专利名称：一种高容量锂离子电解液、电池以及电池的制备方法
技术领域：
本发明涉及锂离子电解液及电池，具体地说是高容量锂离子电解液，以及使用该种电解液的电池和电池的制备方法。
背景技术：
目前普遍使用的电池有四种铅酸电池，镍镉电池，镍氢电池和锂离子电池。锂离子电池被普遍认为具有如下的优点比能量大；比功率高；自放电小；无记忆效应；循环特性好；可快速放电，且效率高；工作温度范围宽；无环境污染等，因此有望进入21世纪最好的动力电源行列。
锂离子电池的性能主要取决于所用电池内部材料的结构和性能。这些电池内部材料包括正极材料、负极材料、电解液和隔膜等。负极材料一般选用碳材料，目前的发展比较成熟，而正极材料的选择已经成为制约锂离子电池性能进一步提高、价格进一步降低的重要因素。在目前的商业化生产的锂离子电池中，正极材料的成本约占整个电池成本的40％左右，因此，正极材料价格的降低直接决定着锂离子电池价格的降低。
随着2009年中国进入3G时代，3G手机及上网本的逐步普及，小小的电池似乎越来越成为一个严重的大问题。在3G时代，手机的上网、游戏、影音将获得进一步广泛应用。但所有这些应用都需要在手机上进行较长时间的操作，需要手机的电池能够支持更长的时间。而硬件配置的攀升，CPU处理速度的提升，屏幕尺寸更大分辨率更高，同样需要电力的保障。因此提高手机电池的容量成为迫切要求。而高Ni含量正极材料无疑是上目前最有可能缓解3G时代对电池带来的压力电池材料之一。高Ni含量正极材料电池无疑将成为未来3G时代的首选电源。因为Ni资源相对更丰富，价格相对更低廉，并且比容量远远高于其他所有已知的锂离子电池正极材料，成为最有前景的正极材料之一。
未来3G市场对电池的要求有能量密度高，可以较长时间提供电力供应；可以在较高温度条件下正常工作，而不出现安全问题和容量、循环性能大幅度衰减的情况；可以快速充放电；价格便宜。高Ni含量正极材料以其资源丰富、价格低廉、无毒、高比容量、能快速高压充放电等优点成为锂离子电池最有前景的正极材料，但高Ni材料结构不稳定，容易导致结构变形，降低循环性能，尤其是在高温条件下储存，容量衰减更严重，并产生大量的气体，带来很大的安全隐患。除了通过正极材料修饰改性及电池工艺改进提高锰酸锂的循环性能，开发优异的电解液也是改善高Ni材料适用性的重要手段。
发明内容
本发明目的在于提供一种高容量锂离子电解液、电池以及电池的制备方法，它提供一种电池通过使用高Ni含量正极材料，该电解液通过控制非水有机溶剂比例，以及加入成膜添加剂、阻燃添加剂、防过充添加剂、稳定剂、润湿剂等功能添加剂，使采用本电解液的锂离子电池具有高的比容量及优异的安全性能、循环寿命和高温性能，使其更易于推广及应用。
本发明的技术解决方案是它包含了锂盐、非水有机溶剂，还含有占电解液总重量百分比的0.5％～7％成膜添加剂、0％～15％的阻燃添加剂、2％～10％的防过充添加剂、0.01％～2％稳定剂、0.01％～1％润湿剂； 所述润湿剂选自非离子型表面活性剂中的任何一种或几种，其中氟碳类表面活性剂中的氟代烷基磺酸、氟代烷基磺酸锂、氟代烷基磷酸酯、氟代壬氧基苯磺酸钠、氟代壬氧基苯磺酸锂或氟代聚氧乙烯醚中的任何一种或几种，其中氟代可以为全氟代或部分氟代，上述物质的烷基为C4～C10。
以上本发明所述的非水有机溶剂选自碳酸酯及其卤代衍生物、羧酸酯、硫酸酯中的任何一种或几种；所述的锂盐选自LiPF6、LiBF4、LiBOB或LiODFB中的任何一种或几种组合，含量为0.9mol/L～1.5mol/L。
以上所述的碳酸酯及其卤代衍生物选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯，碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、氯代碳酸乙烯酯、氯代碳酸丙烯酯、二氯代碳酸丙烯酯、三氯代碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸丙烯酯、二氟代碳酸丙烯酯或三氟代碳酸丙烯酯中的任何一种或几种；所述的羧酸酯选自甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯或丁酸乙酯中的任何一种或几种；所述的硫酸酯选自亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯或亚硫酸丁烯酯中的一种或几种。
