专利名称：一种含有烯基磺酸内酯添加剂的锂离子动力电池电解液的制作方法
技术领域：
本发明属于锂离子电池电解液技术领域，涉及适合于磷酸铁锂和锰酸锂电池体系
电解液的添加剂，特别涉及一种含有烯基磺酸内酯添加剂的锂离子动力电池电解液
背景技术：
在现有各类众多的电池当中，锂离子电池被称为性能最为优越的可充电电池，号 称"终极电池"。作为数码设备的首选，已经广泛的在手机、相机、笔记本电脑等便携式数码 产品中使用。特别是由于锂离子电池的清洁环保特点，锂离子电池的市场需求一直保持相 当高的增长速度，其可靠的功能也使得锂离子电池在电动车方面的应用成为现实。目前锂 离子动力电池已经在电动自行车中得到大力的推广使用，随着锂离子动力电池技术水平的 不断提高，将会被逐渐使用在汽车等大型动力运载工具中。 为了保证锂离子动力电池的性能发挥和安全性能，必须对电池使用的材料进行优 选。目前锂离子动力电池所使用的正极材料主要是磷酸铁锂和锰酸锂，负极材料以人造石 墨类为主。在此优选正负极的基础上，需要改变锂离子电池电解液的组成成分，保证电池性 能的发挥。 常见锂离子电池电解液体系的添加剂，主要适合于钴酸锂正极材料体系使用，而 磷酸铁锂和锰酸锂因其各自特殊的化学结构，需要改变电解液的组成成分或者使用特殊的 添加剂，来改善电解液同磷酸铁锂和锰酸锂正极材料的界面化学，同时也由于动力电池体 系的大容量、大功率和组成动力电池的单体电池一致性等问题，需要从电解液方面来改善 和解决。 经过对上述现有技术进行的研究，结果发现常见的锂离子电池电解液添加剂亚 乙烯碳酸酯和1，3-丙烷磺酸内酯，可以改善电解液同负极材料的兼容性，并可以在负极表 面形成一层保护膜，同时可以保证电池在高温条件下性能正常发挥。但是由于电池制作工 艺等条件的制约，组成动力电池的个别单体电池会在电池的多次充放电循环后，出现电池 内阻偏高，产气量增大，从而影响整个动力电池组的性能。 研究结果也发现，如果仅仅使用亚乙烯碳酸酯和1， 3-丙烷磺酸内酯，并不能从根 本上解决电解液同采用磷酸铁锂和锰酸锂为正极材料的电池体系所出现的问题。例如，采 用锰酸锂电池体系的动力电池，由于锰酸锂材料自身结构特点，会在充放电过程中出现材 料表面Mn2+的溶解，导致电池容量衰减，或者当电池体系处于高温环境中时，这种表面Mn2+ 的溶解更加明显，需要选择特殊的添加剂来抑制这种材料表面的锰溶解。对于磷酸铁锂体 系的动力电池，会因为磷酸铁锂材料较低的离子电导率，影响材料在低温条件下的充放电 性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种含有烯基磺酸内酯添加剂的锂离子动力电池电解液，解 决了现有技术中存在的磷酸铁锂和锰酸锂因其各自特殊的化学结构，从而使得由磷酸铁锂电池组成的动力电池能够具有良好的性能，解决了现有动力电池体系的大容量、大功率和 组成动力电池的单体电池一致性等问题， 本发明是在现有锂离子动力电池电解液添加剂的基础上加入新的添加剂烯基磺 酸内酯，来改善锂离子动力电池中单体电池因充放电循环过程中内阻、厚度等改变，从而影 响单体电池的一致性的现象 本发明的另外一个目就是采用磷酸铁锂正极材料作为动力电池体系，提供一种促 进其电性能发挥的电解液，使得由磷酸铁锂电池组成的动力电池能够具备更优质的性能。
本发明的第三个目的就是采用锰酸锂正极材料作为动力电池体系，提供一种能够 抑制表面Mn"溶解的电解液，减少电池体系处于高温环境中容量的衰减，保证整个电池循 环及其容量的正常发挥。 本发明所采用的技术方案是，一种含有新型烯基磺酸内酯添加剂的锂离子动力电 池电解液，所述的锂离子动力电池电解液中采用磷酸铁锂正极材料和锰酸锂正极材料为动 力电池体系，在现有锂离子电池电解液中新加有含有抑制表面Mn"溶解的磺酸酯化合物的 添加剂。 本发明所述的含有烯基磺酸内酯添加剂的锂离子动力电池电解液，其特征还在 于， 所述的烯基磺酸内酯化合物的重量为锂离子电池电解液体系总重量1 5%，所 述的烯基磺酸酯化合物选自以下化学式
