本发明专利技术提供了一种改善锰酸锂动力电池高温性能的电解液及锰酸锂动力电池，该电解液包括75wt％-88wt％的非水有机溶剂、10wt％-17wt％的锂盐、0.5wt％～6wt％的成膜添加剂、0.5wt％～5wt％的高温添加剂、0.5wt％～3wt％的表面活性剂以及0.001wt％～1wt％的稳定剂；该电解液通过控制非水有机溶剂比例，LiPF6与新型锂盐组合的应用，并加入具有协同效应的成膜添加剂、高温添加剂、表面活性剂和稳定剂，抑制尖晶石LiMn2O4在高温下的容量衰减。使用该电解液的锰酸锂动力电池的高温循环性能得到显著提升。
【技术实现步骤摘要】
—种改善锰酸锂动力电池高温性能的电解液及锰酸锂动力电池
本专利技术属于锂离子动力电池领域，具体涉及一种改善锰酸锂动力电池高温性能的电解液及锰酸锂动力电池。
技术介绍
由于锂离子二次电池有着比较高的能量密度、自放电小、无记忆效应、长的循环寿命和对环境友好等优点，被广泛的运用在各种便携式电子产品和通信工具上。近年来，汽车工业的迅速发展同时也加剧了能源和环境的危机。据统计，大气污染的63%来自于燃油汽车，这就促使国家加大对电动汽车和混合动力车的研发。而锂离子二次电池在电动汽车和储能设备上将具有很重要的应用前景。目前，锂离子电池正极材料主要有锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物以及镍钴锰三元材料。其中，镍钴锰等的化合物由于或多或少的含有一定量的镍和钴，在价格上没有优势；磷酸铁锂虽然原材料丰富，但需在惰性气体保护下制备，生产成本高。近年来，研究发现以尖晶石锰酸锂作为正极材料的锂离子动力电池不但安全性好，而且具有很好的大电流放电特性，电池的循环寿命也比较长；同时，尖晶石锰酸锂资源丰富、价格低廉，热稳定性好，耐过充，对环境友好，因此，锰酸锂作为正极活性物质的锂离子电池是目前最具竞争力的动力电池之一。然而，锰酸锂电池在高温下的循环性能并不理想，特别是在50°C以上时，其可逆容量衰减剧烈，限制了其应用。要实现大规模的工业化，如作为电动汽车的动力电池，必须克服其在高温环境下的不稳定性、容量衰减快的缺点。根据相关文献研究报道，尖晶石LiMn2O4在高温下性能急剧恶化，主要是其在电解液中有溶解性，与水反应产生的HF能够加速活性物质的溶解。虽然在常温下锰的溶解不大，但高温下锰加速溶解，主要原因是高温下加速水产生酸的反应，从而使正极失去活性，造成锰酸锂电池循环性能变差。目前，为改善锰酸锂高温性能，主要有通过正极材料修饰改性及电池制作工艺改进，而开发优良的功能型电解液也是改善锰酸锂电池高温下容量衰减的重要手段。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种改善锰酸锂动力电池高温性能的电解液，使用该电解液不仅能够降低成本，稳定性高，且能够显著改善锰酸锂动力电池的高温循环性能。本专利技术的另一目的在于提供一种使用该电解液的锰酸锂动力电池。具体技术方案一种改善锰酸锂动力电池高温性能的电解液，该电解液包含75wt% -88wt%的非水有机溶剂、IOwt% -17wt%的锂盐、0.5wt%?6wt%的成膜添加剂、0.5wt%?5wt%的高温添加剂、0.5wt%?3wt%的表面活性剂以及0.0Olwt %?Iwt%的稳定剂；其中，所述非水有机溶剂选自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)或碳酸甲乙酯(EMC)中的一种或几种；所述锂盐选自LiPF6/LiFSI/LiB0B、LiPF6/LiFSI/LiODFB 中的一种；所述成膜添加剂选自醋酸乙烯酯(VA)、碳酸乙烯酯(VC)中的一种或两种；所述高温添加剂选自甲烷二磺酸亚甲酯(MMDS)、甲烷二磺酸亚甲酯(MMDS)和对甲苯磺酸异氰酸酯(PTSI)的组合中的一种或两种；所述表面活性剂为含氟表面活性剂；所述稳定剂选自硫酸锂/六甲基二硅胺烷、碘化锂/六甲基二硅胺烷、硫酸锂/七甲基二硅胺烷、碘化锂/七甲基二硅胺烷中的一种。