本发明所述的成膜添加剂选自碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1，3-磺酸丙内酯、1，4-磺酸丁内酯、乙烯砜、二苯砜、马来酐、乙酸酐、三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯或N，N′-二甲基三氟乙酰胺中的任何一种或几种；所述阻燃添加剂选自有机磷化合物及其衍生物如磷酸三甲酯、甲基磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、磷腈及其衍生物如六氯环三磷腈、三邻苯二胺基环三磷腈中的任何一种或几种组合；所述的防过充添加剂选自苯醚及其卤代衍生物、苯基化合物、烷基苯环衍生物、卤代苯环衍生物、噻吩、呋喃或金属茂合物中的任何一种或几种组合。
以上所述的稳定剂选自胺类的三乙胺、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙醇胺、丁二酰亚胺、马来酰亚胺、N，N′-二异丙基碳酰亚胺、N，N′-二环己基碳酰亚胺、N，N′-二异丙基碳酰亚胺或二(三甲基硅基)碳酰二亚胺中的一种或几种；或者是烷基硅氮烷类的七甲基二硅氮烷、六甲基二硅氮烷、六苯基环三硅氮烷或八甲基环四硅氮烷一种或几种；异氰酸酯类六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、氯磺酰异氰酸酯或对甲基苯磺酰异氰酸酯中的任何一种或几种。
使用了本发明电解液的电池是包含了正极、负极、隔膜、铝塑复合膜包装袋、正负极耳及电解液；其中该电池正极为93％～96％的正极活性物质、1％～3％导电剂、2％～4％粘结剂；电池负极为94％～97％的负极活性物质、0％～2％导电剂、2％～4％粘结剂；其中正极活性物质选自LiNixCo1-xO2、LiNixMnyCo1-x-yO2、LiCoO2中的一种或几种非晶体的混合物，其中x≥0.5，其中LiNixCo1-xO2中x优选0.8～0.7，其中LiNixMnyCo1-x-yO2中x≥0.5、y≤0.3，Ni∶Mn∶Co的比例优选8∶1∶1～5∶3∶2；负极活性物质选自天然石墨、人造石墨、复合及中间相碳微球的一种或几种组合；导电剂选自乙炔墨、石墨、碳纳米管或气相生长碳纤维(VGCF)中的一种或几种组合；粘结剂选自聚偏氟乙烯(PVDF)、羧甲基纤维素(CMC)、丁苯橡胶(SBR)或聚四氟乙烯(PTFE)中的一种或几种组合。
以上本发明电池的制备方法是 A、正极为将正极活性物质、导电剂、粘结剂混合，用溶剂配制成粘度4000～6000cps的浆料，将浆料涂覆在10～20μm厚的铝箔集流体上，干燥对辊成正电极，剪切制成正极小片，用激光焊接将正极小片与正极极耳焊接在一起； B、负极为将负极活性物质、导电剂、粘结剂混合，用溶剂配制成浆料，将浆料涂覆在5～15μm厚的铜箔集流体上，干燥对辊成正电极，剪切制成负极小片，用点焊机接将负极小片与负极极耳焊接在一起； C、用聚丙烯和聚乙烯的复合膜作为隔膜卷绕成电芯，放入电池外壳内，注入上述电解液并封口及进行化成处理。
本发明的优点是 a、电池选用高容量的高Ni正极材料做为正极主要活性物质，负极选用高比容量的天然石墨作主要活性物质提高了电池的容量10％以上，利用特别的制备方法使高Ni含量的正极能稳定工作，而且降低了电池的成本； b、导电剂选用碳纳米管及VGCF等材料，从而提高了电极的导电性； c、电解液选用高沸点非水有机溶剂的选取，可以提高电解液的耐高温和滥用状态下的稳定性能；加入成膜添加剂可以在电池的正负极表面形成保护膜，阻止正负极材料与电解液的接触，抑制电解液在正负极表面的分解，提高电池高温下的稳定性；加入阻燃添加剂和防过充添加剂可以解决电池在滥用状态下的安全问题；加入润湿剂可以加速电解液对高容量电芯内部的渗透，并提高了电极界面的相容性，进而提高锂离子电池的充放电效率；加入稳定添加剂可以协同作用阻止锂盐的分解以及酸度的升高，进而提高电解液的储存时间和电池的循环及高温稳定性。多种功能添加剂的加入，协同作用使上述高容量锂离子电池能充分发挥高比容量和具有优异的安全性能、高温性能和循环寿命。
