电解液以及包括该电解液的锂离子电池的制作方法_2

文档序号:9378528阅读:来源:国知局
环性能,若锂盐的摩尔浓度过高,会导致电解液的粘度过大,同样也会影响整个锂离子电池 的倍率性能和循环性能。进一步优选地,锂盐的含量为使得锂盐在电解液中的摩尔浓度为 0. 9~I. 2mol/L,更进一步优选地,锂盐的含量为使得锂盐在电解液中的摩尔浓度为Imol/ L0
[0044] 在上述电解液中,所述有机溶剂的具体种类并没有特别的限制,可根据实际需求 进行选择。
[0045] 在优选的实施方式中,所述有机溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸 二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、γ - 丁内酯(BL)、甲酸甲酯(MF)、甲酸 乙酯(MA)、丙酸乙酯(EP)和四氢呋喃(THF)中的一种或多种,特别的,有机溶剂选择上述所 提到的物质中的至少两种。
[0046] 在本申请中,电解液的制备方法并没有特别的限制,可按照常规方法制备,只要将 电解液中的物料混合均匀即可。例如,根据所选择的物料的添加量,将丙磺酸内酯、硫酸亚 乙酯、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、己二腈、锂盐加入到有机溶剂中进行混合,获得电解 液。其中,物料的添加顺序并没有特别的限制,可根据实际情况选择物料的添加顺序。
[0047] 本申请的另一目的在于提供一种锂离子电池,包括正极片、负极片、锂电池隔膜和 电解液,其中,电解液为本申请提供的电解液。
[0048] 在上述锂离子电池中,所述正极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体上的 正极活性物质层,其中,所述正极活性物质层包括正极活性材料、粘接剂和导电剂;所述负 极片包括负极集流体和设置于所述负极集流体上的负极活性物质层,其中,所述负极活性 物质层包括负极活性材料、粘接剂和导电剂。其中,正极集流体、正极活性材料、负极集流 体、负极活性材料、粘结剂、导电剂以及锂电池隔膜的具体种类均不受到具体的限制,均为 常规原料,可根据需求进行选择。
[0049] 例如,正极集流体可选用铝箱;负极集流体可选用铜箱;粘结剂可选用聚偏氟乙 烯(PVDF)、丁苯橡胶(SBR)和羧甲基纤维素钠(CMC)中的一种或多种;导电剂可选用超导 碳、碳纳米管、石墨烯和碳纳米纤维中的一种或多种;锂电池隔膜可选用聚乙烯、聚丙烯、聚 偏氟乙烯以及上述聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯的多层复合膜;上述提及了各个物料的具 体种类,但不仅限于上述所举出的正极集流体、负极集流体、粘结剂、导电剂、锂电池隔膜材 料。
[0050] 在优选的实施方式中,所述正极活性材料为LiC〇02、LiMn 2O4和Li (Co JiyMn1 x y) O2中的一种或多种,其中,〇· 3彡x彡(λ 8,0· 1彡y彡(λ 4,0· 6彡x+y彡(λ 9。
[0051] 在优选的实施方式中,所述负极活性材料选自石墨和硅中的一种或多种。其中,石 墨和硅的具体种类均可根据实际需求进行选择,例如人工石墨、天然石墨、硅合金、硅的氧 化物、单质硅均可。
[0052] 本申请提供的锂离子电池的制备方法在本领域中是公知的,可以按现有的锂离子 电池制备方法制造本申请所提供的锂离子电池。
[0053] 本申请提供的锂离子电池由于含有本申请提供的电解液,因此,锂离子电池具有 以下有益的技术效果:
[0054] 1、在4. 4V以上的高电压的条件下,首次效率得到了提高,由此,可得知,锂离子电 池获得了更高的能量密度;
[0055] 2、在4. 4V以上的高电压的条件下,循环性能好,在充/放电条件下具有良好的容 量保持率;
[0056] 3、在4. 4V以上的高电压的条件下,高温存储性能好,厚度和内阻的变化小,剩余 容量和恢复容量高;
[0057] 4、在4. 4V以上的高电压的条件下,耐过充性能好,且在过充情况下不起火、不爆 炸、不泄露。
[0058] 实施例
[0059] 以下通过具体实例进一步描述本申请。不过这些实例仅仅是范例性的,并不对本 申请的保护范围构成任何限制。
