一種鋰離子電池電解液及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種鋰離子電池電解液及其制備方法，電解液由主電解質、電解質添加劑、主溶劑和溶劑添加劑組成。其步驟是：A、在真空或者惰性氣體保護的條件下，將主溶劑、溶劑添加劑分別與事先真空干燥至恒重的干燥劑氧化鋰混合，攪拌，過濾除去氧化鋰及氫氧化鋰沉淀；B，將A步干燥好的主溶劑與溶劑添加劑混合均勻；C、將主電解質混合物、電解質添加劑，加入到第二步混合好的溶劑中，真空或惰性氣體保護下攪拌溶解，配成主電解質質量摩爾濃度為0.5～1.5M的溶液。來源豐富、價格低廉、無毒，有效的提高了電池的工作溫度范圍，有效地延長了電池的循環使用壽命，實現各種類型鋰離子電池的制造，特別適用于制造高容量、高倍率充放電的鋰離子動力電池。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及化學電源
，再具體涉及一種鋰離子電池電解液，同時還涉及一種鋰離子電池電解液的制備方法，可用于制造各種型號的鋰離子電池、也適用于制造用于高倍率充放電的鋰離子動力電池。
技術介紹
目前，現有工業所制造鋰離子電池所用的電解液主要為LiPF6、LiBF4等為電解質的、電解質濃度在 O. I 2. OM(moI/L,以下簡稱 M)EC_EMC、EC-EMC-EMC, EC-EMC-DEC,EC-DMC-DEC-PC(其中EC為碳酸乙烯酯，EMC為碳酸甲乙酯，DEC為碳酸二乙酯，DMC為碳酸二甲酯，PC為碳酸丙烯酯，以下同)等有機物為溶劑的溶液。電解液對鋰離子電池性能影響很大，這是由于電解液成分和濃度與其導電性以及電極反應密切相關，電解液的導電性和電極反應的可逆性直接影響著鋰離子電池放電容量，電解液的穩定性直接與電解質作用，會影響鋰離子電池的安全性能(郭營軍等，鋰離子電池電解液研究進展.新材料產業，2007,8 :60-64)。鋰離子電池電解液對鋰離子電池的比容量、工作溫度范圍、充放電循環效率及安全性能至關重要。而且EC、DEC、DMC、EMC等溶劑主要用于鋰離子二次電池，而PC和DME(1，2-二甲氧基乙烷/乙二醇二甲醚)主要用于一次鋰電池。因為PC用于二次電池，與鋰離子電池的石墨負極相容性很差，充放電過程中PC在石墨電極表面分解，會引起石墨層的脫落，從而降低電池的充放電容量和循環性能顯著下降(廖紅英等，鋰離子電池電解液.產業論壇，2003，9:34-37.)。冠醚和穴狀化合物能與鋰離子形成包覆式螯合物，能提高鋰鹽在有機溶劑中的溶解度，實現陰離子和陽離子的有效分離和鋰離子和溶劑的分離，提高電解液的導電率；一些氟代鏈狀醚如C4F9OCH3等被推薦用于二次鋰離子電池電解液，能夠改善有機電解液的熱穩定性(何爭珍等，鋰離子電池電解液及其功能添加劑的研究進展.當代化工，2011，40(9) =928-930.);三烷基芳基硅烷按3 8%的質量比加入到鋰離子電池常用電解液中，能提高電解液的安全性能，電池在過充時不冒煙、不起火、不爆炸(熊琳強等，鋰離子電池點擊右防過充添加劑研究進展.化工進展，2011，30(6)1198-1204)。研究表明微量(0.5% )六甲基二硅胺烷(HMDS)可抑制鋰離子電池電解液在儲存過程中LiPF6的水解及熱解，減少電解液中水和氟化氫的含量，提高鋰離子電池電解液的儲存穩定性和熱穩定性(胡立新等，六甲基二硅胺烷作為鋰離子電池電解液穩定劑的研究.化學與生物工程，2011，28 (2) =24-26.) 0此外，200710143920. 9號中國專利技術專利申請公開了一種“低溫型鋰離子電池電解液的組成物”，該電解液的組成為EC(碳酸乙烯酯)、PC(碳酸丙烯酯)、DME(1，2- 二甲氧基乙烷/乙二醇二甲醚)、EMC (碳酸甲乙酯)、DEC (碳酸二乙酯)、I，3-PS (I，3-丙烷磺酸內酯)、LiPF6。該專利公開的是一種低溫功能電解液，能改善電池在低溫下的電性能。200810087478. 7公開了一種“鋰離子電池電解液”，該專利公開的電解液包括主要溶劑Y-戊內酯、乙酸甲基異丁酰基酯、乙酸2-甲氧基乙酯、乙酸2-乙氧基乙酯和草酸二乙酯中的至少一種和鋰鹽。200710123621. 