专利名称：锂离子电池及其制备方法
锂离子电池及其制备方法
技术领域：
本发明涉及二次电池领域，尤其涉及一种锂离子电池及其制备方法。
背景技术：
目前，锂离子电池已广泛应用于各种数字设备及各种电动设备上，市场上衡量锂离子的性能指标包括容量的大小和循环性能的高低等。循环性能是指电池多次充放电循环之后的容量保持率。锂离子电池的发展关键是电极材料的发展。传统的锂离子电池负极材料基本上都是碳素材料，如人工石墨、天然石墨、中间相碳微球、石油焦、碳纤维、热解树脂碳等。Si合金 材料作为新型锂离子电池负极材料，相对于传统的碳素材料，具有更高的能量密度。然而，Si合金材料作为锂离子电池负极会由于自身的膨胀，导致电池循环性能的下降。
发明内容基于此，有必要提供一种循环性能较好的锂离子电池及其制备方法。一种锂离子电池，包括正极、负极以及电解液；所述负极材质为Si合金，所述电解液包括六氟磷酸锂、碳酸乙烯酯、二甲基碳酸酯、氟代碳酸乙烯酯以及碳酸二乙酯。优选的，所述电解液的质量配比为10 20份的六氟磷酸锂、20 30份的碳酸乙烯酯、10 20份的二甲基碳酸酯、15 25份的氟代碳酸乙烯酯以及20 30份的碳酸二乙酯。优选的，所述电解液的质量配比为13 15份的六氟磷酸锂、25 27份的碳酸乙烯酯、15 17份的二甲基碳酸酯、18 20份的氟代碳酸乙烯酯以及25 27份的碳酸二乙酯。优选的，所述Si合金为SiC。一种锂离子电池的制备方法，包括如下步骤步骤一、配制电解液；所述电解液包括六氟磷酸锂、碳酸乙烯酯、二甲基碳酸酯、氟代碳酸乙烯酯以及碳酸二乙酯；步骤二、选择材质为Si合金的负极以及正极制作电芯，并将所述电解液注入所述电芯；步骤三、将所述电芯封口后预冲，得到所述锂离子电池。优选的，步骤一中，所述电解液的质量配比为10 20份的六氟磷酸锂、20 30份的碳酸乙烯酯、10 20份的二甲基碳酸酯、15 25份的氟代碳酸乙烯酯以及20 30份的碳酸二乙酯。优选的，所述电解液的质量配比为13 15份的六氟磷酸锂、25 27份的碳酸乙烯酯、15 17份的二甲基碳酸酯、18 20份的氟代碳酸乙烯酯以及25 27份的碳酸二乙酯。优选的，步骤二中，所述Si合金为SiC。
优选的，步骤三还包括将所述电芯封口后，预冲前的陈化操作。优选的，步骤三还包括将预冲后高温老化的操作。这种锂离子电池，在预冲时能够在Si合金材质的负极表面形成一层致密且具有韧性的固体电解质界面膜，从而有效的抑制Si合金材料自身的膨胀，提高了电池的循环性倉泛。
图I为一实施方式的锂离子电池的制备方法的流程图；图2为实施例I制得的锂离子电池进行25度循环后的外观图；
图3为对比例I制得的锂离子电池进行25度循环后的外观图；图4为实施例I和对比例I制得的锂离子电池进行25度循环的循环图；图5为实施例2制得的锂离子电池进行25度循环后的外观图；图6为对比例2制得的锂离子电池进行25度循环后的外观图；图7为实施例2和对比例2制得的锂离子电池进行25度循环的循环图；图8为实施例3制得的锂离子电池进行25度循环后的外观图；图9为对比例3制得的锂离子电池进行25度循环后的外观图；图10为实施例3和对比例3制得的锂离子电池进行25度循环的循环图。
具体实施方式下面结合附图和实施例对锂离子电池及其制备方法做进一步的描述。一实施方式的锂离子电池，包括正极、负极以及电解液。正极材质为常用的正极材料，一般的可以为镍锰钴酸锂(NMC)、钴酸锂(LC0)、镍钴铝酸锂(NCA)等。负极材质为Si合金。一般的，负极材质可以是Si和C直接复合得到的SiC，也可以是Si先和过渡金属复合，再和C复合得到的SiC。电解液包括六氟磷酸锂(LiPF6)、碳酸乙烯酯(EC)、二甲基碳酸酯(DMC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)以及碳酸二乙酯(DEC)。LiPF6为电解质，提供锂离子。EC、DMC和DEC为溶剂，EC起到溶解LiPF6的作用，DMC、DEC起到降低电解液黏度、提高导电率的作用。FEC对形成固体电解质界面(Solidelectrolyte interface, SEI)膜有帮助，使得形成的SEI膜具有韧性,不容易被破坏。SEI膜的化学组成、结构、织构和稳定性等物理化学性质是决定锂离子电池负极/电解液相容性的关键，优化SEI膜性质。当电芯首次充电时，在一定的电位下，锂离子、电解液中的成膜剂在负极表面发生还原反应，分解的化学物质在负极表面进行沉积形成一层保护膜，防止溶剂与负极反应，不同的成膜添加剂所形成的膜具有不同的结构和作用。通过加A FEC，使得形成的SEI膜中包含稳定性较好的LiF、SiF等化合物，从而使得形成的SEI膜韧性较好。所形成的膜还包括Si-OCH2CH2OCO2Li, -Si-CH2CH2OCO2Li, R(OCO2Li)2等化合物。在优选的实施例中，电解液的质量配比为10 20份的六氟磷酸锂、20 30份的碳酸乙烯酯、10 20份的二甲基碳酸酯、15 25份的氟代碳酸乙烯酯以及20 30份的碳酸二乙酯。特别优选的，电解液的质量配比为13 15份的六氟磷酸锂、25 27份的碳酸乙烯酯、15 17份的二甲基碳酸酯、18 20份的氟代碳酸乙烯酯以及25 27份的碳酸二乙酯。这种锂离子电池，在预冲时能够在Si合金材质的负极表面形成一层致密且具有韧性的SEI膜，从而有效的抑制Si合金材料自身的膨胀，提高了电池的循环性能。如图I所示的一实施方式的锂离子电池的制备方法，包括如下步骤S10、配制电解液。
