池电解液制备方法，该方法按以 下步骤进行步骤一，将占质量百分比75% 85%有机溶剂在经过提纯处理， 纯度达到99.99%以上，水分《10ppm，在正压惰性气体保护下加入到 反应釜内，经过1 3小时以上的充分搅拌混匀；步骤二，然后加入占质量百分比11。/。 13。/。的电解质锂盐LiPF6， 将混合反应釜的温度应控制在15°C 30°C，继续搅拌1 3小时；步骤三，当锂盐充分溶解后再加入占质量百分比1% 4%其它类型的电解质锂盐，同样的条件下充分搅拌混匀；步骤四，最后加入3% 8%的不同添加剂，搅拌混匀6小时 10 小时，即得圆柱形锂离子电池电解液。 实施例实施例1将占总重量的75°/。有机溶剂EC、 DMC、 EMC按照l:3:2(wt%) 充分混合搅拌均匀，缓缓加入占总重量17M的锂盐LiPF6，待加入的 锂盐使其充分溶解之后，再加入占总重量3%的添加剂VC，经充分 搅拌均匀后加入占总重量5n/。的添加剂PS，使其充分搅拌均匀，搅拌 均匀后即得到本发明所述的锂离子电池电解液。实施例2将占总重量的80%有机溶剂EC、 DMC、 EMC按照l:3:2(wt%) 充分混合搅拌均匀，缓缓加入占总重量17y。的锂盐LiPF6，待加入的 锂盐使其充分溶解之后，再加入占总重量1%的添加剂VC，充分搅 拌均匀后加入占总重量2y。的添加剂PS,使其充分搅拌均匀，搅拌均 匀后即得到本发明所述的锂离子电池电解液。实施例3将占总重量的83。/。有机溶剂EC、 DMC、 EMC按照l:3:2(wt%) 充分混合搅拌均匀，缓缓加入占总重量14Q/。的锂盐LiPF6，待加入的 锂盐使其充分溶解之后，再加入占总重量1%的添加剂VC，充分搅 拌均匀后加入占总重量2M的添加剂PS，使其充分搅拌均匀，搅拌均 匀后即得到本发明所述的锂离子电池电解液。实施例4将占总重量的80。/。有机溶剂EC、 DMC、 EMC按照l:3:2(wt%) 充分混合搅拌均匀，缓缓加入占总重量15Q/。的锂盐LiPF6，然后加入 占总重量的2。/。锂盐LiTFSI，待加入的锂盐使其充分溶解之后，再加 入占总重量1%的添加剂VC，充分搅拌均匀后加入占总重量2%的添 加剂PS，使其充分搅拌均匀，搅拌均匀后即可得到本发明所述的锂 离子电池电解液。实施例5将占总重量的78。/。有机溶剂EC、 DMC、 EMC按照l:2:2(wt%) 充分混合搅拌均匀，缓缓加入占总重量15Q/。的锂盐LiPF6，然后加入 占总重量的l。/。锂盐LiTFSI，待加入的锂盐使其充分溶解之后，再加 入占总重量2%的添加剂VC，充分搅拌均匀后加入占总重4%的添加 剂PS，使其充分搅拌均匀，搅拌均匀后即可得到本发明所述的锂离 子电池电解液实施例6将占总重量的85。/。有机溶剂EC、 DMC、 EMC按照l:2:2(wt%) 充分混合搅拌均匀，缓缓加入占总重量ll。/。的锂盐LiPF6，然后加入 占总重量的l。/。锂盐LiTFSI，待加入的锂盐使其充分溶解之后，再加 入占总重量1%的添加剂VC，充分搅拌均匀后加入占总重量2%的添 加剂PS，使其充分搅拌均匀，搅拌均匀后即可得到本发明所述的锂 离子电池电解液实施例7将占总重量的80。/。有机溶剂EC、 DMC、 EMC按照l:2:2(wt%) 充分混合搅拌均匀，缓缓加入占总重量13c/。的锂盐UPF6，然后加入 占总重量的P/。锂盐LiTFSI，待加入的锂盐使其充分溶解之后，再加 入占总重量2%的添加剂VC，，充分搅拌均匀后加入占总重量4%的 添加剂PS，使其充分搅拌均匀，搅拌均匀后即可得到本发明所述的 锂离子电池电解液。实施例8将占总重量的83°/。有机溶剂EC、 DMC、 EMC按照l:2:2(wt%) 充分混合搅拌均匀，缓缓加入占总重量lin/。的锂盐LiPF6，然后加入 占总重量的1M锂盐LiTFSI，待加入的锂盐使其充分溶解之后，再加 入占总重量1°/。的添加剂VC，充分搅拌均匀后加入占总重量2%的添 加剂ES，充分搅拌均匀后加入占总重量的2M的添加剂CHB，使其 充分搅拌均匀，搅拌均匀后即可得到本发明所述的锂离子电池电解 液。本发明电解液在有机溶剂的制备过程中还须注意如下环节 在手套箱中或者其它满足的以下条件的密闭环境中进行的制备。环境要求水分H2(X10ppm， O2<10ppm，环境在惰性气体且压力 可以调节。