化学式(1)1^03(^3，化学结构为
o 化学式(2)RS0AH5，化学结构为
化学式(3)1 03(:4113，化学结构为
<formula>formula see original document page 5</formula> 其化学结构中的R分别是氢原子、卤素原子，或是含1个或2个碳原子的烷基。
所述的化学式(1) 、 (2) 、 (3)作为添加剂添加时，可加入一种或一种以上的磺酸酯 化合物。 本发明的含有烯基磺酸内酯添加剂的锂离子动力电池电解液，采用锰酸锂正极材 料的动力电池体系，提供一种能够抑制表面Mn2+溶解的电解液，保证了整个电池循环及其 容量的充分发挥。改善了电解液同负极材料的兼容性，并可以在负极表面形成一层保护膜， 同时也可保证电池在高温条件下性能正常发挥。组成动力电池的个别单体电池不会在电池 的多次充放电循环后，出现电池内阻偏高，产气量增大以及影响整个动力电池组的性能的 现象。 采用含有烯基磺酸内酯为添加剂的锂离子动力电池，不会在充放电过程中出现材 料表面Mn2+的溶解，导致电池容量衰减的现象，也不会影响材料在低温条件下的充放电性 能，从而使得有磷酸铁锂电池组成的动力电池能够较优的性能。 另外，上述本发明的基本构成中，化学式(1)、 (2)、 (3)可以选择至少一种，以保证 电解液性能的充分发挥，更为重要的是可以保证在长循环条件下，产气量小，电池不鼓胀。
具体实施例方式
下面结合具体实施方式
对本发明进行详细说明。 —种含有烯基磺酸内酯添加剂的锂离子动力电池电解液，所述的锂离子动力电池 电解液中采用磷酸铁锂正极材料和锰酸锂正极材料为动力电池体系，在现有锂离子电池电 解液中新加有含有抑制表面Mn2+溶解的磺酸酯化合物的添加剂。 所述的烯基磺酸内酯化合物的重量为锂离子电池电解液体系总重量1 5%，所 述的烯基磺酸酯化合物选自以下化学式
化学式(1)RS03C具，化学结构为
<formula>formula see original document page 5</formula> 化学式(2)1 03(:4115，化学结构为
<formula>formula see original document page 6</formula>
化学式(3)RS0^H3，化学结构为
<formula>formula see original document page 6</formula>
化合物:
其化学结构中的R分别是氢原子、卤素原子，或是含1个或2个碳原子的烷基。 所述的化学式(1)、 (2)、 (3)作为添加剂添加时，可加入一种或一种以上的磺酸酯
为了更好的描述本发明，通过下面几个实施例来具体说明 实施例1
采用磷酸铁锂正极材料的锂离子电池中使用如下锂离子电池电解液
在充氩气的手套箱环境中(H20< lO卯m)，按比例1 : 1 : 1(wt^)取占总重量 的77. 5%的EC、 DEC、 EMC有机溶剂；取锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)，占总重量的12. 5% ;取 添加剂为碳酸亚乙烯酯(VC)，占总重量的4%、丙烷磺酸内酯(PS)，占总重量的4%;取占总 重量2%的化学式(1)RS03C3H3为添加剂；依次加入容器充分搅拌均匀，即得到本发明锂离 子动力电池电解液。
实施例2 采用磷酸铁锂正极材料的锂离子电池中使用如下锂离子电池电解液 在充氩气的手套箱环境中(H20 < 10ppm)，按比例1 : 1 : 1(wt^)取占总重量