图1为实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5、对比例1电池的容量和循环性能对比。
图2为实施例6、实施例7、实施例8、实施例9、实施例10、对比例2电解液，制备成高容量锂离子电池的容量和循环性能对比。
图3为实施例6、实施例7、实施例8、实施例9、实施例10、对比例2电解液，制备成高容量锂离子电池高温60℃下满天储存7天后的放电容量对比。
具体实施例方式 实施例1 下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明电解液的电池是包含了正极、负极、隔膜、铝塑复合膜包装袋、正负极耳及电解液；其中该电池正极为93％～96％的正极活性物质、1％～3％导电剂、2％～4％粘结剂；电池负极为94％～97％的负极活性物质、0％～2％导电剂、2％～4％粘结剂；其中正极活性物质选自LiNixCo1-xO2、LiNixMnyCo1-x-yO2中的一种或几种非晶体的混合物或/与LiCoO2任意比例组合，其中x≥0.5，其中LiNixCo1-xO2中x优选0.8～0.7，其中LiNixMnyCo1-x-yO2中x≥0.5、y≤0.3，Ni∶Mn∶Co的比例优选8∶1∶1～5∶3∶2；负极活性物质选自天然石墨、人造石墨、复合及中间相碳微球的一种或几种组合；导电剂选自乙炔墨、石墨、碳纳米管或气相生长碳纤维(VGCF)中的一种或几种组合；粘结剂选自聚偏氟乙烯(PVDF)、羧甲基纤维素(CMC)、丁苯橡胶(SBR)或聚四氟乙烯(PTFE)中的一种或几种组合。
对比例1 正极制备将溶剂NMP1800g加入浆料罐中边搅拌边缓慢加入50g PVDF，搅拌1H后缓慢加入20g乙炔黑和20g VGCF搅拌1H，再取1800g的LiCoO2边搅拌边缓慢加入，直到无干粉后，开高速搅拌2H后加NMP(N-甲基吡咯烷酮)调节浆料粘度4000～6000cps，用150目筛网过滤浆料。将配制好的浆料涂覆在15μm厚的铝箔集流体上，干燥后对辊成正电极，剪切制成正极小片，用激光焊机将正极小片与正极极耳焊接在一起。
负极制备 将纯水800g加入浆料罐中边搅拌边缓慢加入13g CMC，搅拌1H后缓慢加入8g VGCF搅拌1H，再取800g的天然石墨边搅拌边缓慢加入，直到无干粉后，开高速搅拌2H后加入12gSBR(丁苯橡胶)继续高速搅拌30min，加水调节浆料粘度2000～3000cps，用100目筛网过滤浆料。将配制好的浆料涂覆在10μm厚的铜箔集流体上，干燥后对辊成负电极，剪切制成负极小片，用点焊机将负极小片与负极极耳焊接在一起。
将上述加工的正负极，用聚丙烯和聚乙烯的复合膜作为隔膜卷绕成电芯，放入铝塑复合膜包装袋内，注入实施例6的电解液并热压封口，制成053048型软包装锂离子电池。对其进行化成处理后根据《GB/T 18287-2000蜂窝电话用锂离子电池总规范》测试其容量及循环性能。
实施例1～5 制备方法与对比例1相同，只是对应正极制备有如下表变动
制备所得的电池也根据《GB/T 18287-2000蜂窝电话用锂离子电池总规范》测试其容量及循环性能。
对比例2 将作为锂盐的LiPF6溶于碳酸乙烯及循环性能酯(EC)/碳酸二甲酯(DMC)/碳酸甲乙酯(EMC)(质量比为1/1/1)的混合溶剂中得到溶液，其中LiPF6的浓度为1.0M。即制得电解液。将该电解液加进实施例1的电池中然后根据《GB/T18287-2000蜂窝电话用锂离子电池总规范》测试其容量及循环性能。
