生产锂离子电池电解液的新方法与流程

文档序号:12474807阅读:483来源:国知局

本发明属于锂离子电池电解质材料的制造技术领域,具体涉及生产锂离子电池电解液的新方法。



背景技术:

目前市场上的锂离子电池电解液的溶剂有DMC(碳酸二甲酯)、DEC(碳酸二乙酯)、EMC(碳酸甲乙酯)、EC(碳酸乙烯酯)等,EC是在每一个配方体系中都会含有的一个物质,然而EC的熔点为35-38℃,它在室温是结晶的固态,因此在整过存储和使用过程中都要对其进行保温,才能保证它不会结晶。对储罐、管道等进行保温能耗很高,然而电解液配制的过程中,需要控制溶剂的温度在10℃左右,因此EC在进入配制釜之后还要进行进一步的降温处理,这样不但增加能耗,同时增加工艺时间。

目前含有EC的锂离子电池电解液在配制时,先向反应釜中分别加入各种溶剂如EC、DMC、DEC等,各种溶剂进入釜中之后在反应釜的夹套中通入冷却液,使溶剂的温度降为10℃左右,待温度降至所需温度之后,再加入添加剂和锂盐,搅拌,放料。



技术实现要素:

本发明提供一种生产锂离子电池电解液的新方法,采用本发明的工艺,它既可以降低保温和降温的能耗,又可以减少降温的时间,提高生产效率,使电解液配制更加方便,对电解液工业化生产具有巨大的意义。

本发明的技术方案如下:

一种生产锂离子电池电解液的新方法,其特征在于:在生产配制锂离子电池电解液之前,先将EC和其它配制锂离子电池电解液所需的至少一种有机溶剂按照50%-80%:20%-50%的质量分数比预先混合成熔点小于等于20℃的EC混合溶剂后,对EC混合溶剂进行常温保存或运输;当生产配制锂离子电池电解液时,再将所述EC混合溶剂加入到反应容器中进行配制。

进一步地,所述的其它配制锂离子电池电解液所需的至少一种有机溶剂由DMC、DEC或EMC中的一种或者两种以上以任意比例混合而成。

进一步地,在生产配制锂离子电池电解液时,还加入电解质锂盐和添加剂,所述EC混合溶剂在锂离子电池电解液中的质量百分含量为20-60%;所述电解质锂盐在锂离子电池电解液中的浓度为0.5~2mol/L,所述的添加剂在锂离子电池电解液中的质量百分含量为0.6-20%。

进一步地,所述的电解质锂盐为LiBF4、LiPF6、LiAsF6、LiClO4、LiSO3CF3、LiB(C2O4)2、LiBF2C2O4、LiN(SO2CF3)2或LiN(SO2F)2的一种或者多种任意比例混合。

进一步地,所述的添加剂包括草酸磷酸锂,草酸磷酸锂在锂离子电池电解液的质量百分含量为0.1-10%,所述草酸磷酸锂的结构式为如下式(I)所示:

进一步地,所述的草酸磷酸锂的制备方法,包括以下步骤:

(1)将摩尔比为0.5~2:1的二氟磷酸锂和草酸锂混合溶解至极性非质子溶剂中进行反应;

(2)反应完成后,先过滤除去不溶物,然后减压除去溶剂,最后得到草酸磷酸锂。

进一步地,还包括步骤(3):将上述步骤(2)制得的草酸磷酸锂粗品溶解到极性非质子溶剂中,然后加入弱极性溶剂进行重结晶,真空干燥后得到纯净的草酸磷酸锂。

进一步地,控制步骤(1)的反应温度为25~120℃,反应压力为0.1~1MPa。

进一步地,所述的极性非质子溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、四氢呋喃、乙腈、乙二醇二甲醚、1,4-二氧六环、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸丙酯、丙酮、硝基甲烷、硝基乙烷、乙醚或甲基叔丁基醚中的一种或者多种任意比例混合;

所述的弱极性溶剂为正己烷、环己烷、甲苯、乙苯、二氯甲烷、三氯甲烷或四氯甲烷中的一种或者多种任意比例混合。

进一步地,所述的重结晶的温度为50~120℃;

所述的真空干燥的真空度为-0.01~-0.1Mpa;

所述的干燥温度为50~120℃。

本发明的有益效果为:本发明的含有EC的锂离子电池电解液的混合溶剂的熔点小于20℃,即在常温的状态下,它就是液态的;在配制电解液的过程中,EC不用先保温后降温,不仅可以节省溶剂降温时间,而且可以减少锂盐投入时间和溶剂单独投料时间,提高生产效率,降低电解液整体成本,对电解液工业化生产具有巨大的意义。

本发明还采用草酸磷酸锂,在锂离子电池电解液中应用,在负极和正极表面有利于形成更稳定的钝化膜,具体体现于电池在室温和高温下具有良好的循环性能和容量恢复率,同时体现出较低的内阻。

