一种超低温放电的锂离子电池的功能电解液制造技术

本发明专利技术公开了一种超低温放电的锂离子电池的功能电解液，包括以下重量百分比的各原料：导电锂盐10‑20%，酯类有机溶剂70‑85%，有机添加剂2‑10%。本发明专利技术的功能电解液具有很高的电化学稳定性和低凝固点，同时本发明专利技术的电解液提高了离子迁移能力和电导率，减小了锂离子传递的阻力，提高了功能电解液在低温条件下对隔膜的浸润性及锂离子对隔膜的穿透性，另外，本发明专利技术的功能电解液的低温性能得到了较大的提高，该该功能电解液在‑55℃时50次循环容量保持率为74.3%，0.2C放电量为81.7%，具有在‑55℃的环境中也能正常工作且性能平稳、循环指标优良的优点，进而保证了使用该电解液制得的锂离子电池具有更好的低温性能和安全性能。

A Functional Electrolyte for Lithium Ion Batteries Discharged at Ultra-Low Temperature

The invention discloses a functional electrolyte for ultra-low temperature discharge lithium ion batteries, which comprises the following raw materials: conductive lithium salts 10 20%, ester organic solvents 70 85%, organic additives 2 10%. The functional electrolyte of the invention has high electrochemical stability and low solidification point. At the same time, the electrolyte of the invention improves ion migration ability and conductivity, reduces resistance of lithium ion transfer, improves infiltration of functional electrolyte to diaphragm at low temperature and penetration of lithium ion to diaphragm. In addition, the cryogenic performance of the functional electrolyte of the invention has been greatly improved. The capacity retention rate of the functional electrolyte is 74.3% at 55 C for 50 cycles and the discharge capacity of 0.2C is 81.7%. The electrolyte has the advantages of normal operation at 55 C, stable performance and excellent cycle index, thus ensuring that the lithium ion batteries prepared with the electrolyte have better cryogenic performance and safety performance.

