一种电解液及使用该电解液的锂离子电池的制作方法
【专利摘要】本申请公开了一种锂离子电池的电解液，包含有机溶剂、电解质锂盐和添加剂，所述添加剂包含丁二腈、氟苯和四氟硼酸锂；所述氟苯在电解液中的质量百分含量为0.1％～15％；所述丁二腈在电解液中的质量百分含量为0.1％～10％；所述四氟硼酸锂在电解液中的质量百分含量为0.01％～1％。该电解液能够提高在锂离子电池充电上限电压和高温间歇循环性能的同时，降低电池膨胀率，减小内阻，提高锂离子电池的稳定性和安全性。
【专利说明】-种电解液及使用该电解液的结离子电池
【技术领域】
[0001] 本申请属于电池领域，尤其涉及一种非水电解液及使用该电解液的裡离子电池。
【背景技术】
[0002] 裡离子电池具有比能量高、比功率大、循环寿命长、自放电小等显著优点，现已广 泛应用于移动通讯、数码相机、摄像机等电子产品中，并成为储能与动力电池发展的热点。 随着裡离子电池的广泛应用，对其环境适应性提出了较高的要求，裡离子电池已被用于各 种各样的环境下。如在环境恶劣的严寒地区，要求裡离子电池在极端低温下也能正常工作。 然而，裡离子电池在低温环境下的充放电性能较常温环境下明显下降。
[0003] 电解液作为裡离子电池的重要组成部分，对电池的低温性能有着重大的影响。从 电解液的角度改善裡离子电池的低温性能主要有两个途径。其一，优化溶剂组成，使电解液 低温下的粘度降低，电导率提高，如通过添加大量低粘度溶剂，可W提高裡离子电池的低温 性能。但是，电池的高温性能通常会变差，不能最终解决裡离子电池在应用中的问题。其二， 通过优化电解液添加剂，降低阳极SEI膜的阻抗。
[0004] 有鉴于此，确有必要开发出一种在不影响高温性能的条件下，提高裡离子电池充 电上限电压和高温间歇循环性能的电解液和裡离子电池。
【发明内容】
[0005] 根据本申请的一个方面，提供了一种裡离子电池的电解液，该电解液能够在正负 极表面都形成稳定的纯化保护膜，从而提高在裡离子电池充电上限电压和高温间歇循环性 能的同时，降低电池膨胀率，减小内阻，提高裡离子电池的稳定性和安全性。
[0006] 所述裡离子电池的电解液，包含有机溶剂、电解质裡盐和添加剂，其特征在于，所 述添加剂包含下二膳（简写为SN)、氣苯（简写为FB)和四氣测酸裡LiBF4;
[0007] 所述氣苯在电解液中的质量百分含量为0. 1 %?15% ;
[000引所述下二膳在电解液中的质量百分含量为0. 1 %?10% ;
[0009] 所述四氣测酸裡在电解液中的质量百分含量为0. 01%?1%。
[0010] 当氣苯在电解液中的质量百分含量小于0.1%时，不能起到高电压添加剂的作用； 当其大于15%时，则容易引起电解液电导率降低。
[0011] 当下二膳在电解液中的质量百分含量低于0.1%时，在抑制高温下气体的释放，降 低电解液在正极反应的反应热，效果不明显；高于10%时，由于电解液粘度增加过大，导致 电芯的循环、倍率和低温放电性能变差。
[0012] 当LiBF4在电解液中的质量百分含量低于0. 01 %时，对裡离子二次电池的倍率性 能、低温放电性能W及低温循环性能的改善不明显；当LiBF4在电解液中的质量百分含量高 于1%时，其对负极的作用太强，会引起负极的动力学反应变慢，导致其对负极的恶化作用 超过其对负极的改善作用，进而会对裡离子二次电池的倍率性能、低温放电性能W及低温 循环性能造成不利影响。
[0013] 优选地，所述添加剂中含有氣代碳酸己帰醋。
[0014] 优选地，所述氣代碳酸己帰醋在电解液中的质量百分含量为0. 1%?10%。进一 步优选地，所述氣代碳酸己帰醋在电解液中的质量百分含量范围上限选自1〇%、8%、7%、 6 %、5 %，下限选自0. 1 %、0. 2 %、1 %、3 %、4 %。更进一步优选地，所述氣代碳酸己帰醋在电 解液中的质量百分含量为3%?7%。
