专利名称：一种锂离子电池高压电解液的制作方法
技术领域：
本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子电池高压电解液。
背景技术：
锂离子电池具有工作电压和比能量密度高、循环性好、无记忆效应等优点被广泛用于便携装置储能电池中，并在新能源汽车动力电池方面潜力巨大。电解液是锂离子电池的重要组成部分，对电池的循环性能和安全性能有重要影响。目前广泛使用的LiPF6电解液体系只能保证在4.5V以下的范围内稳定使用，而作为开发中的正极材料LiNia
最高充电截止电压可达5.2V，使用常规电解液在此条件下会发生氧化分解，造成电池性能下降。因此，开发出与高电压正极材料匹配的电解液将有助于拓宽锂离子电池的使用范围和市场规模。高压电解液溶剂体系要求耐高压、无毒、对锂盐溶解性好，以及与电池正负极相容性要好。功能性添加剂的使用是开发高压电解液最经济有效的方法。腈类溶剂由于电化学窗口宽、介电常数高，是作为添加剂的理想选择之一，文献J PowerSources (2009, 189:576-579)和专利CN102496737A都表明腈类化合物在作为锂离子电池共溶剂或添加剂方面有广阔的应用前景。然而纯腈类溶剂与锂离子电池的石墨或金属锂等低电位负极相容性较差，易在负极表面发生聚合反应。
发明内容
本发明旨在提供一种锂离子电池高压电解液，其包含以下成分:锂盐、有机溶剂和添加剂；所述有机溶剂为链状碳酸酯和环状碳酸酯的混合物；所述添加剂由双乙二酸硼酸锂(LiBOB)与腈类溶剂组成。所述的锂盐为LiPF6、LiBF4, LiClO4, LiAsF6中的一种或多种。所述的链状碳酸酯为碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)中的一种或多种。所述的环状碳酸酯为碳酸乙烯酯(EC)和碳酸丙烯酯(PC)中的一种或多种。所述的腈类溶剂为丁二腈、戊二腈(GLN)、己二腈(ADN)、丙烯腈(ANN)中的一种或多种。所述的锂盐浓度为0.8-1.2mol/L。所述的环状碳酸酯与链状碳酸酯的体积比为1: (1-3)。所述的双乙二酸硼酸锂(LiBOB)与腈类溶剂的质量比1:0.8-1.5。所述的添加剂的用量为有机溶剂质量的0.5-5%。本发明的有益效果:
由于纯腈类溶剂与锂离子电池的石墨或金属锂等低电位负极相容性较差，易在负极表面发生聚合反应，聚合产物会阻止锂离子的脱嵌，本发明在采用腈类化合物作功能性添加剂的基础上再添加适量的LiBOB:—方面LiBOB作为成膜添加剂，减少电解液与电极之间的副反应；另一方面LiBOB的添加可以改善腈类溶剂与负极的相容性。本发明所述的电解液有较高的电导率和较低的粘度，且使用该电解液的锂离子电池循环性能较好。
图1为本发明实施例1与对比实施例制作的电池的常温循环性能比较图。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。实施例1
本实施例中的电解液电解质盐为IM的LiPF6，有机溶剂由体积比为1:1:1的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)组成，添加剂由质量比为1:0.8的LiBOB和丁二腈组成，添加剂的用量为有机溶剂质量的2%。制备上述锂离子电池电解液时，须在充满高纯氩气的手套箱内一次加入上述的有机溶剂、锂盐和添加剂，再搅拌均匀后得到本发明的锂离子电池电解液。正极活性物质采用LiNia5Mnh5O4,按照质量比LiNia5Mnh5O4:导电剂(SP):粘结剂(PVDF) =8:1:1，混合均匀，加入一定量的NMP制成正极浆料，经涂布、压片、分切制成正极片，以锂片为负极，注入实施例1配制的电解液，在手套箱中组装成CR-2016扣式电池，静置4h后待测试。充放电循环性能测试采用LANDIAN测试仪，测试电流倍率为0.5C，充放电电压范围为3.5-4.9V。实施例2
本实施例中的电解液电解质盐为IM的LiPF6，有机溶剂由体积比为1:1:1的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)组成，添加剂由质量比为1:1的LiBOB和丁二腈组成，添加剂的用量为有机溶剂质量的3%。制备锂离子电池电解液和组装扣电的方法与实施例1相似。实施例3
