专利名称：一种锂离子电池电解液的制作方法
技术领域：
本发明涉及锂离子电池制造技术领域，具体涉及一种锂离子电池电解液。
背景技术：
锂离子电池具有电压平台高、无记忆性能等优点，目前在便携式电子设备如移动电话、手提电脑和大中型电动设备如电动工具、电动自行车等领域得到了广泛应用。但锂离子电池的应用范围也受到了一些条件的限制，例如应用的环境温度即是其中的一个重要因素。目前国内大多数锂离子电池生产厂商生产的锂离子电池采用最多的电解液体系是LiPF6/EC+DMC+EMC，其中溶剂 EC、DMC、EMC 的质量比为:EC: DMC: EMC 为 I: I: I。该电解液体系虽具有较好的安全性能和活性物质容量发挥，但低温、高温循环性能不够理想，因此使制得的锂离子电池的低、高温循环性能差，已经不能满足市场对动力锂离子电池的需要，有待进一步提闻。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂离子电池电解液。为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是:一种锂离子电池电解液，由六氟磷酸锂LiPF6、混合溶剂和添加剂组成，所述六氟磷酸锂LiPF6的浓度为0.9 1.lmol/L,所述混合溶剂由任意选自碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC、碳酸乙烯酯EC和碳酸丙烯酯PC中的3 4种溶剂组成，所述添加剂为碳酸亚乙烯酯VC、Y - 丁内酯GBL和六甲基二硅胺烷HMDS的混合物，碳酸亚乙烯酯VC的浓度为I 10wt%，Y - 丁内酯GBL的浓度为I IOwt %，六甲基二硅胺烷HMDS的浓度为I 5wt%。优选的，所述混合溶剂为碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC和碳酸乙烯酯EC的混合物。进一步优选的，所述混合溶剂中碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC和碳酸乙烯酯EC的体积比为:碳酸二乙酯DEC:碳酸甲乙烯酯EMC:碳酸二甲酯DMC:碳酸乙烯酯EC= I: 2: I: I或碳酸二乙酯DEC:碳酸甲乙烯酯EMC:碳酸二甲酯DMC:碳酸乙烯酯EC= 1: 3:1:1。优选的，所述碳酸亚乙烯酯VC的浓度为2 5wt%。所述Y - 丁内酯GBL的浓度为5 IOwt%。所述六甲基二硅胺烷HMDS的浓度为2 5wt%。本发明提供的锂离子电池电解液中组分VC中含有不饱和双键亚乙烯基，亚乙烯基在高于EC、DEC、DMC、EMC分解电位下获得电子，成为烯基自由基，烯基自由基可以与其他添加剂分子在炭负极表面发生自由基聚合反应，生成聚烷氧基碳酸锂化合物，这种高分子网络界面膜有一定的韧性，在电极表面稳定性好，可显著改善锂离子电池的循环性能。GBL具有液态温度范围宽(熔点_45°C，沸点204°C )、合适的粘度(1.75mpa/s,25°C )、较高的介电常数(25°C，ε r = 39.1)和对锂盐的高溶解能力等优点，从而在不影响其他性能的基础上可以较好的改善锂离子电池的高、低温性能；HMDS含有活泼H，可以与电解液中的水反应生成NH3,生成的NH3与电解液中的HF发生中和反应，从而减少电解液中水和酸的含量，一方面可以提高电解液自身的稳定性，另一方面，减少了高温下HF对正极材料锰酸锂的溶解，提高了电池在高温条件下的放电性能。通过在电解液中加入由VC、GBL和HMDS组成的混合添加剂，能有效促进SEI膜的产生，改善锂离子电池的循环性能，同时改善锂离子电池在高温、低温条件下的放电性能。采用本发明提供的锂离子电池电解液制备的锂离子电池的性能测试结果如下。高温55°C、IC放电放出额定容量的98%，70°C、IC放电放出额定容量的80% ;低温-10°C、IC放电放出额定容量的95%，-200C >0.2C放电放出额定容量的90%，-20°C、IC放电放出额定容量的85%，-40°C、0.2C放电放出额定容量的50%。常温1C/1C循环300周后，容量保持率大于90%;高温55°C、1C/1C循环100周后，容量保持率大于80%。以上性能测试结果说明采用本发明提供的锂离子电池电解液制得的锂离子电池的低、高温循环性能好，性能显著提高。本发明提供的锂离子电池电解液能同时满足锂离子电池在-40 70°C的高、低温环境中使用的要求，并且该电解液不会影响电池的使用寿命。