具体实施方式

(一)具体实施方式

一种生产锂离子电池电解液的新方法,在生产配制锂离子电池电解液之前,先将EC和其它配制锂离子电池电解液所需的至少一种有机溶剂按照50%-80%:20%-50%的质量分数比预先混合成熔点小于等于20℃的EC混合溶剂后,对EC混合溶剂进行常温保存或运输;当生产配制锂离子电池电解液时,再将所述EC混合溶剂加入到反应容器中进行配制。

进一步地,所述的其它配制锂离子电池电解液所需的至少一种有机溶剂由DMC、DEC或EMC中的一种或者两种以上以任意比例混合而成。

进一步地,在生产配制锂离子电池电解液时,还加入电解质锂盐和添加剂,所述EC混合溶剂在锂离子电池电解液中的质量百分含量为20-60%;所述电解质锂盐在锂离子电池电解液中的浓度为0.5~2mol/L,所述的添加剂在锂离子电池电解液中的质量百分含量为0.6-20%。

进一步地,所述的电解质锂盐为LiBF4、LiPF6、LiAsF6、LiClO4、LiSO3CF3、LiB(C2O4)2、LiBF2C2O4、LiN(SO2CF3)2或LiN(SO2F)2的一种或者多种任意比例混合。

进一步地,所述的添加剂包括草酸磷酸锂,草酸磷酸锂在锂离子电池电解液的质量百分含量为0.1-10%,所述草酸磷酸锂的结构式为如下式(I)所示:

进一步地,所述的草酸磷酸锂的制备方法,包括以下步骤:

(1)将摩尔比为0.5~2:1的二氟磷酸锂和草酸锂混合溶解至极性非质子溶剂中进行反应;

(2)反应完成后,先过滤除去不溶物,然后减压除去溶剂,最后得到草酸磷酸锂。

进一步地,还包括步骤(3):将上述步骤(2)制得的草酸磷酸锂粗品溶解到极性非质子溶剂中,然后加入弱极性溶剂进行重结晶,真空干燥后得到纯净的草酸磷酸锂。

进一步地,控制步骤(1)的反应温度为25~120℃,反应压力为0.1~1MPa。

进一步地,所述的极性非质子溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、四氢呋喃、乙腈、乙二醇二甲醚、1,4-二氧六环、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸丙酯、丙酮、硝基甲烷、硝基乙烷、乙醚或甲基叔丁基醚中的一种或者多种任意比例混合;

所述的弱极性溶剂为正己烷、环己烷、甲苯、乙苯、二氯甲烷、三氯甲烷或四氯甲烷中的一种或者多种任意比例混合。

进一步地,所述的重结晶的温度为50~120℃;

所述的真空干燥的真空度为-0.01~-0.1Mpa;

所述的干燥温度为50~120℃。

实施例1

一种生产锂离子电池电解液的新方法,在生产配制锂离子电池电解液之前,先将EC和其它配制锂离子电池电解液所需的至少一种有机溶剂按照80%:20%的质量分数比预先混合成熔点小于等于20℃的EC混合溶剂后,对EC混合溶剂进行常温保存或运输;当生产配制锂离子电池电解液时,再将所述EC混合溶剂加入到反应容器中进行配制。

所述的其它配制锂离子电池电解液所需的至少一种有机溶剂为DMC。

实施例2

一种生产锂离子电池电解液的新方法,在生产配制锂离子电池电解液之前,先将EC和其它配制锂离子电池电解液所需的至少一种有机溶剂按照50%:50%的质量分数比预先混合成熔点小于等于20℃的EC混合溶剂后,对EC混合溶剂进行常温保存或运输;当生产配制锂离子电池电解液时,再将所述EC混合溶剂加入到反应容器中进行配制。

所述的其它配制锂离子电池电解液所需的至少一种有机溶剂由DEC。

实施例3

一种生产锂离子电池电解液的新方法,在生产配制锂离子电池电解液之前,先将EC和其它配制锂离子电池电解液所需的至少一种有机溶剂按照60%:40%的质量分数比预先混合成熔点小于等于20℃的EC混合溶剂后,对EC混合溶剂进行常温保存或运输;当生产配制锂离子电池电解液时,再将所述EC混合溶剂加入到反应容器中进行配制。

所述的其它配制锂离子电池电解液所需的至少一种有机溶剂由EMC。

实施例4

与上述实施例不同的是,在生产配制锂离子电池电解液时,还加入电解质锂盐和添加剂,所述EC混合溶剂在锂离子电池电解液中的质量百分含量为20%;所述电解质锂盐在锂离子电池电解液中的浓度为0.5mol/L,所述的添加剂在锂离子电池电解液中的质量百分含量为0.6%。

所述的电解质锂盐为LiPF6

所述的添加剂包括草酸磷酸锂,草酸磷酸锂在锂离子电池电解液的质量百分含量为0.1%,所述草酸磷酸锂的结构式为如下式(I)所示:

所述的草酸磷酸锂的制备方法,包括以下步骤:

(1)将摩尔比为0.5:1的二氟磷酸锂和草酸锂混合溶解至极性非质子溶剂中进行反应;

