電解液及其應用和鋰離子電池制造技術

本發明專利技術涉及材料領域，具體公開了一種電解液及其應用和鋰離子電池，所述電解液含有：主鹽、有機酯、有機添加劑和IA族金屬元素鹵鹽和/或碳酸鋰。所述鋰離子電池包括正極材料、負極材料、隔膜和電解液；所述電解液為上述的電解液。使用本發明專利技術的電解液作為電池材料能夠解決電池在大倍率電流條件下不能快速充放電以及在低溫環境中不能有效放電的問題。

Electrolyte and its application and lithium ion battery

The invention relates to the field of materials, in particular to an electrolyte and an application thereof and a lithium ion battery comprising: main salt, organic ester, organic additive and IA group metal element halogen salt and / or lithium carbonate. The lithium ion battery comprises an anode material, a negative electrode material, a diaphragm and an electrolyte, the electrolyte being the electrolyte. The electrolyte used as the battery material can solve the problem that the battery can not charge and discharge rapidly and can not discharge effectively in a low temperature environment under the condition of large rate current.

【技術實現步驟摘要】
電解液及其應用和鋰離子電池
本專利技術涉及鋰離子電池領域，具體地，涉及電解液及其應用和鋰離子電池。
技術介紹
隨著“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃中再次明確了新能源汽車、新能源和節能環保等綠色低碳產業的戰略地位，我國動力電池領域將持續得到巨大的發展，其中磷酸鐵鋰鋰離子電池以其優異的循環性、安全性且綠色環保而受到廣泛應用。但傳統的磷酸鐵鋰因其較低的離子遷移率和電子電導率，漸漸不能滿足新能源汽車動力電池使用要求，主要體現在：1、大倍率充放電性能較差，鋰離子電池在大倍率充放電時，電池內部極化增加，內阻增大，溫升較快，嚴重時甚至發生短路，存在較大的安全隱患。2、低溫放電性能差，相比于常溫及高溫環境，低溫環境下，磷酸鐵鋰電池的離子遷移率和導電率隨數量級的趨勢下降，導致電池放電電壓平臺的下降，造成電池容量的減小甚至于放不出電。如何實現磷酸鐵鋰鋰離子電池在大倍率電流情況下快速充放電以及低溫環境下有效放電以成為當前技術人員急需解決的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種電解液，使用本專利技術的電解液作為電池材料能夠解決電池在大倍率電流條件下不能快速充放電以及在低溫環境中不能有效放電的問題。為了實現上述目的，本專利技術提供了一種電解液，所述電解液含有：主鹽、有機酯、有機添加劑和IA族金屬元素鹵鹽和/或碳酸鋰。本專利技術還提供了電解液在電池材料中的應用。本專利技術還提供了一種鋰離子電池。通過上述技術方案，本專利技術提供了一種電解液，所述電解液含有：主鹽、有機酯、有機添加劑和IA族金屬元素鹵鹽和/或碳酸鋰，該電解液作為電池材料能夠使得電池在大倍率電流條件下快速充放電以及在低溫環境中能有效放電；本專利技術還提供了一種鋰離子電池，所述鋰離子電池包括正極材料、負極材料、隔膜和電解液；所述電解液為上述的電解液，優選的，正極材料包括改性的磷酸鐵鋰，通過本專利技術提供的方法得到的改性磷酸鐵鋰具備較高的離子遷移率和電子電導率，其與電解液相配合，可以提高制得的鋰離子電池的充放電性能，減少電池內部的極化；同時可以使得鋰離子電池在大倍率電流下快速充放電，在低溫環境下也能保持優良的充放電性能。本專利技術的其他特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。附圖說明附圖是用來提供對本專利技術的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本專利技術，但并不構成對本專利技術的限制。在附圖中：圖1是按照本專利技術實施例1的方法制備的鋰離子電池8C倍率充放電曲線；圖2是按照本專利技術實施例1的方法制備的鋰離子電池1C倍率下充電5C倍率下放電循環性能曲線；圖3是按照本專利技術實施例1的方法制備的鋰離子電池在-20℃溫度下5C低溫倍率放電曲線。附圖說明1-放電曲線2-充電曲線具體實施方式以下對本專利技術的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本專利技術，并不用于限制本專利技術。本專利技術提供了一種電解液，所述電解液含有：主鹽、有機酯、有機添加劑和IA族金屬元素鹵鹽和/或碳酸鋰。在本專利技術的一種優選的實施方式中，為了進一步提高上述電解液作為電池材料的性能，提高電池的充放電能力和低溫環境下的放電能力，相對于1L電解液，主鹽的含量為1-1.15mol/L；以電解液的總重量為基準，有機酯的含量為60-90重量％、有機添加劑的含量為0.5-2.5重量％，IA族金屬元素鹵鹽和/或碳酸鋰的含量為0.5-5重量％。在本專利技術的一種優選的實施方式中，有機酯為碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯一種或多種；和/或有機添加劑為碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、亞硫乙烯酸酯和碳酸乙烯亞乙酯中的一種或多種；IA族金屬元素鹵鹽為氯化鈉和/或氯化鉀。為了進一步提高上述電解液作為電池材料的性能，提高電池的充放電能力和低溫環境下的放電能力，所述主鹽為六氟磷酸鋰；以電解液的總重量為基準，所述有機酯包括25-35重量％的碳酸乙烯酯、25-35重量％的碳酸二乙酯和25-35重量％的碳酸甲乙酯；所述IA族金屬元素鹵鹽為氯化鈉。本專利技術還提供了一種鋰離子電池，該鋰離子電池包括正極材料、負極材料、隔膜和上述電解液；該電解液應用在鋰離子電池中，可以提高鋰離子電池的充放電能力，且在低溫環境下可以提高電池的放電能力。在本專利技術的一種優選的實施方式中，所述正極材料包括改性磷酸鐵鋰，所述改性磷酸鐵鋰的制備方法包括：將磷酸鐵鋰、含氮石墨烯和有機溶劑混合，干燥后進行第一熱處理。在本專利技術的一種優選的實施方式中，為了提高制得的改性磷酸鐵鋰的離子遷移率和電子電導率，含氮石墨烯的制備步驟包括：將氧化石墨烯和尿素混合攪拌、可選的進行干燥，然后進行第二熱處理，得到含氮石墨烯。在本專利技術的一種優選的實施方式中，為了進一步增加改性磷酸鐵鋰的性能，使得其和電解液相能夠進一步提高電池的充放電性能和低溫放電性能，優選氧化石墨烯與尿素按摩爾比為1：1-1.5的比例進行混合，含氮石墨烯與磷酸鐵鋰按質量比為1：5-20進行混合。根據本專利技術，所述有機溶劑的種類的可選范圍較寬，能夠使氧化石墨烯和尿素混合為均相且不發生化學反應的有機溶劑均可以用于本專利技術，例如為乙二醇、乙醇和丙二醇中的一種或多種。在本專利技術的一種優選的實施方式中，優選所述改性磷酸鐵鋰的D50為2-5μm，其比表面積為15-25m2/g；得到的改性磷酸鐵鋰具備較小的中位徑和比表面積，使得改性磷酸鐵鋰具備較高的離子遷移率和電子電導率。在上述鋰離子電池中，所述正極材料包括：正極活性物質、粘接劑和導電劑；所述粘接劑可以為聚偏氟乙烯、丁苯橡膠等本領域人員常用的電池用粘接劑，導電劑可以依據現有技術進行選擇，針對本專利技術，優選為碳黑、導電石墨、乙炔黑、碳納米纖維和碳納米管中的一種或多種。在上述鋰離子電池中，所述負極材料包括石墨、丁苯橡膠、導電劑和羧甲基纖維素鈉；其中，導電劑例如可以為碳黑、導電石墨、乙炔黑、碳納米纖維和碳納米管中的一種或多種，隔膜例如可以為纖維素隔膜、聚烯烴類陶瓷薄膜或聚酯無紡布陶瓷隔膜中的一種。為了進一步提高制得的鋰離子電池的性能，相對于100重量份的正極材料，所述改性磷酸鐵鋰的用量為92-97重量份，所述聚偏氟乙烯的用量為1.5-4重量份，所述導電劑的用量為1.5-4重量份；相對于100重量份的負極材料，所述石墨的用量為91-96重量份，所述丁苯橡膠的用量為2-4重量份，所述導電劑的用量為1-3重量份，所述羧甲基纖維素鈉的用量為1-2重量份。以下實施例中，聚偏氟乙烯為蘇州德詩科塑化有限公司提供的牌號為1008的市售品。實施例1將氧化石墨烯和尿素混合攪拌(氧化石墨烯與尿素的摩爾比為1：1.2)、進行干燥，然后進行第二熱處理(溫度為700℃，時間為1.5h)，得到含氮石墨烯；將磷酸鐵鋰、所述含氮石墨烯和乙二醇混合(含氮石墨烯與磷酸鐵鋰按質量比為1：10進行混合)，干燥后進行第一熱處理(溫度為700℃，時間為1.5h)，得到改性磷酸鐵鋰(得到的改性磷酸鐵鋰的D50為3.2μm，其比表面積為20m2/g)；利用上述改性磷酸鐵鋰制得的鋰離子電池，該電池包括正極材料、負極材料、纖維素隔膜和電解液，該電池的正極材料包括改性磷酸鐵鋰，聚偏氟乙烯和碳黑，該電池的負極材料包括石墨、丁苯橡膠、導電石墨和羧甲基纖維素鈉；其中，正極材料的用量為100g(其中，改性磷酸鐵鋰的用量為95g，聚本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電解液，其特征在于，所述電解液含有：主鹽、有機酯、有機添加劑和IA族金屬元素鹵鹽和/或碳酸鋰。