上述“LiPF6/LiFSI/LiB0B”中的“/”表示“和”的关系，即同时含有LiPF6、LiFSI以及LiBOB这三种组分，本专利技术中，其它的组分之间的“/”表示同样的意思。LiPF6/LiFSI/LiB0B 中，LiFS1、LiB0B 的含量分别为 15wt% -20wt%；LiPF6/LiFSI/LiDFOB 中，LiFS1、LiDFOB 的含量分别为 15wt% -20wt%o其中，当LiPF6/LiFSI/LiB0B中的LiBOB含量过高可能会使电解液的粘度增加。此夕卜，由于LDFOB、LiFSI价格昂贵，在实际生产中考虑到成本问题，分别将其含量限制在上述范围内。所述电解液中所述锂盐的含量优选为12wt% -15wt%。电解液中所述成膜添加剂的含量优选为1.0wt% -3.0wt %。电解液中所述高温添加剂的含量优选为1.0wt% -3.0wt %。电解液中所述稳定剂的含量优选为0.002wt% -0.01wt%。所述非水有机溶剂含量优选为80wt % -85wt %。所述含氟表面活性剂选自全氟辛烷磺酸二乙醇酰胺、全氟丁烷磺酸锂中的一种或两种。所述成膜添加剂优选为醋酸乙烯酯和碳酸乙烯酯，其质量比优选为1:1-1: 2。在以上方案的基础上，本专利技术优选的技术方案为:所述成膜添加剂为醋酸乙烯酯和碳酸乙烯酯，稳定剂为碘化锂/七甲基二硅胺烷，锂盐为 LiPF6/LiFSI/LiODFB。在以上方案的基础上，本专利技术特别优选的技术方案为:所述非水有机溶剂的含量为80wt% _85wt%，所述锂盐的含量为12wt% -15wt%,所述成膜添加剂的含量为1.0wt% -3.0wt%，所述高温添加剂的含量为1.0wt% -3.0wt%,所述稳定剂的含量为0.002wt% -0.0Iwt%。本专利技术还涉及一种使用上述电解液的锰酸锂动力电池。本专利技术的效果本专利技术通过改善电解液的各个组成及其含量，提高了锰酸锂动力电池的高温循环性能。具体的，通过六氟磷酸锂(LiPF6)与专利技术人所选定的特定的锂盐的组合使用如LiFSI和LiBOB、或LiFSI和LiODFB组合，有效提高电解液的高温性能，且通过具有协同效应的成膜添加剂与稳定剂的组合，改善了 SEI膜的厚度和力学性能，同时在正极表面形成的膜大大降低了锰的溶解，从一定程度上抑制了高温下锂盐的分解和酸度的升高，从而提高电池高温循环性能；另外，本专利技术中还通过专利技术人选定的有机和无机稳定剂的结合使用共同起到了良好的协同作用，能够除酸并抑制电解液的分解；而含氟表面活性剂的加入又进一步降低了电解液的表面张力，减小电极的极化；以上各个组分的协同作用从很大程度上提高了电池的高温循环性能，抑制了锰动力电池在高温下的容量衰减。此外，本专利技术中使用了成本相对较低的VA替代部分VC，降低了成本；而各种稳定剂的组合也获得了显著的除水效果，并且能够保持相当长一段时间内电解液中水分的稳定性。【附图说明】图1是实施例1、实施例2的电解液与对比例I的锰酸锂电池在55 °C下、0.5C下的循环寿命曲线。由图1可以知，实施例1、实施例2具有良好的高温循环性能，在55°C下循环140周时，其放电比容量明显优于对比例I。图2是实施例1、实施例2的电解液与对比例I的锰酸锂电池在55°C下、0.5C循环效率曲线。