[0015] 优选地，所述氣苯在电解液中的质量百分含量范围上限选自15%、10%、7%，下限 选自0. 1 %、3%。进一步优选地，所述氣苯在电解液中的质量百分含量为3%?7%。
[0016] 优选地，所述下二膳在电解液中的质量百分含量范围上限选自1〇%、3%，下限选 自0. 1 %、0. 5%。进一步优选地，所述下二膳在电解液中的质量百分含量为0. 5%?3%。
[0017] 优选地，所述四氣测酸裡在电解液中的质量百分含量为0. 01%?0. 5%。进一步 优选地，所述四氣测酸裡在电解液中的质量百分含量为0. 1 %?0. 3%。
[0018] 所述电解质裡盐任选自有机裡盐或无机裡盐中的至少一种，所述裡盐不包含四氣 测酸裡。
[0019] 优选地，所述电解质裡盐选自含有氣元素和裡元素的化合物中的至少一种。
[0020] 优选地，所述电解质裡盐选自六氣磯酸盐、六氣神酸盐、高氯酸裡、H氣賴醜裡、二 (H氣甲基賴醜）亚胺裡、双（氣賴醜）亚胺裡、H (H氣甲基賴醜）甲基裡中的至少一种。
[0021] 优选地，所述电解质裡盐的浓度为0. 5M?2M。裡盐浓度过低，电解液的电导率低， 会影响整个电池体系的倍率和循环性能；裡盐浓度过高，电解液粘度过大，同样影响整个电 池体系的倍率。进一步优选地，所述电解质裡盐的浓度为0. 9?1. 3M。
[0022] 优选地，所述有机溶剂选自碳酸己帰醋、碳酸丙帰醋、碳酸二甲醋、碳酸二己醋、碳 酸甲己醋、甲酸甲醋、甲酸己醋、丙酸己醋、丙酸丙醋、下酸甲醋、四氨巧喃中的至少两种。
[0023] 作为一种优选地实施方式，所述裡离子电池的电解液，由有机溶剂、电解质裡盐和 添加剂组成。
[0024] 作为一种优选地实施方式，所述添加剂由氣苯、下二膳和四氣测酸裡组成。
[00巧]作为一种优选地实施方式，所述添加剂由氣苯、下二膳、四氣测酸裡和氣代碳酸己 帰醋组成。
[0026] 根据本申请的又一个方面，提供一种裡离子电池，包含正极片、负极片、隔离膜和 电解液，其特征在于，所述电解液选自上述任一电解液中的至少一种。
[0027] 所述裡离子电池包括正极集流体及涂布在正极集流体上的正极膜片、负极集流体 及涂布在负极集流体上的负极膜片、隔离膜，电解液和包装铅。
[0028] 所述正极膜片包括正极活性材料、粘结剂和导电剂。
[0029] 所述负极膜片包括负极活性材料、粘结剂和导电剂。
[0030] 所述正极活性材料任选自钻酸裡、裡媒猛钻H元材料、麟酸亚铁裡、猛酸裡中的至 少一种。优选地，所述正极活性材料为钻酸裡和/或裡媒猛钻H元材料。
[0031] 优选地，所述负极活性材料为石墨和/或娃。
[0032] 优选地，所述负极活性材料为石墨和娃的混合物，娃在负极活性材料中的质量百 分含量不超过20%。
[0033] 优选地，所述裡离子电池的充电上限电压为4. 5V。
[0034] 本申请能产生的有益效果包括：
[0035] (1)本申请所提供的电解液中，添加剂可W在阴极表面成膜，减少溶剂被氧化，提 高高温和电压下存储、循环和间歇循环性能。
[003引 似本申请所提供的裡离子电池，充电上限电压可达4. 5V，且高温下间歇循环容 量保持率高。
[0037] (3)本申请所提供的裡离子电池，高温存储性能好，厚度膨胀和内阻增加小，剩余 容量和可恢复容量高。
[0038] (4)本申请所提供的裡离子电池，高温循环性能好，充放电均有更高的容量保持 率。
[0039] (5)本申请所提供的裡离子电池，安全性高，在热箱测试中不起火，不爆炸。
【具体实施方式】