【技术实现步骤摘要】
一种超低温放电的锂离子电池的功能电解液
本专利技术涉及锂离子电池
，具体涉及一种超低温放电的锂离子电池的功能电解液。
技术介绍
锂离子电池是上世纪九十年代发展起来的新一代绿色环保电池，锂离子电池具有高电压、高功率、高比能量、无记忆效应及环境友好等优点，被广泛用于数码、储能、动力和军用航空航天等领域，尤其是汽车领域有望取代石化燃料成为汽车的动力来源，对解决能源危机和环境污染问题具有重要意义，因而受到了各国政府和科研人员广泛关注，然而，目前商品化锂离子电池已很难满足诸如电动车、航天技术和军事等重要领域的需要，主要原因之一就是电池在高温和低温下性能不佳。锂离子电池在低温下的容量保持率是非常低的，容量衰减的大部分原因是由于锂离子在电解液中移动缓慢造成的，而锂离子移动缓慢的主要原因是由于电解液电导率的下降，正极材料与电解液间的界面、负极材料与电解液间的界面阻抗的增加，锂离子在正极材料和负极材料中的迁移速度变慢，以及电解液界面电荷转移速率变慢等，而电解液的组成是决定这些性能的关键因素之一。低温下，电解液电导率的骤降、电极界面膜阻抗的增大、电荷传递电阻的增大都会造成锂离子电池放电容量下降，这些因素都受电解液成分的影响，因此电解液对锂离子电池低温性能起着重要的作用。现有技术中，专利CN103078141A中公开了一种锂离子二次电池电解液，包含溶剂和锂盐，还包括成膜添加剂，该技术方案采用线性羧酸酯和碳酸乙烯酯结合，得到高介电常数和低粘度的溶剂体系，但其在-20℃的容量保持率仅为40%-45%，低温性能不是很理想，并不能满足低温条件下的使用需求。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种超低温放电的锂离子电池的电解液，该电解液具有很好的低温性能和安全性能，使用该电解液制备的电池具有较好的超低温循环性能和容量保持率。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种超低温放电的锂离子电池的功能电解液，包括以下重量百分比的各原料：导电锂盐10-20%，酯类有机溶剂70-85%，有机添加剂2-10%。优选的，所述导电锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、三氟甲基磺酸锂、六氟砷酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双草酸硼酸锂，双氟磺酰亚胺锂盐中的一种或多种。所述有机溶剂包括碳酸丙烯酯（PC）、碳酸乙烯酯（EC）、碳酸甲乙酯（EMC）、碳酸二甲酯（DMC）、乙酸甲酯（MA）、乙酸乙酯（EA）、甲酸甲酯（MF）、丙酸甲酯（MP）、丙酸乙酯（EP）、丁酸甲酯（MB）以及丁酸乙酯（EB）中的至少两种。所述添加剂为碳酸酯溶剂和有机亚硫酸酯类；其中碳酸酯溶剂包含碳酸亚乙烯酯，碳酸乙烯亚乙酯（VEC），氟代碳酸乙烯酯（FEC）等；亚硫酸酯类有机溶剂包含亚硫酸乙酯（ES）、1.3-冰烷磺酸内脂（PS）、亚硫酸二甲酯（DMS）、亚硫酸二乙酯（DES）以及硫酸乙烯酯（DTD）的一种或多种。碳酸酯类溶剂和有机亚硫酸酯具有强电负性和弱极性，使制得的功能电解液具有很高的电化学稳定性和较低的凝固点，同时提高了离子迁移能力，进而提高电导率，减小锂离子传递过程中的阻力，提高了功能电解液在低温条件下对隔膜的浸润性及锂离子对隔膜的穿透性。而且这两种物质具有很好的低温性能和比较好的成膜性能，使功能电解液的低温性能进一步得到提高。本专利技术与现有技术相比，本专利技术的功能电解液具有很高的电化学稳定性和低凝固点，同时本专利技术的电解液提高了离子迁移能力和电导率，减小了锂离子传递的阻力，提高了电解液在低温条件下对隔膜的浸润性及锂离子对隔膜的穿透性，而且，本专利技术的功能电解液的低温性能得到了很大的提高，该功能电解液在-55℃时50次循环容量保持率为74.3%，0.2C放电量为81.7%，具有在-55℃的环境中也能正常工作且性能平稳、循环指标优良的优点，进而保证了使用该电解液制得的锂离子电池具有更好的低温性能和安全性能。具体实施方式为使本领域的技术人员对本专利技术更好地理解，下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步说明：实施例1一种超低温放电的锂离子电池的功能电解液，包括以下重量百分比的各原料：质量百分数分别为2%的氟代碳酸乙烯酯和15%的六氟磷酸锂溶于83%的有机溶剂(碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯质量比为3：8)中，混合均匀后制成功能电解液。实施例2一种超低温放电的锂离子电池的功能电解液，包括以下重量百分比的各原料：质量百分数分别为3%的氟代碳酸乙烯酯和16.5%的六氟磷酸锂溶于80.5%的有机溶剂(碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯（MF）质量比为1:6:4)中，混合均匀后制成功能电解液。实施例3一种超低温放电的锂离子电池的功能电解液，包括以下重量百分比的各原料：质量百分数分别为5%的氟代碳酸乙烯酯和12.5%的六氟磷酸锂溶于82.5%的有机溶剂（碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和乙酸甲酯质量比为1:2：4：3)中，混合均匀后制成功能电解液。实施例4一种超低温放电的锂离子电池的功能电解液，包括以下重量百分比的各原料：质量百分数分别为5%的碳酸亚乙烯酯，质量百分数为3%的1.3-丙烷磺酸内脂（PS），质量百分数为0.5%的硫酸乙烯酯和12.5%的六氟磷酸锂溶于79%的有机溶剂（碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、和乙酸乙酯质量比为1：1:2：3.6)中，混合均匀后制成功能电解液。实施例5一种超低温放电的锂离子电池的功能电解液，包括以下重量百分比的各原料：质量百分数分别为2%的氟代碳酸乙烯酯和2%的碳酸亚乙烯酯，质量百分数为2%的1.3-丙烷磺酸内脂，质量百分数为0.5%的硫酸乙烯酯和12.5%的六氟磷酸锂及1%二氟草酸硼酸锂溶于80%的有机溶剂（碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯和丁酸乙酯质量比为1：2:3：5.4：5.4)中，混合均匀后制成功能电解液。实施例6一种超低温放电的锂离子电池的功能电解液，包括以下重量百分比的各原料：质量百分数分别为5%的碳酸亚乙烯酯，质量百分数为4%的1.3-丙烷磺酸内脂（PS），质量百分数为1%的硫酸乙烯酯和10%的六氟磷酸锂溶于80%的有机溶剂（碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、丙酸乙酯、和丁酸甲酯质量比为1：1:2：3.6)中，混合均匀后制成功能电解液。实施例7一种超低温放电的锂离子电池的功能电解液，包括以下重量百分比的各原料：质量百分数分别为3%的氟代碳酸乙烯酯、7%的亚硫酸二甲酯和20%的六氟磷酸锂溶于70%的有机溶剂（碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、丙酸乙酯和丁酸乙酯质量比为1:2：4：3)中，混合均匀后制成功能电解液。实施例8一种超低温放电的锂离子电池的功能电解液，包括以下重量百分比的各原料：质量百分数分别为2%的氟代碳酸乙烯酯和13%的六氟磷酸锂溶于85%的有机溶剂(碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、丙酸乙酯质量比为1:6:4)中，混合均匀后制成功能电解液。对比例1一种超低温放电的锂离子电池的功能电解液，包括以下重量百分比的各原料：质量百分数12.5%的六氟磷酸锂溶于87.5%的有机溶剂（碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯质量比为1:2：4：1)中，混合均匀后制成功能电解液。其中，实施例1中采用的碳酸甲乙酯（EMC）熔点为-55℃，沸点为109℃，闪点123℃，相对于碳酸二甲酯（DMC），EMC热稳定性较差，受热和碱性性条件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超低温放电的锂离子电池的功能电解液，其特征在于：包括以下重量百分比的各原料：导电锂盐10‑20%，酯类有机溶剂70‑85%，有机添加剂2‑10%。

【技术特征摘要】
1.一种超低温放电的锂离子电池的功能电解液，其特征在于：包括以下重量百分比的各原料：导电锂盐10-20%，酯类有机溶剂70-85%，有机添加剂2-10%。2.根据权利要求1所述的超低温放电的锂离子电池的功能电解液，其特征在于：所述导电锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、三氟甲基磺酸锂、六氟砷酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双草酸硼酸锂，双氟磺酰亚胺锂盐中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的超低温放电的锂离子电池的功能电解液，其特征在于：所述酯类的有...

【专利技术属性】
技术研发人员：管利娜，闫晓宾，吕秀夯，程树国，杜昆，
申请(专利权)人：河南华瑞高新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41