9號中國專利技術專利申請公開了“一種鋰離子電池電解液”。該專利申請公開的技術是一種鋰離子電池電解液含有電解質和有機溶劑，有機溶劑為EC、PC、DMC、EMC、DEC、聯苯貨環己基苯，以及添加劑碳酸亞乙烯酯、碳酸亞丙烯酯、Y - 丁內酯、I，3-丙磺酸內酯、丁磺酸內酯中的一種貨多種。該專利技術公開的點擊右導電性能好、內阻小、能長時間大電流放電、高溫性能穩定。201110243969. 8號中國專利申請公開了“一種鋰離子電池電解液”，其電解質選用雙草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰的混合物，非水溶劑為1，4_ 丁烷磺酸內酯、芐基甲基酮、N，N-二甲基甲酰胺、碳酸甲乙酯、二甲亞砜、四氫呋喃、丙酮、乙酸乙酯、丙烯亞硫酸酯中的一種。據稱該專利技術技術公開的電解液具有較好的穩定性、高低溫使用性能、高導電率、倍率性能優異、能量密度高等優點。但該專利申請公開的技術并沒有使用該技術電解液制造的電池的相關性能的數據。綜合上述現有的鋰離子電池電解液的相關研究及公開的相關專利技術可見，現有技術以鋰鹽為電解質、常見的有機溶劑為溶液及某些功能添加劑等，所制造的鋰離子電池電解液所制造的鋰離子電池顯然存在如下不足1)高溫或者低溫工作性能差，甚至在較高(55°C以上)或較低(-30°C以下)電池完全無法工作或工作性能很差；2)動力型鋰離子電池大電流充放電效果差，影響鋰離子電池組的正常工作，嚴重限制了鋰離子動力電池的應用范圍；3)電池存儲容量衰減嚴重，直接影響鋰離子電池的容量和循環使用壽命；4)抗過充性能差，影響鋰離子電池充放電效率、電池容量及循環使用壽命；5)安全性能差，在正常充放電及電池分級分容過程中以及工作過程中都存在實際的安全隱患；6)不少電解液溶劑如呋喃、吡啶以及丙酮等有較大的毒性，在鋰離子電池的生產及使用及廢舊電池的過程中或多或少會造成一定程度的污染。雖然上述不足不完全是鋰離子電池電解液所致，但所有不足都與電解液導電性能、與電極的相容性、對電極充放電性能以及循環壽命、電池的安全性都有直接的影響。因此，鋰離子電池對電解液的高要求怎么強調都不過分，解決現有技術不足，電解液也是十分重要的因素之一。
技術實現思路
為了解決現有技術存在的上述不足，本專利技術的目的是在于提供了一種鋰離子電池電解液，本專利技術制備的鋰離子電池，在-40 65°C溫度范圍工作環境條件下能正常工作，鋰離子電池充放電效率、大電流放電效果、放電容量明顯提高、充放電循環使用壽命顯著延長，鋰離子電池綜合電化學性能得到顯著改善。本專利技術的另一個目的是在于提供了一種鋰離子電池電解液的制備方法，工藝簡單、添加劑用量少、價格低，對改善鋰離子電池綜合電化學性能效果顯著。在不改變現有的電解液生產設備條件下，可以實現各種類型鋰離子電池的制造，特別適用于制造高容量、高倍率充放電的鋰離子動力電池。本專利技術通過下述技術方案予以實現一種鋰離子電池電解液，由主電解質、電解質添加劑、有機溶劑(或稱主溶齊U)和溶劑添加劑組成；其中，主電解質摩爾比分別為O. 5 I : O. I O. 3 O. 01 O. 05 0.01 ~ O. 05的六氟磷酸鋰(LiPF6)、四氟硼酸鋰(LiBF4)、氟硅酸鋰(Li2SiF6)以及高氯酸鋰(LiClO4)四者的混合物；電解質添加劑為摩爾比為主電解質摩爾數O. I O. 5%的三全氟乙基三氟磷酸鋰(LiPF3(C2F5)3)、三氟甲基磺酸鋰(LiCF3SO3)、碳酸鋰(Li2CO3)、以及乙酸鋰(LiAc)中的三種或四種等質量比混合的混合物；主溶劑為等體積比混合的碳、酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、1，2-二甲氧基乙烷/乙二醇二甲醚(DME)、碳酸甲乙酯(EMC)、1，3-丙烷磺酸內酯(I. 3-PS)、亞硫酸乙二醇酯(ES/DTO)、二環己基碳二甲胺(DCC)、亞硫酸丁烯酯(BS)、碳酸乙烯亞乙酯(VEC)中的三種或四種的混本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：詹炳然，唐幫助，王建紅，詹金俊，
申請(專利權)人：廣州市云通磁電有限公司，
類型：發明
國別省市：