专利名称：一种高倍率充放电锂动力电池非水电解液的制造方法
技术领域：
本发明涉及锂离子动力电池电解液技术领域，公开了一种高倍率充放电锂动力电池非水电解液的制造方法。
背景技术：
随着全球石油资源紧张、大气环境污染加重，节能环保的电动汽车已被公认为21 世纪汽车工业发展的主要方向。中国政府对于新能源汽车相关技术开发及产业化工作高度重视，在“十五”、“i^一五”都设立了国家863 “节能与新能源汽车”重大专项。2009年以来，国家对新能源领域的扶持力度进一步加大，出台了 “十城千辆”电动汽车计划。电动汽车用锂离子动力电池要达到实用化，其快速充电能力和适应汽车频繁启停过程中的高功率、大电流放电是当前以磷酸铁锂为正极材料的动力电池亟待解决的重要技术问题。因磷酸铁锂材料本身电导率低、阻抗高，造成动力电池大电流、高倍率充放电时电能损耗较大，而且动力电池发热量增加，形成新的安全隐患。虽然目前通过碳包覆和材料纳米化可在一定程度上提高磷酸铁锂材料的电导率，但磷酸铁锂动力电池的倍率性能与实际使用要求仍有一定距离。除提高磷酸铁锂材料本身性能之外，通过对锂离子动力电池用非水电解液的改进也可在一定程度上提高动力电池的倍率性能。其主要思路是通过提高电解液中锂离子在动力电池正负极材料、电极/电解液界面和电解液中的迁移速率。具体手段可通过溶剂复配降低电解液粘度、提高电解质锂盐的溶解度(增加离子数量)、改善电解液与正负极界面和增加电解液对正负极材料的浸润性等来实现。CN200910043724. 3采用四氟硼酸季铵盐类作为一种新型功能添加剂，提高了电解液与电极表面界面膜的质量，提高了锂离子在电极和电解液中的迁移力，并有效保护石墨结构负极在碳酸丙烯酯(PC)基电解液中不被破坏，从而提高了锂离子电池的倍率性能。电解液通常由多种溶剂、锂盐、添加剂组成。常用的溶剂有环状碳酸酯、链状碳酸酯、醚、呋喃等，锂盐有六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酯锂等，添加剂分为成膜添加剂 (碳酸亚乙烯酯、1，3_丙烷磺内酯等)、抗过充添加剂(联苯、环己基苯等)等。实际使用过程中需根据电解液的用途和电池体系的不同选用不同的组合，以达到最佳效果。
发明内容
本发明提供了一种适用于高倍率磷酸铁锂动力电池用非水电解液的制备方法。目的在于通过调整电解液中溶剂、电解质盐、添加剂的种类和配比来实现电解液的低粘度、高离子电导和高界面稳定性，从而解决锂离子动力电池高倍率充放电性能的提升。本发明为一种高倍率充放电锂动力电池非水电解液的制造方法，其特征在于；包括如下步骤在干燥惰性气体保护下，将经过脱水处理后的多种非水有机溶剂(水分低于 5ppm)按照一定比例加入带夹套的不锈钢配制釜中，搅拌混合均勻后按顺序逐渐加入一定量的电解质盐和添加剂，控制配制温度不超过20°C，搅拌混合30 60分钟，该溶液再经 0. 45,0. 1微米的精密过滤器过滤后得到非水电解液产品。根据本发明所述的方法；其特征在于；作为本发明非水电解液中所用的非水有机溶剂选自下列溶剂中的一种或几种碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、 氟代碳酸乙烯酯(FEC)、Y-丁内酯(GBL)、甲基九氟丁醚、三氟甲基碳酸丙烯酯、二甲氧基乙烷(DME)、二乙氧基乙烷(DEE)。根据本发明所述的方法；其特征在于；作为本发明非水电解液中所用的电解质盐选自下列电解质盐中的一种或几种 LiPF6, LiBF4, LiBOB, LiODFB, LiTFSI、LiS03CF3、LiN[SO2OCH (CF3) 2]2。根据本发明所述的方法；其特征在于；作为本发明非水电解液中所用的添加剂选自下列化合物中的一种或几种碳酸亚乙烯酯(VC)、1，3-丙烷磺内酯(PS)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、联苯(BP)、环己基苯(Offi)、亚硫酸乙酯(ES)、亚硫酸二甲酯(DMS)、2_甲基四氢呋喃(MTHF)。根据本发明所述的方法；其特征在于；所述有机溶剂占非水电解液总重量的80 85 %。选自为EC/FEC/PC/EMC/DMC混合溶剂体系，其中各溶剂重量百分比为=EC占20 25%，FEC占25 35%，PC占5 15%， EMC 占 25 35%，DMC 占 10 15%。根据本发明所述的方法；其特征在于；所述电解质盐占非水电解液总重量的10 13%。优选为LiPF6/LiODFB/LiBF4混合电解质盐体系，其中各电解质盐重量百分比为=LiPF6占80 93%，LiODFB占2 5%， LiBF4 占 8 15%。根据本发明所述的方法其特征在于； 所述添加剂占非水电解液总重量的2 8 %。选自为VC/PS/CHB/MTHF复合添加剂体系。各添加剂占电解液总重量的百分比为VC占1 5%，PS占0. 5 3%，CHB占2 3%, MTHF 占 0. 5 1. 5%。本发明的优势在于通过含氟溶剂的引入、复合电解质盐的比例调配降低了电解液的粘度和锂盐的离解度、增强电解液对电极材料的润湿性，提高了电解液离子电导率和离子在电极材料中的扩散速率，从而使得动力电池的高倍率充放电性能得以提升。另一方面， 对添加剂比例的调配及烷氧基添加剂的引入可改善电解液/电极界面膜的质量和稳定性， 增强电池高倍率充放电情况下的可靠性。