实施例6 将作为锂盐的LiBF4和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)/丁酸乙酯(EB)(质量比为20/10/10/40/20)的混合溶剂中得到溶液，其中LiBF4的浓度为0.2M，LiPF6的浓度为1M。然后在该溶液中按电解液总重量的1％加入碳酸亚乙烯酯(VC)，电解液总重量的0.5％加入碳酸乙烯亚乙酯(VEC)，按电解液总重量的5％加入1，3-磺酸丙内酯(1，3-PS)，按电解液总重量的0.1％加入乙醇胺，按电解液总重量的5％加入联苯，即制得电解液。将该电解液加进实施例1的电池中然后根据《GB/T 18287-2000蜂窝电话用锂离子电池总规范》测试其容量及循环性能。
实施例7 将作为锂盐的LiBOB和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)/丁酸乙酯(EB)(质量比为20/10/10/40/20)的混合溶剂中得到溶液，其中LiBOB的浓度为0.2M，LiPF6的浓度为1M。然后在该溶液中按电解液总重量的1％加入碳酸亚乙烯酯(VC)，电解液总重量的0.5％加入碳酸乙烯亚乙酯(VEC)，按电解液总重量的5％加入1，3-磺酸丙内酯(1，3-PS)，按电解液总重量的0.1％加入乙醇胺，按电解液总重量的5％加入联苯，即制得电解液。将该电解液加进实施例1的电池中然后根据《GB/T 18287-2000蜂窝电话用锂离子电池总规范》测试其容量及循环性能。
实施例8 将作为锂盐的LiODFB和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)/丁酸乙酯(EB)(质量比为20/10/10/40/20)的混合溶剂中得到溶液，其中LiODFB的浓度为0.2M，LiPF6的浓度为1M。然后在该溶液中按电解液总重量的1％加入碳酸亚乙烯酯(VC)，电解液总重量的0.5％加入碳酸乙烯亚乙酯(VEC)，按电解液总重量的5％加入1，3-磺酸丙内酯(1，3-PS)，按电解液总重量的0.1％加入乙醇胺，按电解液总重量的5％加入联苯，即制得电解液。将该电解液加进实施例1的电池中然后根据《GB/T 18287-2000蜂窝电话用锂离子电池总规范》测试其容量及循环性能。
实施例9 将作为锂盐的LiBF4、LiODFB和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)/丁酸乙酯(EB)(质量比为20/10/10/40/20)的混合溶剂中得到溶液，其中LiODFB的浓度为0.1M，LiBF4的浓度为0.2M，LiPF6的浓度为1M。然后在该溶液中按电解液总重量的1％加入碳酸亚乙烯酯(VC)，电解液总重量的0.5％加入碳酸乙烯亚乙酯(VEC)，按电解液总重量的5％加入1，3-磺酸丙内酯(1，3-PS)，按电解液总重量的0.1％加入乙醇胺，按电解液总重量的5％加入联苯，即制得电解液。将该电解液加进实施例1的电池中然后根据《GB/T 18287-2000蜂窝电话用锂离子电池总规范》测试其容量及循环性能。
实施例10 将作为锂盐的LiBF4、LiBOB和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)/丁酸乙酯(EB)(质量比为20/10/10/40/20)的混合溶剂中得到溶液，其中LiBOB的浓度为0.1M，LiBF4的浓度为0.2M，LiPF6的浓度为1M。然后在该溶液中按电解液总重量的1％加入碳酸亚乙烯酯(VC)，电解液总重量的0.5％加入碳酸乙烯亚乙酯(VEC)，按电解液总重量的5％加入1，3-磺酸丙内酯(1，3-PS)，按电解液总重量的0.1％加入乙醇胺，按电解液总重量的5％加入联苯，即制得电解液。
实施例11 将作为锂盐的LiBF4和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)/丙酸乙酯(EP)(质量比为20/10/10/40/20)的混合溶剂中得到溶液，其中LiBF4的浓度为0.2M，LiPF6的浓度为1M。然后在该溶液中按电解液总重量的1％加入碳酸亚乙烯酯(VC)，电解液总重量的0.5％加入碳酸乙烯亚乙酯(VEC)，按电解液总重量的5％加入1，3-磺酸丙内酯(1，3-PS)，按电解液总重量的0.1％加入乙醇胺，按电解液总重量的5％加入联苯，即制得电解液。