本实施例中的电解液电解质盐为1.2M的LiPF6,有机溶剂由体积比为3:1:3:3的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)组成，添加剂由质量比为1:1的LiBOB和戊二腈(GLN)组成，添加剂的用量为有机溶剂质量的2.5%。制备锂离子电池电解液和组装扣电的方法与实施例1相似。实施例4
本实施例中的电解液电解质盐为0.8M的LiClO4，有机溶剂由体积比为2:1:3.5:3.5的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)组成，添加剂由质量比为1:1.5的LiBOB和己二腈(ADN)组成，添加剂的用量为有机溶剂质量的5%。制备锂离子电池电解液和组装扣电的方法与实施例1相似。对比实施例
本实施例中的电解液电解质盐为IM的LiPF6，有机溶剂由体积比为1:1:1的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)组成。制备上述锂离子电池电解液时，须在充满高纯氩气的手套箱内一次加入上述 的有机溶剂、锂盐，再搅拌均匀后得到本发明的锂离子电池电解液。
正极活性物质采用LiNia5Mnh5O4,按照质量比LiNia5Mnh5O4:导电剂(SP):粘结剂(PVDF)=8:1:1称取，混合均匀，加入一定量的NMP制成正极浆料，经涂布、压片、分切制成正极片，以锂片为负极，注入对比例配制的电解液，在手套箱中组装成CR-2016扣式电池，静置4h后待测试。充放电循环性能测试采用LANDIAN测试仪，测试电流倍率为0.5C，充放电电压范围为3.5-4.9V。
权利要求
1.一种锂离子电池高压电解液，其特征在于:包含以下成分:锂盐、有机溶剂和添加剂；所述有机溶剂为链状碳酸酯和环状碳酸酯的混合物；所述添加剂由双乙二酸硼酸锂(LiBOB)与腈类溶剂组成。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池高压电解液，其特征在于，所述的锂盐为LiPF6、LiBF4, LiClO4, LiAsF6 中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池高压电解液，其特征在于，所述的链状碳酸酯为碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池高压电解液，其特征在于，所述的环状碳酸酯为碳酸乙烯酯(EC)和碳酸丙烯酯(PC)中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池高压电解液，其特征在于，所述的腈类溶剂为丁二腈、戊二腈(GLN)、己二腈(ADN)、丙烯腈(ANN)中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池高压电解液，其特征在于，所述的锂盐浓度为0.8-1.2mol/L。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池高压电解液，其特征在于，所述的环状碳酸酯与链状碳酸酯的体积比为1: (1-3)。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池高压电解液，其特征在于，所述的双乙二酸硼酸锂(LiBOB)与腈类溶剂的质量比1:0.8-1.5。
9.根据权利要求1所述的锂离子电池高压电解液，其特征在于，所述的添加剂的用量为有机溶剂质量的0.5-5%。
全文摘要
本发明公开了一种锂离子电池高压电解液，其包含以下成分锂盐、有机溶剂和添加剂。所述有机溶剂为链状碳酸酯和环状碳酸酯的混合物；添加剂由双乙二酸硼酸锂(LiBOB)与腈类溶剂组成。本发明在采用腈类化合物作功能性添加剂的基础上再添加适量的LiBOB一方面LiBOB作为成膜添加剂，减少电解液与电极之间的副反应；另一方面LiBOB的添加可以改善腈类溶剂与负极的相容性。本发明所述的电解液有较高的电导率和较低的粘度，且使用该电解液的锂离子电池循环性能较好。
文档编号H01M10/0569GK103165939SQ20131006668
公开日2013年6月19日 申请日期2013年3月1日 优先权日2013年3月1日
发明者方丽, 赵本好, 杨续来, 谢佳 申请人:合肥国轩高科动力能源股份公司