【技術特征摘要】
1.一種電解液，其特征在于，所述電解液含有：主鹽、有機酯、有機添加劑和IA族金屬元素鹵鹽和/或碳酸鋰。2.根據權利要求1所述的電解液，其中，相對于1L電解液，主鹽的含量為1-1.15mol/L；以電解液的總重量為基準，有機酯的含量為60-90重量％、有機添加劑的含量為0.5-2.5重量％，IA族金屬元素鹵鹽和/或碳酸鋰的含量為0.5-5重量％。3.根據權利要求1或2所述的電解液，其中，有機酯為碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯一種或多種；和/或有機添加劑為碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、亞硫乙烯酸酯和碳酸乙烯亞乙酯中的一種或多種；和/或IA族金屬元素鹵鹽為氯化鈉和/或氯化鉀。4.根據權利要求1或2所述的電解液，其中，所述主鹽為六氟磷酸鋰；以電解液的總重量為基準，所述有機酯包括25-35重量％的碳酸乙烯酯、25-35重量％的碳酸二乙酯和25-35重量％的碳酸甲乙酯；所述IA族金屬元素鹵鹽為氯化鈉。5.權利要求1-4中任意一項所述的電解液在電池材料中的應用。6.一種鋰離子電池，所述鋰離...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蔡周游，王進，吳金燕，唐元鑫，趙輝輝，
申請(專利權)人：江蘇海四達電源股份有限公司，江蘇省新動力電池及其材料工程技術研究中心有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇,32