一种低温锂电池用电解液的制作方法

文档序号:14446743阅读:144来源:国知局

本发明涉及锂电池电解液技术领域,特别的,涉及一种低温锂电池用电解液。



背景技术:

锂离子电池是一种新型的化学电源,因其具有能量密度大、工作电压高、寿命长,无环境公害的有点,广泛应用于各种便携式电子产品中。

锂离子电池包括正极、负极、隔膜和电解液。其中,电解液被称为是锂离子电池的“血液”,是连接正负电极的桥梁,在电池内部起着传输离子的作用,所述的电解液主要由锂盐、有机溶剂及添加剂组成。有机溶剂是电解液的主体部分,与电解液的性能密切相关。目前,锂离子电池存在两个比较突出的问题:一是锂电池中传导电流的电解液毒性较大且生产成本高,这些缺点使得锂电池无法在耗电量大的电动汽车中使用,二是低温下(≤-20℃),锂盐的本征电导率低和锂离子在固相扩散系数低,在低温运行时性能较差。

近年来,加入添加剂已成为改善锂离子电池性能的一个重要研究方向,在锂离子蓄电池有机电解液中添加少量的某些物质,就能显著地改善电池的某些性能如电解液的电导率、电池的循环效率和可逆容量等,这些少数物质我们称之为添加剂,添加剂具有“用量少,见效快”的特点,在基本不增加电池成本的基础上,就能显著改善电池的某些性能。



技术实现要素:

有鉴于此,本发明的目的在于提供一种锂电池用电解液,改善锂电池在低温下的运行性能。

为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案予以实现:一种低温锂电池用电解液,包括有环状碳酸酯、改性丙烯酸酯、锂盐、添加剂;

其中,所述环状碳酸酯与改性丙烯酸酯的重量比为1:(0.5~1),

所述的环状碳酸酯中包含有30~50%的具有2个以上氟原子的氟代环状碳酸酯,所述的改性丙烯酸酯为氟改性丙烯酸酯、硅改性丙烯酸酯或其组合。

锂电池在低温下运行性能差的一个很重要的原因是电解液与正负极形成的sei膜发生相变,碳长链与锂结合后导致阻抗增加;同时,在低温下,电解液的粘度增大,导致锂离子在电解液和sei膜中的迁移率降低,脱嵌变得困难。

本发明中,通过环状碳酸酯和改性丙烯酸酯的混合,改善电解液在低温下的粘度,降低sei膜的阻抗,改善锂离子的迁移率和脱嵌能力,从而达到改善锂电池在低温下运行性能的目的。

进一步的,以环状碳酸酯的总重为100重量份,所述的电解液包括以下重量份的物质:环状碳酸酯100重量份、改性丙烯酸酯50~100重量份、锂盐10~15重量份、添加剂2~10重量份。

进一步的,所述的氟代环状碳酸酯选自顺-4,5-二氟-1,3-二氧杂戊环-2-酮、反-4,5-二氟-1,3-二氧杂戊环-2-酮和4,4-二氟-1,3-二氧杂戊环-2-酮中的至少一种化合物。

采用氟代环状碳酸酯作为共溶剂,降低了sei膜中有机碳链的长度,从而降低了低温下sei膜阻抗和电荷迁移的内阻,提高了锂离子的迁移速率。

进一步的,所述的锂盐选自lipf6、liasf6、liclo4、li(c2f5)3pf3、licf3so3、li(fso2)2n、li(cf3so2)2n、li(c2f5so2)2n、li(c4f9so2)2n、li(so2(cf2)3so2)2n、li(so2rf)2n、li(so2f)(so2rf)n中的至少一种。

根据本发明,所述的添加剂为环己基苯类和叔碳烷基苯按1:1的混合物,优选的,所述的环己基苯类选自苯基环己烷、1,3-双环己基苯以及相关联的同分异构体中的一种。通过该添加剂的加入,改善电解液在低温下的粘度,提高锂离子的迁移效率,同时,改善电解液的热稳定性,提高电池在低温下的循环性能。

与现有技术相比,本发明提供的低温锂电池用电解液,通过改善电解液中有机溶剂,形成的sei膜中的有机碳链稍短于传统的sei膜,降低了sei膜的阻抗,同时,降低电解液在低温下的粘度,改善锂离子的迁移速率,提高了锂电池在低温下的循环性能。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施例,进一步阐明本发明。

实施例1

电解液的制备:称取1000g环状碳酸酯(含有400g顺-4,5-二氟-1,3-二氧杂戊环-2-酮)、800g氟改性丙烯酸酯混合后,向其中加入12glipf6电解质并配制成浓度为1.0m的电解质溶液,然后向其中加入6g添加剂(苯基环己烷3g、1,3-双环己基苯3g),于50℃加热使其溶解,制备出电解液。

电池的制备:将所制得的电解液注入到电池壳中,密封制成453450a型锂离子二次电池。

实施例2

本实施例与实施例1的电解液的组成相同,不同的是,1000g环状碳酸酯中包含有300g顺-4,5-二氟-1,3-二氧杂戊环-2-酮。

实施例3

本实施例与实施例1的电解液的组成相同,不同的是,1000g环状碳酸酯中包含有500g顺-4,5-二氟-1,3-二氧杂戊环-2-酮。

实施例4

电解液的制备:称取1000g环状碳酸酯(含有400g反-4,5-二氟-1,3-二氧杂戊环-2-酮)、600g硅改性丙烯酸酯混合后,向其中加入12gliasf6电解质并配制成浓度为1.0m的电解质溶液,然后向其中加入5g添加剂(苯基环己烷2.5g、1,3-双环己基苯2.5g),于50℃加热使其溶解,制备出电解液。

电池的制备:同实施例1。

实施例5

电解液的制备:称取1000g环状碳酸酯(含有400g4,4-二氟-1,3-二氧杂戊环-2-酮)、900g氟改性丙烯酸酯混合后,向其中加入14gliclo4电解质并配制成浓度为1.0m的电解质溶液,然后向其中加入8g添加剂(苯基环己烷4g、1,3-双环己基苯4g),于50℃加热使其溶解,制备出电解液。

电池的制备:同实施例1。

实施例6

电解液的制备:称取1000g环状碳酸酯(含有400g4,4-二氟-1,3-二氧杂戊环-2-酮)、500g硅改性丙烯酸酯混合后,向其中加入10gli(c2f5)3pf3电解质并配制成浓度为1.0m的电解质溶液,然后向其中加入2g添加剂(苯基环己烷1g、1,3-双环己基苯1g),于50℃加热使其溶解,制备出电解液。

电池的制备:同实施例1。

实施例7

电解液的制备:称取1000g环状碳酸酯(含有400g4,4-二氟-1,3-二氧杂戊环-2-酮)、1000g氟改性丙烯酸酯混合后,向其中加入15glicf3so3电解质并配制成浓度为1.0m的电解质溶液,然后向其中加入10g添加剂(苯基环己烷5g、1,3-双环己基苯5g),于50℃加热使其溶解,制备出电解液。

电池的制备:同实施例1。

性能测试:

使用充放电测试仪对上述实施例得到的电池进行恒流充放电测试,并将测试结果记录到表1中,使用低温恒温箱(东莞市高鑫检测设备gx-3000-80l高低温恒温箱)设定和满足测试需要的低温条件。

以申请号为“cn201610788459.1”,专利名为“一种低温锂电池的电解液”中的实施例1作为对照组。测试在不同温度下电池的放电性能。

表1:

由上述试验数据可以看出,本发明提供的电解液在低温下能保持较高的放电容量。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

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