实施例12 将作为锂盐的LiBF4和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)/丁酸乙酯(EB)/氟化碳酸乙烯酯(FEC)(质量比为15/10/10/40/20/5)的混合溶剂中得到溶液，其中LiBF4的浓度为0.2M，LiPF6的浓度为1M。然后在该溶液中按电解液总重量的1％加入碳酸亚乙烯酯(VC)，电解液总重量的0.5％加入碳酸乙烯亚乙酯(VEC)，按电解液总重量的5％加入1，3-磺酸丙内酯(1，3-PS)，按电解液总重量的0.1％加入乙醇胺，按电解液总重量的5％加入联苯，即制得电解液。
实施例13 将作为锂盐的LiBF4和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)/丁酸乙酯(EB)/三氟代碳酸丙烯酯(F3PC)(质量比为15/10/10/40/20/5)的混合溶剂中得到溶液，其中LiBF4的浓度为0.2M，LiPF6的浓度为1M。然后在该溶液中按电解液总重量的1％加入碳酸亚乙烯酯(VC)，电解液总重量的0.5％加入碳酸乙烯亚乙酯(VEC)，按电解液总重量的5％加入1，3-磺酸丙内酯(1，3-PS)，按电解液总重量的0.1％加入乙醇胺，按电解液总重量的5％加入联苯，即制得电解液。
实施例14 将作为锂盐的LiBF4和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)/硫酸丁烯酯(BS)(质量比为20/10/10/40/20)的混合溶剂中得到溶液，其中LiBF4的浓度为0.2M，LiPF6的浓度为1M。然后在该溶液中按电解液总重量的1％加入碳酸亚乙烯酯(VC)，电解液总重量的0.5％加入碳酸乙烯亚乙酯(VEC)，按电解液总重量的5％加入1，3-磺酸丙内酯(1，3-PS)，按电解液总重量的0.1％加入乙醇胺，按电解液总重量的5％加入联苯，即制得电解液。
实施例15 将作为锂盐的LiBF4和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)(质量比为30/10/10/50)的混合溶剂中得到溶液，其中LiBF4的浓度为0.2M，LiPF6的浓度为1M。然后在该溶液中按电解液总重量的1％加入碳酸亚乙烯酯(VC)，电解液总重量的0.5％加入碳酸乙烯亚乙酯(VEC)，按电解液总重量的5％加入1，3-磺酸丙内酯(1，3-PS)，按电解液总重量的0.1％加入乙醇胺，按电解液总重量的5％加入联苯，即制得电解液。
实施例16 将作为锂盐的LiBF4和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)/丁酸乙酯(EB)(质量比为20/10/10/50/10)的混合溶剂中得到溶液，其中LiBF4的浓度为0.2M，LiPF6的浓度为1M。然后在该溶液中按电解液总重量的1％加入碳酸亚乙烯酯(VC)，电解液总重量的0.5％加入碳酸乙烯亚乙酯(VEC)，电解液总重量的1％加入乙烯砜(VS)，按电解液总重量的5％加入1，3-磺酸丙内酯(1，3-PS)，按电解液总重量的0.1％加入乙醇胺，按电解液总重量的5％加入联苯，即制得电解液。
实施例17 将作为锂盐的LiBF4和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)/丁酸乙酯(EB)(质量比为20/10/10/50/10)的混合溶剂中得到溶液，其中LiBF4的浓度为0.2M，LiPF6的浓度为1M。然后在该溶液中按电解液总重量的1％加入碳酸亚乙烯酯(VC)，电解液总重量的0.5％加入碳酸乙烯亚乙酯(VEC)，电解液总重量的1％加入乙烯砜(VS)，按电解液总重量的3％加入1，4-磺酸丁内酯(1，4-BS)，按电解液总重量的0.1％加入乙醇胺，按电解液总重量的5％加入联苯，即制得电解液。