[0060] 在下述实施例、对比例以及试验例中,所使用到的试剂、材料以及仪器如没有特殊 的说明,均可商购获得。
[0061] 在下述实验例、对比例以及试验例中,所用到的物料如下所示:
[0062] 有机溶剂:碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙烯酯(EC)和碳酸丙烯酯(PC)的混合物,其 中,DMC、EC、PC的添加量为使得DMC、EC、PC的重量比为DMC : EC : PC=I : 1 : 1。 [0063]锂盐:LiPF6。
[0064] 丙磺酸内酯(PS)、硫酸亚乙酯(DTD)、碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、 己二腈(ADN)。
[0065] 锂电池隔膜:12微米厚的聚丙烯隔离膜(型号为A273,由Celgard公司提供)。
[0066] 实施例1~18
[0067] 在实施例1~18中均按照下述制备方法依次制备得到电解液1#~18
[0068] 在有机溶剂中加入锂盐,然后加入PS、DTD、ADN、VC、FEC,混合均后,制备得到电解 液,其中,锂盐在电解液中的摩尔浓度为lmol/L。
[0069] 在上述实施例1~18中,所用到的各个物料的添加量如下表1中所示,其中,在表 1中的百分数为物料的添加量基于电解液的总重量计算所得到的重量百分数。
[0070] 表 1
[0071]
[0072] 对比例1~7
[0073] 在对比例1~7中均按照实施例中所给出的制备方法依次制备得到电解液1~7, 其中,所用到的各个物料的添加量如下表2中所示,其中,在表2中的百分数为物料的添加 量基于电解液的总重量计算所得到的重量百分数。
[0074] 表 2
[0075]
[0076] 试验例
[0077] 锂离子电池的制备
[0078] 将实施例和对比例中得到的电解液1#~18 #、电解液1~7均分别按照下述步骤 依次制备得到锂离子电池1#~18 #,锂离子电池1~7 :
[0079] (1)正极片制备
[0080] 将钴酸锂(LiC〇02)、粘结剂(聚偏氟乙烯)、导电剂(碳纳米管)按照质量比 98 : I : 1混合,加入N-甲基吡咯烷酮(NMP),在真空搅拌机作用下搅拌至体系成均一透 明状,获得正极浆料;将正极浆料均匀涂覆于厚度为12 μ m的铝箱上;将铝箱在室温晾干后 转移至120°C烘箱干燥lh,然后经过冷压、分切得到正极片。
[0081] (2)负极片制备
[0082] 将石墨、粘结剂(丁苯橡胶乳液)、导电剂(碳纳米管)按照质量比98 : I : 1混 合,加入到去离子水溶剂后,在真空搅拌机搅拌的搅拌作用下获得负极浆料;将负极浆料均 匀涂覆在厚度为8 μπι的铜箱上;将铜箱在室温晾干后转移至120°C烘箱干燥lh,然后经过 冷压、分切得到负极片。
[0083] (3)锂离子电池的制备
[0084] 将正极片、负极片以及锂电池隔膜进行卷绕,外包铝塑膜,注入电解液,封口,经静 置、热冷压、化成、夹具、分容等工序,获得锂离子电池。
[0085] 件能测试
[0086] (1)60°C存储性能测试
[0087] 将锂离子电池1#~18 #,锂离子电池1~7均分别进行下述测试:
[0088] 将锂离子电池以0. 5C的倍率恒流充电至4. 4V,再在4. 4V下恒压充电至电流小于 0. 05C时停止充电,然后在60°C下放置35天,存储结束之后以0. 5C放电到3. 0V,得到存储 后的剩余容量;再以〇. 5C的倍率恒流充电至4. 4V,然后以4. 4V恒压充电至电流小于0. 05C 时停止充电,之后以〇. 5C放电至3. OV所得的容量为存储后的恢复容量。各个锂离子电池 中所用到的电解液和测定得到的各个锂离子电池的第20天以及第35天的厚度膨胀率、内 阻增加率和第35天剩余容量保持率和恢复容量比率,结果示于表3。
[0089] 其中,剩余容量保持率=(存储后的剩余容量/首次循环的放电容量)X 100%;恢 复容量比率=(存储后的恢复容量/首次循环的放电容量)XlOO% ;厚度增加率=[(存 储后厚度-存储前厚度)/存储前厚度]X100 % ;内阻增加率=[(存储后内阻-存储前内 阻)/存储前内阻]X100%。
[0090]表 3


[0094] 从上述表3可以得知,
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