专利名称：锂离子电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锂离子电池，尤其是一种具有良好安全性能和电化学性能的锂离 子电池。
背景技术：
随着科学技术的发展，具有能量密度高、可靠性高和加工性好等优点的锂离子电 池越来越受到青睐，被广泛应用于各类便携式电子设备中。但是，锂离子电池使用时容易因 短路、过充、高温或其他不当使用等引起电池温度升高，甚至起火和爆炸，因此设计安全锂 离子电池就成了当务之急。为了改善锂离子电池的安全性能，现有技术已经提出了多种技术方案，如于2007 年5月11日申请的中国发明专利申请CN 200710052153. 0号和2007年5月10日申请的 中国发明专利申请CN 200710052150. 7号中分别使用了阻燃剂甲基磷酸二甲酯，将其以不 同比例加在电解液中。经验证，甲基磷酸二甲酯确实是一种优良的阻燃剂，可以作为锂离子 电池的全部或部分溶剂组分，以有效改善锂离子电池的安全性能。但是，上述现有锂离子电池至少存在以下缺陷当甲基磷酸二甲酯应用在负极为 石墨的体系中时，会在化成时与石墨发生还原反应，导致石墨剥离、锂离子电池的首次效率 和容量损失很大，影响了锂离子电池的安全性能和电化学性能。有鉴于此，确有必要提供一种具有良好安全性能和电化学性能的锂离子电池。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有良好安全性能和电化学性能的锂离子电池。为了实现上述发明目的，本发明提供了一种锂离子电池，其包括正极片、负极片、 间隔于正极片和负极片之间的隔离膜，以及电解液，其中，正极片包括正极集流体和附着在 正极集流体上含有正极活性物质的正极膜片，负极片包括负极集流体和附着在负极集流体 上含有负极活性物质石墨的负极膜片，电解液中含有甲基磷酸二甲酯和卤代碳酸乙烯酯。相对于现有技术，本发明锂离子电池具有以下有益技术效果卤代碳酸乙烯酯可 以作为电解液的成膜添加剂，在负极表面形成稳定的固体电解质界面膜，阻止甲基磷酸二 甲酯与石墨发生还原反应，防止石墨层间结构被破坏，改善锂离子电池的首次效率和容量。作为本发明锂离子电池的一种改进，所述电解液的溶剂全部为甲基磷酸二甲酯， 其中，甲基磷酸二甲酯的重量百分含量为 100%，卤代碳酸乙烯酯的重量百分含量为 0. 30%。作为本发明锂离子电池的一种改进，所述电解液的溶剂为甲基磷酸二甲酯和环状 酯或者链状酯的混合物，其中，甲基磷酸二甲酯的重量百分含量为 100%，卤代碳酸 乙烯酯的重量百分含量为0. 30%。作为本发明锂离子电池的一种改进，所述环状酯或链状酯选自碳酸乙烯酯、碳酸 丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯或其组合。
作为本发明锂离子电池的一种改进，所述卤代碳酸乙烯酯选自氟代碳酸乙烯酯、 氯代碳酸乙烯酯、溴代碳酸乙烯酯或其组合。作为本发明锂离子电池的一种改进，所述正极活性物质选自钴酸锂、锰酸锂、磷酸 铁锂、锂镍钴锰或其组合。作为本发明锂离子电池的一种改进，所述隔离膜为聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层 隔离膜，或聚乙烯单层隔离膜，或聚丙烯单层隔离膜。作为本发明锂离子电池的一种改进，所述电解液中的锂盐为六氟磷酸锂。
下面结合说明书附图和具体实施方式
，对本发明锂离子电池及其有益技术效果进 行详细说明，其中图1所示为比较例锂离子电池和本发明实施例锂离子电池的首次充放电曲线对 比。
具体实施例方式为了使采用甲基磷酸二甲酯(DMMP)作为阻燃剂的锂离子电池具有良好的电化学 性能，本发明使用卤代碳酸乙烯酯作为成膜添加剂。卤代碳酸乙烯酯可以在石墨表面发生 还原反应并形成稳定的固体电解质界面膜(SEI)，阻止甲基磷酸二甲酯对石墨层间结构的 破坏，改善锂离子电池的电化学性能。本发明锂离子电池的电解液溶剂可以全部为甲基磷酸二甲酯，或者是甲基磷酸二 甲酯与环状酯或链状酯的混合物，其中，甲基磷酸二甲酯的重量百分含量为 100%。 卤代碳酸乙烯酯可以选自氟代碳酸乙烯酯(FEC)、氯代碳酸乙烯酯(C1EC)、溴代碳酸乙烯 酯(BrEC)或其组合，其中，卤代碳酸乙烯酯的重量百分含量为0. 30%。环状酯或链 状酯可选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯或 其组合。本发明锂离子电池中，正极活性物质选自钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、锂镍钴锰或 其组合；隔离膜为聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层隔膜，或聚乙烯单层隔离膜，或聚丙烯单层 隔离膜；锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)。下面结合比较例和实施例详细说明本发明锂离子电池，但本发明的实施例不限于 此。