具体实施例方式实施例1在干燥氮气(水分低于IOppm)保护下，将经过脱水处理后的DMC、EMC、PC、FEC、 EC (水分低于5ppm，重量比1 :3:1:3: 2)按照顺序加入带夹套的不锈钢配制釜中，控制混合温度不高于20°C，搅拌混合30分钟；随后按顺序逐渐加入LiODFB、LiBF4、LiPF6电解质盐(重量比1 1 8，电解质盐总重量占电解液总重量的13%)，控制混合温度不高于 200C，搅拌混合30分钟；最后加入占电解液总重量3%的VC、2%的PS、1. 5%的PS和0. 5%的MTHF，继续搅拌30分钟。该溶液再经0. 45,0. 1微米的精密过滤器过滤后得到非水电解液产品A。实施例2在干燥氮气(水分低于IOppm)保护下，将经过脱水处理后的DEC、EMC、PC、EC(水分低于5ppm，重量比3 :3:1: 3)按照顺序加入带夹套的不锈钢配制釜中，控制混合温度不高于20°C，搅拌混合30分钟；随后按顺序逐渐加入LiBF4、LiPF6电解质盐(重量比 2 8，电解质盐总重量占电解液总重量的10% )，控制混合温度不高于20°C，搅拌混合30 分钟；最后加入占电解液总重量3%的VC、2%的PS，继续搅拌30分钟。该溶液再经0. 45、 0. 1微米的精密过滤器过滤后得到非水电解液产品B。实施例3在干燥氮气(水分低于IOppm)保护下，将经过脱水处理后的FEC、EMC、PC、EC(水分低于5ppm，重量比3 :2:1: 4)按照顺序加入带夹套的不锈钢配制釜中，控制混合温度不高于20°C，搅拌混合30分钟；随后按顺序逐渐加入LiPF6电解质盐(电解质盐总重量占电解液总重量的14% )，控制混合温度不高于20°C，搅拌混合30分钟；最后加入占电解液总重量5%的VC、2%的PS和1 %的MTHF继续搅拌30分钟。该溶液再经0. 45,0. 1微米的精密过滤器过滤后得到非水电解液产品C。产品性能测试上述实施实例所配制的电解液A、B、C按动力电池标准制作规程制作成软包装动力电池，其中正极材料为磷酸铁锂，负极材料为人造石墨，经化成、分容倍率充放电性能测试后得到的对比数据见表1、表2。
权利要求
1.一种高倍率充放电锂动力电池非水电解液的制造方法，其特征在于；包括如下步骤在干燥惰性气体保护下，将经过脱水处理后水分低于5ppm的多种非水有机溶剂按照一定比例加入带夹套的不锈钢配制釜中，搅拌混合均勻后按顺序逐渐加入一定量的电解质盐和添加剂，控制配制温度不超过20°C，搅拌混合30 60分钟，该溶液再经0. 45,0. 1微米的两步精密过滤器过滤后得到非水电解液产品。
2.根据权利要求1所述的方法；其特征在于；作为本发明非水电解液中所用的非水有机溶剂选自下列溶剂中的一种或几种碳酸二甲酯DMC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸二乙酯DEC、碳酸乙烯酯EC、碳酸丙烯酯PC、氟代碳酸乙烯酯FEC、Y - 丁内酯GBL、甲基九氟丁醚、三氟甲基碳酸丙烯酯、二甲氧基乙烷DME、二乙氧基乙烷DEE。
3.根据权利要求1所述的方法；其特征在于；作为本发明非水电解液中所用的电解质盐选自下列电解质盐中的一种或几种LiPF6、 LiBF4, LiBOB, LiODFB、LiTFSI、LiS03CF3、LiN[SO2OCH(CF3) 2]2。
4.根据权利要求1所述的方法；其特征在于；作为本发明非水电解液中所用的添加剂选自下列化合物中的一种或几种碳酸亚乙烯酯VC、1，3-丙烷磺内酯PS、碳酸乙烯亚乙酯VEC、联苯BP、环己基苯CHB、亚硫酸乙酯ES、亚硫酸二甲酯DMS、2-甲基四氢呋喃MTHF。
5.根据权利要求1所述的方法；其特征在于；所述有机溶剂占非水电解液总重量的80 85 % ；选自为EC/FEC/PC/EMC/DMC混合溶剂体系，其中各溶剂重量百分比为EC占20 25%，FEC占25 ，PC占5 15%，EMC 占 25 35%，DMC 占 10 15%。
6.根据权利要求1所述的方法；其特征在于；所述电解质盐占非水电解液总重量的10 13% ；选自为LiPF6/LiODFB/LiBF4混合电解质盐体系，其中各电解质盐重量百分比为=LiPF6占80 93%,LiODFB占2 5%,LiBF4 占8 15%。
7.根据权利要求1所述的方法其特征在于；所述添加剂占非水电解液总重量的2 8 % ；选自为VC/PS/CHB/MTHF复合添加剂体系； 各添加剂占电解液总重量的百分比为VC占1 5%，PS占0. 5 3%，CHB占2 3%， MTHF 占 0. 5 1. 5%。
全文摘要
本发明提供了一种高倍率充放电锂动力电池非水电解液的制造方法。该电解液由多元复合非水溶剂、多元电解质盐和多种添加剂组成，可有效提高磷酸铁锂动力电池的高倍率充放电性能。
文档编号H01M10/0569GK102496739SQ20111035847
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月14日 优先权日2011年11月14日
发明者刘大凡, 刘红光, 叶学海, 安峰, 张玥, 王坤, 袁莉, 郭西凤 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油天津化工研究设计院