实施例18 将作为锂盐的LiBF4和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)(质量比为30/10/10/50)的混合溶剂中得到溶液，其中LiBF4的浓度为0.2M，LiPF6的浓度为1M。然后在该溶液中按电解液总重量的1％加入碳酸亚乙烯酯(VC)，电解液总重量的0.5％加入三(三甲基硅烷)磷酸酯(TMSP)，按电解液总重量的5％加入1，3-磺酸丙内酯(1，3-PS)，按电解液总重量的0.1％加入乙醇胺，按电解液总重量的5％加入联苯，即制得电解液。
实施例19 将作为锂盐的LiBF4和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)(质量比为30/10/10/50)的混合溶剂中得到溶液，其中LiBF4的浓度为0.2M，LiPF6的浓度为1M。然后在该溶液中按电解液总重量的1.5％加入碳酸亚乙烯酯(VC)，电解液总重量的0.5％加入马来酐(MA)，按电解液总重量的5％加入1，3-磺酸丙内酯(1，3-PS)，按电解液总重量的0.1％加入乙醇胺，按电解液总重量的5％加入联苯，即制得电解液。
实施例20 将作为锂盐的LiBF4和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)(质量比为30/10/10/50)的混合溶剂中得到溶液，其中LiBF4的浓度为0.2M，LiPF6的浓度为1M。然后在该溶液中按电解液总重量的1％加入碳酸亚乙烯酯(VC)，电解液总重量的2％加入N，N′-二甲基三氟乙酰胺，按电解液总重量的5％加入1，3-磺酸丙内酯(1，3-PS)，按电解液总重量的0.1％加入乙醇胺，按电解液总重量的5％加入联苯，即制得电解液。
实施例21 将作为锂盐的LiBF4和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)(质量比为30/10/10/50)的混合溶剂中得到溶液，其中LiBF4的浓度为0.2M，LiPF6的浓度为1M。然后在该溶液中按电解液总重量的1.5％加入碳酸亚乙烯酯(VC)，电解液总重量的0.5％加入碳酸乙烯亚乙酯(VEC)，电解液总重量的0.5％加入三(三甲基硅烷)磷酸酯(TMSP)，按电解液总重量的5％加入1，3-磺酸丙内酯(1，3-PS)，按电解液总重量的0.1％加入乙醇胺，按电解液总重量的6％加入甲苯，即制得电解液。
实施例22 将作为锂盐的LiBF4和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)(质量比为30/10/10/50)的混合溶剂中得到溶液，其中LiBF4的浓度为0.2M，LiPF6的浓度为1M。然后在该溶液中按电解液总重量的1.5％加入碳酸亚乙烯酯(VC)，电解液总重量的0.5％加入碳酸乙烯亚乙酯(VEC)，电解液总重量的0.5％加入三(三甲基硅烷)磷酸酯(TMSP)，按电解液总重量的5％加入1，3-磺酸丙内酯(1，3-PS)，按电解液总重量的0.1％加入乙醇胺，按电解液总重量的2％加入甲苯，按电解液总重量的5％加入苯甲醚，按电解液总重量的0.1％加入全氟辛基磺酰氟，即制得电解液。
实施例23 将作为锂盐的LiBF4和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)(质量比为30/10/10/50)的混合溶剂中得到溶液，其中LiBF4的浓度为0.2M，LiPF6的浓度为1M。然后在该溶液中按电解液总重量的1.5％加入碳酸亚乙烯酯(VC)，电解液总重量的0.5％加入碳酸乙烯亚乙酯(VEC)，电解液总重量的0.5％加入三(三甲基硅烷)磷酸酯(TMSP)，按电解液总重量的5％加入1，3-磺酸丙内酯(1，3-PS)，按电解液总重量的0.1％加入三乙胺，按电解液总重量的2％加入甲苯，按电解液总重量的5％加入苯甲醚，按电解液总重量的0.01％加入七甲基二硅氮烷，按电解液总重量的0.5％加入苯基异氰酸酯，即制得电解液。