比较例负极片的制作以石墨为负极活性物质，其占负极膜片重量的90% ；以丁苯橡胶 (SBR)为粘结剂，其占负极膜片重量的5%;以碳粉(Super-p)为导电剂，其占负极膜片重量 的5%。将上述粉料在去离子水中混合搅拌均勻，制成负极浆料。将负极浆料均勻涂布在厚 度为22μπι的负极集流体铜箔上，获得表面附着有负极膜片的负极片。正极片的制作以克容量为148mAh/g的锂镍钴锰㈦附^⑶&^/^叫⑶)为正极活 性物质，其占正极膜片重量的94% ；以聚偏二氟乙烯(PVDF)为粘结剂，其占正极膜片重量 的2%;以导电碳(Super-p与KS-6)为导电剂，Super-p与KS-6各占正极膜片重量的2%。将上述粉料在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中混合搅拌均勻，制成正极浆料。将正极浆料均勻涂 布在厚度为22μπι的正极集流体铝箔上，获得表面附着有正极膜片的正极片。隔离膜的制作采用聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(ΡΡ/ΡΕ/ΡΡ)三层隔离膜，厚度为 20 μ m0电解液的制作电解液以浓度为1. 2mol/L的六氟磷酸锂(LiPF6)为锂盐；以碳酸 乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)的混合物为溶剂，EC、EMC和DMC的重 量比为EC EMC DMC = 5 2 3 ；此外，在电解液中加入重量百分含量为10%的甲基 磷酸二甲酯(DMMP)。锂离子电池的制作将根据上述工序制得的正极片、隔离膜和负极片依次叠加，通 过叠片或卷绕工艺制得锂离子电池芯；然后，将锂离子电池芯装入锂离子电池包装壳中并 注入电解液，经化成等工序制得比较例锂离子电池。
实施例负极片的制作以石墨为负极活性物质，其占负极膜片重量的90% ；以丁苯橡胶 (SBR)为粘结剂，其占负极膜片重量的5%;以碳粉(Super-p)为导电剂，其占负极膜片重量 的5%。将上述粉料在去离子水中混合搅拌均勻，制成负极浆料。将负极浆料均勻涂布在厚 度为22μπι的负极集流体铜箔上，获得表面附着有负极膜片的负极片。正极片的制作以克容量为148mAh/g的锂镍钴锰㈦附^⑶&^/^叫⑶)为正极活 性物质，其占正极膜片重量的94% ；以聚偏二氟乙烯(PVDF)为粘结剂，其占正极膜片重量 的2%;以导电碳(Super-p与KS-6)为导电剂，Super-p与KS-6各占正极膜片重量的2%。 将上述粉料在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中混合搅拌均勻，制成正极浆料。将正极浆料均勻涂 布在厚度为22 μ m的正极集流体铝箔上，获得表面附着有正极膜片的正极片。隔离膜的制作采用聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(PP/PE/PP)三层隔离膜，厚度为 20 μ m0电解液的制作电解液以浓度为1. 2mol/L的六氟磷酸锂(LiPF6)为锂盐；以碳酸 乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)的混合物为溶剂，EC、EMC和DMC的重 量比为EC EMC DMC = 5 2 3 ；此外，在电解液中加入重量百分含量为10%的甲基 磷酸二甲酯(DMMP)和重量百分含量为5%的氟代碳酸乙烯酯(FEC)。锂离子电池的制作将根据上述工序制得的正极片、隔离膜和负极片依次叠加，通 过叠片或卷绕工艺制得锂离子电池芯；然后，将锂离子电池芯装入锂离子电池包装壳中并 注入电解液，经化成等工序制得本发明实施例锂离子电池。图1所示为比较例锂离子电池和本发明实施例锂离子电池的首次充放电曲线对 比，从图中可以看出电解液中添加氟代碳酸乙烯酯(FEC)后改善了锂离子电池的首次效