[0040] 下面结合实施例，进一步阐述本申请。应理解，该些实施例仅用于说明本申请而不 用于限制本申请的范围。
[00川实施例中，将碳酸二甲醋简写为DMC ;碳酸己帰醋简写为EC ;碳酸丙帰醋简写为 PC ;下二膳简写为SN ;氣苯简写为FB ;氣代碳酸己帰醋简写为FEC。
[004引实施例1电解液L1#?L13 #的制备
[0043] 电解液的制备步骤为；将碳酸二甲醋、碳酸己帰醋和碳酸丙帰醋W 1 ;1 ;1的质量 比混合，作为有机溶剂。向有机溶剂中加入添加剂，混合均匀后，加入LiPFe，得到LiPFe浓 度为Imol/L的混合溶液，即为所述电解液。
[0044] 所得电解液的编号与电解液添加剂的组成关系如表1所示。
[004引对比例1电解液化1#?化5 #的制备
[0046] 制备步骤同实施例1。
[0047] 改变电解液中的原料种类和/或配比，所得电解液样品的编号与电解液组成关系 如表1所示。
[0048] 表 1
[0049]
【权利要求】
1. 一种裡离子电池的电解液，包含有机溶剂、电解质裡盐和添加剂，其特征在于，所述 添加剂包含下二膳、氣苯和四氣测酸裡； 所述氣苯在电解液中的质量百分含量为0. 1 %?15% ; 所述下二膳在电解液中的质量百分含量为0. 1 %?10% ; 所述四氣测酸裡在电解液中的质量百分含量为0. 01%?1%。
2. 根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述添加剂中含有氣代碳酸己帰醋，氣 代碳酸己帰醋在电解液中的质量百分含量为0. 1%?10%。
3. 根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述添加剂中含有氣代碳酸己帰醋，氣 代碳酸己帰醋在电解液中的质量百分含量为3 %?7 %。
4. 根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述氣苯在电解液中的质量百分含量 为3%?7%。
5. 根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述下二膳在电解液中的质量百分含 量为0. 5%?3%。
6. 根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述四氣测酸裡在电解液中的质量百 分含量为0. 1 %?0. 3%。
7. 根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解质裡盐选自六氣磯酸盐、六氣 神酸盐、高氯酸裡、H氣賴醜裡、二（H氣甲基賴醜）亚胺裡、双（氣賴醜）亚胺裡、H (H 氣甲基賴醜）甲基裡中的至少一种。
8. 根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述有机溶剂选自碳酸己帰醋、碳酸丙 帰醋、碳酸二甲醋、碳酸二己醋、碳酸甲己醋、甲酸甲醋、甲酸己醋、丙酸己醋、丙酸丙醋、下 酸甲醋、四氨巧喃中的至少两种。
9. 一种裡离子电池，包含正极片、负极片、隔离膜和电解液，其特征在于，所述电解液选 自权利要求1-8任一项所述电解液中的至少一种。
10. 根据权利要求9所述的裡离子电池，其特征在于，所述裡离子电池的充电上限电压 为 4. 5V。
【文档编号】H01M10/0567GK104466248SQ201410788397
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月17日 优先权日:2014年12月17日
【发明者】龙兵 申请人:东莞新能源科技有限公司, 宁德新能源科技有限公司