电解液包括六氟磷酸锂、碳酸乙烯酯、二甲基碳酸酯、氟代碳酸乙烯酯以及碳酸
二乙酯。优选的，电解液的质量配比为10 20份的六氟磷酸锂、20 30份的碳酸乙烯酯、10 20份的二甲基碳酸酯、15 25份的氟代碳酸乙烯酯以及20 30份的碳酸二乙酯。特别优选的，电解液的质量配比为13 15份的六氟磷酸锂、25 27份的碳酸乙烯酯、15 17份的二甲基碳酸酯、18 20份的氟代碳酸乙烯酯以及25 27份的碳酸二乙酯。S20、选择材质为Si合金的负极以及正极制作电芯，并将电解液注入电芯。采用不同材质的正极，以及不同厂家提供的Si合金材质的负极，制作18650型电芯，将电解液注入。一般的，负极材质可以是Si和C直接复合得到的SiC，也可以是Si先和过渡金属复合，再和C复合得到的SiC。S30、将电芯封口进行陈化、预冲以及高温老化，得到锂离子电池。下面为具体实施例部分。实施例II、配置电解液。电解液配方为LiPF6ECDMCFECDECwt% wt% wt% wt% wt%I 13251619 I 272、采用镍锰钴酸锂(NMC)材质的正极，SiC材质的负极，制作18650型电芯，将电解液注入。3、电芯封口进行陈化，预充，高温老化，得到锂离子电池。对比例II、配置电解液。电解液配方为
权利要求
1.一种锂离子电池，包括正极、负极以及电解液；其特征在于，所述负极材质为Si合金，所述电解液包括六氟磷酸锂、碳酸乙烯酯、二甲基碳酸酯、氟代碳酸乙烯酯以及碳酸二乙酯。
2.如权利要求I所述的锂离子电池，其特征在于，所述电解液的质量配比为10 20份的六氟磷酸锂、20 30份的碳酸乙烯酯、10 20份的二甲基碳酸酯、15 25份的氟代碳酸乙烯酯以及20 30份的碳酸二乙酯。
3.如权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，所述电解液的质量配比为13 15份的六氟磷酸锂、25 27份的碳酸乙烯酯、15 17份的二甲基碳酸酯、18 20份的氟代碳酸乙烯酯以及25 27份的碳酸二乙酯。
4.如权利要求I所述的锂离子电池，其特征在于，所述Si合金为SiC。
5.一种锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤 步骤一、配制电解液；所述电解液包括六氟磷酸锂、碳酸乙烯酯、二甲基碳酸酯、氟代碳酸乙烯酯以及碳酸二乙酯； 步骤二、选择材质为Si合金的负极以及正极制作电芯，并将所述电解液注入所述电-I-H心； 步骤三、将所述电芯封口后预冲，得到所述锂离子电池。
6.如权利要求5所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述电解液的质量配比为10 20份的六氟磷酸锂、20 30份的碳酸乙烯酯、10 20份的二甲基碳酸酯、15 25份的氟代碳酸乙烯酯以及20 30份的碳酸二乙酯。
7.如权利要求6所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述电解液的质量配比为13 15份的六氟磷酸锂、25 27份的碳酸乙烯酯、15 17份的二甲基碳酸酯、18 20份的氟代碳酸乙烯酯以及25 27份的碳酸二乙酯。
8.如权利要求5所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述Si合金为SiC。
9.如权利要求5所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，步骤三还包括将所述电芯封口后，预冲前的陈化操作。
10.如权利要求5所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，步骤三还包括将预冲后高温老化的操作。
全文摘要
一种锂离子电池包括正极、负极以及电解液；其特征在于，所述负极材质为Si合金，所述电解液包括六氟磷酸锂、碳酸乙烯酯、二甲基碳酸酯、氟代碳酸乙烯酯以及碳酸二乙酯。这种锂离子电池，在预冲时能够在Si合金材质的负极表面形成一层致密且具有韧性的固体电解质界面膜，从而有效的抑制Si合金材料自身的膨胀，提高了电池的循环性能。本发明还提供一种上述锂离子电池的制备方法。
文档编号H01M10/058GK102800890SQ20111014074
公开日2012年11月28日 申请日期2011年5月27日 优先权日2011年5月27日
发明者王飞, 杨闯, 任秀斌, 林 建, 陈辉, 伍文 申请人:深圳市比克电池有限公司