实施例24 将作为锂盐的LiBF4和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)(质量比为30/10/10/50)的混合溶剂中得到溶液，其中LiBF4的浓度为0.2M，LiPF6的浓度为1M。然后在该溶液中按电解液总重量的1.5％加入碳酸亚乙烯酯(VC)，电解液总重量的0.5％加入碳酸乙烯亚乙酯(VEC)，电解液总重量的0.5％加入三(三甲基硅烷)磷酸酯(TMSP)，按电解液总重量的5％加入1，3-磺酸丙内酯(1，3-PS)，按电解液总重量的0.1％加入三乙胺，按电解液总重量的2％加入甲苯，按电解液总重量的5％加入甲醚，按电解液总重量的0.01％加入七甲基二硅氮烷，按电解液总重量的0.5％加入苯基异氰酸酯，即制得电解液。
实施例25 将作为锂盐的LiBF4和LiPF6溶于碳酸乙烯酯(EC)/碳酸丙烯酯(PC)/碳酸甲乙酯(EMC)/碳酸二乙酯(DEC)(质量比为30/10/10/50)的混合溶剂中得到溶液，其中LiBF4的浓度为0.2M，LiPF6的浓度为1M。然后在该溶液中按电解液总重量的1.5％加入碳酸亚乙烯酯(VC)，电解液总重量的0.5％加入碳酸乙烯亚乙酯(VEC)，电解液总重量的0.5％加入三(三甲基硅烷)磷酸酯(TMSP)，按电解液总重量的5％加入1，3-磺酸丙内酯(1，3-PS)，按电解液总重量的0.05％加入三乙胺，按电解液总重量的5％加入甲苯，按电解液总重量的5％加入六氯环三磷腈，按电解液总重量的0.01％加入七甲基二硅氮烷，按电解液总重量的0.5％加入苯基异氰酸酯，即制得电解液。
权利要求
1.一种高容量锂离子电解液，其特征在于它包含了锂盐、非水有机溶剂，还含有占电解液总重量百分比的0.5％～7％成膜添加剂、0％～15％的阻燃添加剂、2％～10％的防过充添加剂、0.01％～2％稳定剂、0.01％～1％润湿剂；
所述润湿剂选自非离子型表面活性剂中的任何一种或几种，其中氟碳类表面活性剂中的氟代烷基磺酸、氟代烷基磺酸锂、氟代烷基磷酸酯、氟代壬氧基苯磺酸钠、氟代壬氧基苯磺酸锂或氟代聚氧乙烯醚中的任何一种或几种，其中氟代可以为全氟代或部分氟代，上述物质的烷基为C4～C10。
2.根据权利要求1所述的一种高容量锂离子电解液，其特征是非水有机溶剂选自碳酸酯及其卤代衍生物、羧酸酯、硫酸酯中的任何一种或几种；所述的锂盐选自LiPF6、LiBF4、LiBOB或LiODFB中的任何一种或几种组合，含量为0.9mol/L～1.5mol/L。
3.根据权利要求2所述的一种高容量锂离子电解液，其特征是所述的碳酸酯及其卤代衍生物选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯，碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、氯代碳酸乙烯酯、氯代碳酸丙烯酯、二氯代碳酸丙烯酯、三氯代碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸丙烯酯、二氟代碳酸丙烯酯或三氟代碳酸丙烯酯中的任何一种或几种；所述的羧酸酯选自甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯或丁酸乙酯中的任何一种或几种；所述的硫酸酯选自亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯或亚硫酸丁烯酯中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种高容量锂离子电解液，其特征是所述的成膜添加剂选自碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1，3-磺酸丙内酯、1，4-磺酸丁内酯、乙烯砜、二苯砜、马来酐、乙酸酐、三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯或N，N′-二甲基三氟乙酰胺中的任何一种或几种；所述阻燃添加剂选自有机磷化合物及其衍生物如磷酸三甲酯、甲基磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、磷腈及其衍生物如六氯环三磷腈、三邻苯二胺基环三磷腈中的任何一种或几种组合；所述的防过充添加剂选自苯醚及其卤代衍生物、苯基化合物、烷基苯环衍生物、卤代苯环衍生物、噻吩、呋喃或金属茂合物中的任何一种或几种组合。