具体实施例方式下面通过以下具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。实施例1本实施例提供的锂离子电池电解液，由六氟磷酸锂LiPF6、混合溶剂和添加剂组成，六氟磷酸锂LiPF6的浓度为1.lmol/L，混合溶剂为碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC和碳酸乙烯酯EC的混合物，其中碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC和碳酸乙烯酯EC的体积比为:碳酸二乙酯DEC:碳酸甲乙烯酯EMC:碳酸二甲酯DMC:碳酸乙烯酯EC= I: 2: I: 1，添加剂为碳酸亚乙烯酯VC、Y-丁内酯GBL和六甲基二硅胺烷HMDS的混合物，碳酸亚乙烯酯VC的浓度为IOwt%，Y - 丁内酯GBL的浓度为IOwt %，六甲基二硅胺烷HMDS的浓度为5wt%。随机抽取20个未注液的1665132电池，于恒温恒湿房中将这20块电池分别注入实施例1提供的锂离子电池电解液，按常规方法将已注液的电池进行老化、化成、除气、封口、分容，然后待测。实施例2本实施例提供的锂离子电池电解液，由六氟磷酸锂LiPF6、混合溶剂和添加剂组成，六氟磷酸锂LiPF6的浓度为l.0mol/L，混合溶剂为碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC和碳酸乙烯酯EC的混合物，其中碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC和碳酸乙烯酯EC的体积比为:碳酸二乙酯DEC:碳酸甲乙烯酯EMC:碳酸二甲酯DMC:碳酸乙烯酯EC= I: 2: I: 1，添加剂为碳酸亚乙烯酯VC、Y-丁内酯GBL和六甲基二硅胺烷HMDS的混合物，碳酸亚乙烯酯VC的浓度为Iwt%，Y - 丁内酯GBL的浓度为lwt%，六甲基二硅胺烷HMDS的浓度为Iwt%。随机抽取20个未注液的1665132电池，于恒温恒湿房中将这20块电池分别注入实施例2提供的锂离子电池电解液，按常规方法将已注液的电池进行老化、化成、除气、封口、分容，然后待测。
实施例3本实施例提供的锂离子电池电解液，由六氟磷酸锂LiPF6、混合溶剂和添加剂组成，六氟磷酸锂LiPF6的浓度为l.0mol/L，混合溶剂为碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC和碳酸乙烯酯EC的混合物，其中碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC和碳酸乙烯酯EC的体积比为:碳酸二乙酯DEC:碳酸甲乙烯酯EMC:碳酸二甲酯DMC:碳酸乙烯酯EC= I: 3: I: 1，添加剂为碳酸亚乙烯酯VC、Y-丁内酯GBL和六甲基二硅胺烷HMDS的混合物，碳酸亚乙烯酯VC的浓度为2wt%，Y - 丁内酯GBL的浓度为5wt%，六甲基二硅胺烷HMDS的浓度为2wt%。随机抽取20个未注液的1665132电池，于恒温恒湿房中将这20块电池分别注入实施例3提供的锂离子电池电解液，按常规方法将已注液的电池进行老化、化成、除气、封口、分容，然后待测。实施例4本实施例提供的锂离子电池电解液，由六氟磷酸锂LiPF6、混合溶剂和添加剂组成，六氟磷酸锂LiPF6的浓度为0.9mol/L，混合溶剂为碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC和碳酸乙烯酯EC的混合物，其中碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC和碳酸乙烯酯EC的体积比为:碳酸二乙酯DEC:碳酸甲乙烯酯EMC:碳酸二甲酯DMC:碳酸乙烯酯EC= I: 3: I: 1，添加剂为碳酸亚乙烯酯VC、Y-丁内酯GBL和六甲基二硅胺烷HMDS的混合物，碳酸亚乙烯酯VC的浓度为5wt%，Y - 丁内酯GBL的浓度为IOwt %，六甲基二硅胺烷HMDS的浓度为5wt%。