(2)反应完成后,先过滤除去不溶物,然后减压除去溶剂,最后得到草酸磷酸锂。

还包括步骤(3):将上述步骤(2)制得的草酸磷酸锂粗品溶解到极性非质子溶剂中,然后加入弱极性溶剂进行重结晶,真空干燥后得到纯净的草酸磷酸锂。

控制步骤(1)的反应温度为25℃,反应压力为0.1MPa。

所述的极性非质子溶剂为碳酸二甲酯;

所述的弱极性溶剂为正己烷。

所述的重结晶的温度为50℃;

所述的真空干燥的真空度为-0.01Mpa;

所述的干燥温度为50℃。

实施例5

与上述实施例不同的是,在生产配制锂离子电池电解液时,还加入电解质锂盐和添加剂,所述EC混合溶剂在锂离子电池电解液中的质量百分含量为40%;所述电解质锂盐在锂离子电池电解液中的浓度为2mol/L,所述的添加剂在锂离子电池电解液中的质量百分含量为20%。

所述的电解质锂盐为LiPF6

所述的添加剂包括草酸磷酸锂,草酸磷酸锂在锂离子电池电解液的质量百分含量为10%,所述草酸磷酸锂的结构式为如下式(I)所示:

所述的草酸磷酸锂的制备方法,包括以下步骤:

(1)将摩尔比为2:1的二氟磷酸锂和草酸锂混合溶解至极性非质子溶剂中进行反应;

(2)反应完成后,先过滤除去不溶物,然后减压除去溶剂,最后得到草酸磷酸锂。

还包括步骤(3):将上述步骤(2)制得的草酸磷酸锂粗品溶解到极性非质子溶剂中,然后加入弱极性溶剂进行重结晶,真空干燥后得到纯净的草酸磷酸锂。

控制步骤(1)的反应温度为120℃,反应压力为1MPa。

所述的极性非质子溶剂为碳酸二乙酯;

所述的弱极性溶剂为环己烷。

所述的重结晶的温度为120℃;

所述的真空干燥的真空度为-0.1Mpa;

所述的干燥温度为120℃。

实施例6

与上述实施例不同的是,在生产配制锂离子电池电解液时,还加入电解质锂盐和添加剂,所述EC混合溶剂在锂离子电池电解液中的质量百分含量为60%;所述电解质锂盐在锂离子电池电解液中的浓度为1mol/L,所述的添加剂在锂离子电池电解液中的质量百分含量为10%。

所述的电解质锂盐为LiAsF6

所述的添加剂包括草酸磷酸锂,草酸磷酸锂在锂离子电池电解液的质量百分含量为5%,所述草酸磷酸锂的结构式为如下式(I)所示:

所述的草酸磷酸锂的制备方法,包括以下步骤:

(1)将摩尔比为1:1的二氟磷酸锂和草酸锂混合溶解至极性非质子溶剂中进行反应;

(2)反应完成后,先过滤除去不溶物,然后减压除去溶剂,最后得到草酸磷酸锂。

还包括步骤(3):将上述步骤(2)制得的草酸磷酸锂粗品溶解到极性非质子溶剂中,然后加入弱极性溶剂进行重结晶,真空干燥后得到纯净的草酸磷酸锂。

控制步骤(1)的反应温度为80℃,反应压力为0.5MPa。

所述的极性非质子溶剂为碳酸甲乙酯;

所述的弱极性溶剂为甲苯。

所述的重结晶的温度为80℃;

所述的真空干燥的真空度为-0.05Mpa;

所述的干燥温度为100℃。

本发明,采用熔点小于20℃的EC混合溶液,不用在运输中保温,在配制电解液时降温,只溶液配置好后,稍微降温,然后再添加20-40%溶剂,然后在反应釜中同时投入电解质锂盐、添加剂和剩余的混合溶剂。这不仅能节约时间,而且降低能耗。

正极极片的制备

将3质量份的聚偏氟乙烯(PVDF)溶解于1-甲基-2-吡咯烷酮溶液中,将94质量份的LiCoO2和3质量份的导电剂炭黑加入上述溶液并混合均匀制得浆料,将混制的浆料涂布在铝箔的两面后,烘干、滚压后得到正极极片。

负极极片的制备

将4质量份的SBR粘结剂,1质量份的CMC增稠剂溶于水溶液中,将95质量份的石墨加入上述溶液,混合均匀,将混制的浆料涂布在铜箔的两面后,烘干、滚压后得到负极极片。

将上述制备的正极极片、负极极片和隔离膜以卷绕方式制成方形电芯,采用聚合物包装,灌注上述实施例4-6制备的电解液,经化成等工艺后制成容量为1600mAh的锂二次电池。

电池性能测

循环性能测试,以0.5/0.5C充放电的倍率对电池进行充放电循环测试,截止电压区间为3.0~4.35V。高温储存性能测试,首先将化成完毕的电池在常温状态下以0.5C充放电一次,再以0.5C将电池充满电后测试内阻,进行高温保存,待电池完全冷却后,将取出的电池测试内阻,以0.5C进行放电测试。

当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1