5.根据权利要求1所述的一种高容量锂离子电解液，其特征是所述的稳定剂选自胺类的三乙胺、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙醇胺、丁二酰亚胺、马来酰亚胺、N，N′-二异丙基碳酰亚胺、N，N′-二环己基碳酰亚胺、N，N′-二异丙基碳酰亚胺或二(三甲基硅基)碳酰二亚胺中的一种或几种；或者是烷基硅氮烷类的七甲基二硅氮烷、六甲基二硅氮烷、六苯基环三硅氮烷或八甲基环四硅氮烷一种或几种；异氰酸酯类六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、氯磺酰异氰酸酯或对甲基苯磺酰异氰酸酯中的任何一种或几种。
6.使用权利要求1所述电解液的一种高容量锂离子电池，其特征是该电池包含了正极、负极、隔膜、铝塑复合膜包装袋、正负极耳及电解液；其中该电池正极为93％～96％的正极活性物质、1％～3％导电剂、2％～4％粘结剂；电池负极为94％～97％的负极活性物质、0％～2％导电剂、2％～4％粘结剂；其中正极活性物质选自LiNixCo1-xO2、LiNixMnyCo1-x-yO2、LiCoO2中的一种或几种非晶体的混合物，其中x≥0.5，其中LiNixCo1-xO2中x优选0.8～0.7，其中LiNixMnyCo1-x-yO2中x≥0.5、y≤0.3，Ni∶Mn∶Co的比例优选8∶1∶1～5∶3∶2；负极活性物质选自天然石墨、人造石墨、复合及中间相碳微球的一种或几种组合；导电剂选自乙炔墨、石墨、碳纳米管或气相生长碳纤维(VGCF)中的一种或几种组合；粘结剂选自聚偏氟乙烯(PVDF)、羧甲基纤维素(CMC)、丁苯橡胶(SBR)或聚四氟乙烯(PTFE)中的一种或几种组合。
7.根据权利要求6所述的一种高容量锂离子电池的制备方法，其特征是
A、正极为将导电剂、粘结剂混合搅拌0.5～1.5小时后，再将正极活性物质加入上述混合物中直到无干粉，然后高速搅拌1～3小时，用溶剂配制成粘度4000～6000cps的浆料，将浆料涂覆在10～20μm厚的铝箔集流体上，干燥对辊成正电极，剪切制成正极小片，用激光焊接将正极小片与正极极耳焊接在一起；
B、负极为将导电剂、粘结剂混合搅拌0.5～1.5小时后，再将正极活性物质加入上述混合物中直到无干粉，然后高速搅拌1～3小时，用溶剂配制成浆料后继续高速搅拌15～60分钟，将浆料涂覆在5～15μm厚的铜箔集流体上，干燥对辊成正电极，剪切制成负极小片，用点焊机接将负极小片与负极极耳焊接在一起；
C、用聚丙烯和聚乙烯的复合膜作为隔膜卷绕成电芯，放入电池外壳内，注入上述电解液并封口及进行化成处理。
全文摘要
本发明涉及一种高容量锂离子电解液、电池以及电池的制备方法，具体地说是高容量锂离子电解液，以及使用该种电解液的电池和电池的制备方法。它公开了该电解液包含了锂盐、非水有机溶剂，还含有占电解液总重量百分比的0.5％～7％成膜添加剂、0％～15％的阻燃添加剂、2％～10％的防过充添加剂、0.01％～2％稳定剂、0.01％～1％润湿剂；它使高Ni含量的正极能稳定工作，而且降低了电池的成本多种功能添加剂的加入，协同作用使上述高容量锂离子电池能充分发挥高比容量和具有优异的安全性能、高温性能和循环寿命。
文档编号H01M4/62GK101771167SQ20101010908
公开日2010年7月7日 申请日期2010年2月5日 优先权日2010年2月5日
发明者蒋灵, 刘建生, 张利萍, 李钊, 李永坤 申请人:九江天赐高新材料有限公司