在满足此环境条件的条件下，确保首次所使用的盛放电解 液的容器以及搅拌工具能够被准备加入的有机溶剂DMC润洗干净， 然后加入所需质量的DMC溶剂，再加入所需质量的EMC有机溶剂， 把两种溶剂在搅拌器搅拌下充分搅拌均匀，然后再加入所需质量的 EC溶剂，在用同样的搅拌速度搅拌使三种溶剂充分的混合均匀，再加入所需的锂盐，锂盐的加入分三次匀速加入，加入时应注意盛放电解液容器的温度控制在15'C 3(TC，锂盐加入完毕后搅拌半小时， 然后依次加入添加剂VC、 PS、 CHB，每加入一种添加剂就需充分搅 拌混合均匀，即可制得本发明所需的锂离子电池电解液。本发明所选的锂盐可以在碳负极表面成SEI膜，充分的保护碳 负极的层状结构。同时，也能够在电解液大电流情况下，提供锂离子 源，消除由此产生的浓差极化，更为重要的是所选锂盐能够承受较高 温度条件，且对电池的内阻增加影响不大，也不产生大量的气体导致 电池鼓胀等情况的发生。本发明所用的有机添加剂选自VC、 CHB、 PS、 ES。其中VC能 够很好的在碳负极表面形成均匀的SEI膜，而被广泛的应用于电解液 成膜添加剂，CHB在较高的电位下能够发生电聚合，阻止充电过程 的继续进行，从而达到过充保护，同时也在一定程度上产生气体，激 活电流阻断设备，充电过程结束。PS (1，3-丙烷磺酸内酯)不但能够 作为成膜添加剂使用，而且在较高温度下能够促使表面膜重新形成， 抑制高温条件下SEI膜分解产生的气体。ES (亚硫酸乙烯酯)也是 ^m^PfflJ屮使用比较多的，1^够形成致密1 ，促迸电池循环 性能的发挥。本发明所述的有机溶剂可以是现有非质子化惰性有机溶剂的两 种或两种以上。可以是高沸点或低沸点的物质，也可以是低粘度以及 其它满足实际电性能需要的有机溶剂。例如可以使选自乙烯碳酸酯、 丙烯碳酸酯、甲基丙基碳酸酯、二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、二丙基碳酸酯、甲基丙基碳酸酯以及其它含硫、含卤或不饱和的环状有机 碳酸酯类，也可以是f-丁内酯、四氢呋喃、乙腈以及砜类有机物，本 发明所述的有机溶剂是上述溶剂中选择的两种或两种以上混合而成。
权利要求
1、一种圆柱形锂离子电池电解液，其特征在于，它由锂盐、有机溶剂和添加剂组成，其中质量配比分别为，锂盐12％～17％、有机溶剂75～85％、添加剂3％～8％。
2、 一种圆柱形锂离子电池电解液制备方法，其特征在于，该方 法按以下步骤进行步骤一，将占质量百分比75°/。 85%有机溶剂在经过提纯处理， 纯度达到99.99%以上，水分《10ppm,在正压惰性气体保护下加入到 反应釜内，经过1 3小时以上的充分搅拌混匀；步骤二，然后加入占质量百分比11。/。 13。/。的电解质锂盐LiPF6， 将混合反应釜的温度应控制在15°C 30°C，继续搅拌1 3小时；步骤三，当锂盐充分溶解后再加入占质量百分比1% 4%其它类 型的电解质锂盐，同样的条件下充分搅拌混匀；步骤四，最后加入3% 8%的不同添加剂，搅拌混匀6小时 10 小时，即得圆柱形锂离子电池电解液。
3、根据权利要求1所述的锂圆柱形锂离子电池电解液，其特征在 于，所述的锂盐为电解质锂盐LiPF6，所述的其它类型的电解质锂盐 可以是LiBF4、 LiBOB (双草酸硼酸锂)、LiTFSI [二 (三氟甲基磺酸) 亚胺锂]中的一种或几种。
4、根据权利要求1所述的锂圆柱形锂离子电池电解液，其特征 在于，所述的有机溶剂为乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、甲基丙基碳酸 酯、二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、二丙基碳酸酯、甲基丙基碳酸酯以及其它含硫、含卤或不饱和的环状有机碳酸酯类，也可以是r-丁内 酯、四氢呋喃、乙腈以及砜类有机物。
5、根据权利要求1所述的锂圆柱形锂离子电池电解液，其特征 在于，所述的添加剂为VC (碳酸亚乙烯酯)、BP(联苯)、CHB (环 己基苯)、亚硫酸乙烯酯及其衍生物。
全文摘要
本发明提供了一种圆柱形锂离子电池电解液，是由锂盐、有机溶剂和添加剂组成，其中质量配比分别为，锂盐12％～17％、有机溶剂75～85％、添加剂3％～8％。该圆柱形锂离子电池电解液的制备方法是将锂离子电池所使用的锂盐、有机溶剂、添加剂进行合理的组合和质量优选配比，通过合理的工艺方法制备，得到的圆柱形锂离子电池电解液满足了圆柱形锂离子电池的容量发挥、倍率性能、过充性能以及高温条件下的充放电和储存性能的需要，解决了现有技术中圆柱形锂离子电池存在的上述问题。
文档编号H01M10/40GK101304101SQ200810029318
公开日2008年11月12日 申请日期2008年7月9日 优先权日2008年7月9日
发明者涛 侯, 陈柏源 申请人:东莞市杉杉电池材料有限公司