随机抽取20个未注液的1665132电池，于恒温恒湿房中将这20块电池分别注入实施例4提供的锂离子电池电解液，按常规方法将已注液的电池进行老化、化成、除气、封口、分容，然后待测。为便于比较，以上提到的未注液的1665132电池均指同一批同型号(1665132S)电池，所说的同一批是指该批电池的前序生产工艺都一样，而唯一不同的是注液工序中注入的电解液不同。该型号的电池中，负极为复合石墨，正极为锰酸锂。对分别采用实施例1-4提供的锂离子电池电解液制得的锂离子电池进行以下性能测试，包括高温550C IC放电性能、70°C IC放电性能、-1O0C IC放电性能、-20°C 0.2C放电性能、-200C IC放电性能、-400C 0.2C放电性能、常温(25°C ) IC循环性能、高温55°C IC循环性能测试，之后取平均值，得到的测试结果见表I所示。表I制得的锂离子电池的性能测试结果
权利要求
1.一种锂离子电池电解液，其特征在于，由六氟磷酸锂LiPF6、混合溶剂和添加剂组成，所述六氟磷酸锂LiPF6的浓度为0.9 1.lmol/L,所述混合溶剂由任意选自碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC、碳酸乙烯酯EC和碳酸丙烯酯PC中的3 4种溶剂组成，所述添加剂为碳酸亚乙烯酯VC、Y-丁内酯GBL和六甲基二硅胺烷HMDS的混合物，碳酸亚乙烯酯VC的浓度为I IOwt%，Y-丁内酯GBL的浓度为I IOwt%，六甲基二硅胺烷HMDS的浓度为I 5wt%。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述混合溶剂为碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC和碳酸乙烯酯EC的混合物。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述混合溶剂中碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC和碳酸乙烯酯EC的体积比为:碳酸二乙酯DEC:碳酸甲乙烯酯EMC:碳酸二甲酯DMC:碳酸乙烯酯EC= 1: 2:1:1。
4.根据权利要求2所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述混合溶剂中碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC和碳酸乙烯酯EC的体积比为:碳酸二乙酯DEC:碳酸甲乙烯酯EMC:碳酸二甲酯DMC:碳酸乙烯酯EC= 1: 3:1:1。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述碳酸亚乙烯酯VC的浓度为2 5wt%。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述Y-丁内酯GBL的浓度为 5 IOwt %。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述六甲基二硅胺烷HMDS的浓度为2 5wt%。
全文摘要
本发明公开了一种锂离子电池电解液，由六氟磷酸锂LiPF6、混合溶剂和添加剂组成，混合溶剂由任意选自碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC、碳酸乙烯酯EC和碳酸丙烯酯PC中的3～4种溶剂组成，添加剂为碳酸亚乙烯酯VC、γ-丁内酯GBL和六甲基二硅胺烷HMDS的混合物。采用本发明提供的锂离子电池电解液制得的锂离子电池的低、高温循环性能好，性能显著提高。本发明提供的锂离子电池电解液能同时满足锂离子电池在-40～70℃的高、低温环境中使用的要求，并且该电解液不会影响电池的使用寿命。
文档编号H01M10/0567GK103107358SQ201210026620
公开日2013年5月15日 申请日期2012年2月9日 优先权日2012年2月9日
发明者侯红军, 杨华春, 邵俊华, 余维海, 李云峰, 陈宏伟, 尚钟声, 郝建堂, 李小强 申请人:多氟多化工股份有限公司