由图2可知，实施例1、实施例2的库伦效率在经过三次活化后仍保持在98%左右，优于对比例I。【具体实施方式】下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术并不限于下述实施例。实施例1室温下，在充满氩气的手套箱中(水分〈lOppm，氧分〈lOppm，)各称取碳酸乙烯酯(EC) 76.81g、碳酸甲乙酯(EMC) 25.92g、碳酸二乙酯(DEC) 127g、碳酸丙烯酯(PC) 25.27g，以及添加剂碳酸乙烯酯(VC) 3g、甲烷二磺酸亚甲酯(MMDS)3g、碘化锂(LiI)0.0015g、六甲基二硅胺烷0.0015g、全氟辛烷磺酸二乙醇酰胺3g、双(本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种改善锰酸锂动力电池高温性能的电解液，其特征在于，该电解液包含75wt％‑88wt％的非水有机溶剂、10wt％‑17wt％的锂盐、0.5wt％～6wt％的成膜添加剂、0.5wt％～5wt％的高温添加剂、0.5wt％～3wt％的表面活性剂以及0.001wt％～1wt％的稳定剂；其中，所述非水有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯或碳酸甲乙酯中的一种或几种；所述锂盐选自LiPF6/LiFSI/LiBOB、LiPF6/LiFSI/LiDFOB中的一种；所述成膜添加剂选自醋酸乙烯酯、碳酸乙烯酯中的一种或两种；所述高温添加剂选自甲烷二磺酸亚甲酯、甲烷二磺酸亚甲酯和对甲苯磺酸异氰酸酯的组合中的一种或两种；所述表面活性剂为含氟表面活性剂；所述稳定剂选自硫酸锂/六甲基二硅胺烷、碘化锂/六甲基二硅胺烷、硫酸锂/七甲基二硅胺烷、碘化锂/七甲基二硅胺烷中的一种。
【技术特征摘要】
1.一种改善锰酸锂动力电池高温性能的电解液，其特征在于，该电解液包含75wt% -88wt%的非水有机溶剂、10wt% -17wt%的锂盐、0.5wt%~6wt%的成膜添加剂、0.5wt%~5wt%的高温添加剂、0.5wt%~3wt%的表面活性剂以及0.001wt%~lwt%的稳定剂； 其中， 所述非水有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯或碳酸甲乙酯中的一种或几种； 所述锂盐选自 LiPF6/LiFSI/LiB0B、LiPF6/LiFSI/LiDF0B 中的一种； 所述成膜添加剂选自醋酸乙烯酯、碳酸乙烯酯中的一种或两种； 所述高温添加剂选自甲烷二磺酸亚甲酯、甲烷二磺酸亚甲酯和对甲苯磺酸异氰酸酯的组合中的一种或两种； 所述表面活性剂为含氟表面活性剂； 所述稳定剂选自硫酸锂/六甲基二硅胺烷、碘化锂/六甲基二硅胺烷、硫酸锂/七甲基二硅胺烷、碘化锂/七甲基二硅胺烷中的一种。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，电解液中所述锂盐的含量为12wt % -15wt %。3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，LiPF6/LiFSI/LiB0B中，LiFS1、LiBOB的含量分另IJ 为 15wt % -20wt % ；LiPF6/LiFSI/LiDF...
【专利技术属性】
技术研发人员：李新海，王任衡，王志兴，郭华军，黄斌，王接喜，胡启阳，彭文杰，张云河，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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