的77. 5%的EC、 DEC、 EMC有机溶剂；取锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)，占总重量的12. 5% ;取
添加剂为碳酸亚乙烯酯(VC)，占总重量的4%、丙烷磺酸内酯(PS)，占总重量的4%;取占总
重量2%的化学式(2)RS03C4H5为添加剂；依次加入容器充分搅拌均匀，即得到本发明锂离
子动力电池电解液。 实施例3 在采用磷酸铁锂正极材料的锂离子电池中使用如下锂离子电池电解液 在充氩气的手套箱环境中(H20< 10卯m)，按比例1 : 1 : 1(wt^)取占总重量的
77. 5%的EC、 DEC、 EMC有机溶剂；取锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)，，占总重量的13. 5% ;取添
加剂为碳酸亚乙烯酯(VC)，占总重量的4X、丙烷磺酸内酯(PS)，占总重量的3X;取占总重
量2%的化学式(2)1 03(:4115为添加剂；依次加入容器充分搅拌均匀，即得到本发明锂离子
动力电池电解液。 实施例4
在采用锰酸锂正极材料的锂离子电池中使用在如下锂离子电池电解液 在充氩气的手套箱环境中(H20< 10卯m)，按比例1 : 1 : 1(wt^)取占总重量的
76. 5%的EC、 DEC、 EMC有机溶剂；取锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)，，占总重量的13. 5% ;取添
加剂为碳酸亚乙烯酯(VC)，占总重量的4%、丙烷磺酸内酯(PS)，占总重量的3%;取占总重
量3%的化学式(3)1 03(:4113为添加剂；依次加入容器充分搅拌均匀，即得到本发明锂离子
动力电池电解液。 经性能对比试验，本发明含有新型添加剂的锂离子动力电池电解液的电池性能指标大大优于不含本发明所述添加剂的电池电解液。 上述实施方式只是本发明的一个实例，不是用来限制本发明的实施与权利范围，凡依据本发明申请专利保护范围所述的内容做出的等效变化和修饰，均应包括在本发明申请专利范围内。
权利要求
一种含有烯基磺酸内酯添加剂的锂离子动力电池电解液，所述的锂离子动力电池电解液中采用磷酸铁锂正极材料和锰酸锂正极材料为动力电池体系，在现有锂离子电池电解液中新加有含有抑制表面Mn2+溶解的磺酸酯化合物的添加剂。
2. 根据权利要求1所述的含有烯基磺酸内酯添加剂的锂离子动力电池电解液，其特征 在于，所述的烯基磺酸内酯化合物的重量为锂离子电池电解液体系总重量1 5%，所述的 烯基磺酸酯化合物选自以下化学式化学式(1)RS0^H3，化学结构为<formula>formula see original document page 0</formula>化学式(2)RS0AHs，化学结构为化学式(3)RS0AH3，化学结构为其化学结构中的R分别是氢原子、卤素原子，或是含1个或2个碳原子的烷基。
3.根据权利要求1或2所述的含有新型添加剂的锂离子动力电池电解液，其特征在于， 所述的化学式(1)、 (2)、 (3)作为添加剂添加时，可加入一种或一种以上的磺酸酯化合物。
全文摘要
本发明提供了一种含有烯基磺酸内酯添加剂的锂离子动力电池电解液，所述的锂离子动力电池电解液中采用磷酸铁锂正极材料或锰酸锂正极材料为动力电池体系。所述的磺酸酯化合物的重量为锂离子电池电解液体系总重量1～5％；所述的磺酸酯化合物选自以下化学式化学式(1)RSO3C3H3；化学式(2)RSO3C4H5；化学式(3)RSO3C4H3；其化学结构中的R分别是氢原子、卤素原子，或是含1个或2个碳原子的烷基。
文档编号H01M10/056GK101719560SQ20091024988
公开日2010年6月2日 申请日期2009年11月30日 优先权日2009年11月30日
发明者侯涛, 陈柏源 申请人:东莞市杉杉电池材料有限公司