率和容量。需要说明的是，根据本发明的其他实施例，正极膜片的正极活性物质也可以选自 钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂，或锂镍钴锰、钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂的组合；环状酯或链状酯 可以选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯或其 组合；卤代碳酸乙烯酯可以选自氟代碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯、溴代碳酸乙烯酯或其组 合；隔离膜也可以为聚乙烯单层隔离膜或聚丙烯单层隔离膜。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属技术领域的技术人员还可以对上述实 施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式
， 对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说 明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限 制。
权利要求
一种锂离子电池，其包括正极片、负极片、间隔于正极片和负极片之间的隔离膜，以及电解液，其中，正极片包括正极集流体和附着在正极集流体上含有正极活性物质的正极膜片，负极片包括负极集流体和附着在负极集流体上含有负极活性物质石墨的负极膜片，其特征在于所述电解液中含有甲基磷酸二甲酯和卤代碳酸乙烯酯。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于所述电解液的溶剂全部为甲基磷 酸二甲酯，其中，甲基磷酸二甲酯的重量百分含量为 100%，卤代碳酸乙烯酯的重量 百分含量范围为0. 30%。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于所述电解液的溶剂为甲基磷酸二 甲酯和环状酯或链状酯的混合物，其中，甲基磷酸二甲酯的重量百分含量为 100%， 卤代碳酸乙烯酯的重量百分含量为0. 30%。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池，其特征在于所述环状酯或链状酯选自碳酸乙 烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯或其组合。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的锂离子电池，其特征在于所述卤代碳酸乙烯 酯选自氟代碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯、溴代碳酸乙烯酯或其组合。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于所述正极活性物质选自钴酸锂、锰 酸锂、磷酸铁锂、锂镍钴锰或其组合。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于所述隔离膜为聚丙烯/聚乙烯/聚 丙烯三层隔离膜，或聚乙烯单层隔离膜，或聚丙烯单层隔离膜。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于所述电解液中的锂盐为六氟磷酸锂。
全文摘要
本发明公开了一种锂离子电池，其包括正极片、负极片、间隔于正极片和负极片之间的隔离膜，以及电解液，其中，正极片包括正极集流体和附着在正极集流体上含有正极活性物质的正极膜片，负极片包括负极集流体和附着在负极集流体上含有负极活性物质石墨的负极膜片，电解液中含有甲基磷酸二甲酯和卤代碳酸乙烯酯。本发明锂离子电池中，卤代碳酸乙烯酯可以作为电解液的成膜添加剂，在负极表面还原形成稳定的固体电解质界面膜，阻止甲基磷酸二甲酯对石墨层间结构的破坏，改善锂离子电池的首次效率和容量。
文档编号H01M2/16GK101924240SQ20101024337
公开日2010年12月22日 申请日期2010年7月29日 优先权日2010年7月29日
发明者周志勇, 林楠, 汪颖, 潘香英, 赵丰刚, 郭佳丽 申请人:东莞新能源科技有限公司