一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池制造技术

技术编号:10954064 阅读:86 留言:0更新日期:2015-01-23 15:52
本发明专利技术涉及一种锂离子电池非水电解液,包括有机溶剂、锂盐和磷酸酯类化合物。本发明专利技术还涉及一种锂离子电池。本发明专利技术的用于锂离子电池的非水电解液具有改善电池的高温储存性能及循环性能的有益效果。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池
本专利技术涉及电池用电解液和使用该电解液的电池,特别涉及一种锂离子电池非水 电解液及锂离子电池。
技术介绍
近年来,随着电子技术的发展及市场需求,消费者对便携式电子产品如照相机、数 码摄像机、移动电话、笔记本电脑等的体积、重量、功能及使用寿命提出了更高的要求。因 此,开发与便携式电子产品相配套的电源产品,尤其是开发高能量密度、长寿命及高安全性 的二次电池是行业发展的迫切需求。 与铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池相比,锂离子电池因其能量密度大、工作电压高、 寿命长、绿色环保等特点,广泛应用于便携式电子产品中。 锂离子电池主要由正、负极、电解液及隔膜组成。正极主要是含锂的过渡金属氧 化物,负极主要是炭材料。由于锂离子电池的平均放电电压约为3. 6-3. 7V,需要选用在 0-4. 2V的充电/放电电压内稳定的电解液组分。为此,锂离子电池使用溶有锂盐的有机溶 剂混合液作为电解液。优选的有机溶剂应该具有高的离子电导率,高的介电常数及低的粘 度。然而,单一的有机溶剂很难同时满足这些要求,所以,一般将高介电常数的有机溶剂与 低粘度的有机溶剂混合液作为锂离子电池电解液的溶剂。例如:锂离子电池通常使用包含 环状碳酸酯溶剂(如碳酸亚乙酯)和线性碳酸酯溶剂(如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲 乙酯)的混合物作为溶剂,六氟磷酸锂作为溶质的电解液。 锂离子电池在首次充电过程中,电解液与碳阳极表面发生反应,产生烷基碳酸锂、 Li2C03、Li20、LiOH等物质,从而在碳阳极表面形成一层钝化膜,该钝化膜称之为固体电解液 界面(SEI)膜。由于不管是充电还是放电,锂离子必须通过这层SEI膜,所以SEI膜的性能 决定了电池的许多性能(如循环性能,高温性能,倍率性能)。SEI膜在首次充电形成后,能 够阻止电解液溶剂的进一步分解,并在随后的充放电循环中形成离子通道。然而,随着充放 电的进行,电极重复的膨胀和收缩SEI膜可能发生破裂或逐渐溶解,随之暴露的阳极继续 与电解液发生反应,同时产生气体,从而增加电池的内压,并显著降低电池的循环寿命。尤 其是电池在高温条件下储存及在高温条件下进行充放电循环,SEI膜更容易被破坏,从而导 致电池鼓胀及循环性能明显下降。此外,在充放电过程中电解液也会在正极表面发生分解 反应,尤其是在高电压体系中,电解液在正极表面分解会更加严重。电解液在正极表面分解 会消耗有限的活性锂,导致容量衰减。当电池体系中富余的电解液被消耗殆尽时,电池循环 会出现跳水现象。与此同时,电解液在正极表面分解会加剧正极金属离子的溶出,进一步导 致电池性能的恶化。 由于SEI膜的质量对锂离子电池的高温储存性能及循环性能至关重要,因此通过 调控来改善SEI膜的质量对实现高性能锂离子电池是十分必要的。为了解决这个问题,人 们尝试在电解液中添加少量的添加剂来改善SEI膜,以期改善锂离子电池的性能。科研工 作者经过努力开发了一系列成膜添加剂如碳酸亚乙烯酯(VC)、乙烯基碳酸乙烯酯(VEC)、 氟代碳酸乙烯酯(FEC)等,它们能在石墨负极表面形成更稳定的SEI,从而显著提高了锂离 子电池的循环性能。此外,日本松下电器产业株式会社在中国申请号00801010. 2的专利公 开了一种含(Rla)P = (〇) (〇R2a) (〇R3a)(其中,Rla、R2a、R3a表示独立的碳原子数为7-12的脂肪 族烃基)化合物的电解液,其有效地控制了随着充放电循环的进行而出现的放电容量下降 和高温保存时电池特性下降的现象。韩国三星SDI株式会社在中国申请号200410001479. 7 专利中公开了一种含有= (0R2) (CH = C(R3) (R4))化合物的电解液,其有效地防止电 池膨胀及提高了电池的可靠性。申请号为201310046105. 6的中国专利中公开了一种含双 键的磷酸酯化合物的电解液,其有效地提高电池的高温储存及循环性能,但我们研究发现, 含双键的磷酸酯化合物在电解液中不稳定,尤其是含烯丙基的磷酸酯化合物,其在电解液 中的含量随时间推移不断降低,这导致电池性能无法得到保证。 上述专利中的电池在高温储存性能及循环性能上仍不够理想,在较高的温度下仍 会出现电解液的分解而导致气胀,从而带来严重的安全隐患,尤其是在高电压体系中,电解 液的分解反应会加剧。因此有必要开发新的添加剂来进一步提高锂离子电池的高温储存性 能及高温循环性能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:提供一种能够提高高温储存及循环性能的锂离子 电池非水电解液,进一步提供包含所述锂离子电池非水电解液的锂离子电池。 为了解决上述技术问题,本专利技术第一方面提供一种锂离子电池非水电解液,包括 有机溶剂、锂盐和磷酸酯类化合物。所述磷酸酯类化合物的结构式为: 本文档来自技高网
...

【技术保护点】
一种锂离子电池非水电解液,其特征在于,包括有机溶剂、锂盐和磷酸酯类化合物,所述磷酸酯类化合物的结构式为:其中,R1、R2、R3分别独立地选自碳原子数为1‑4的烃基,且R1、R2、R3中至少一个为含有叁键的不饱和烃基。

【技术特征摘要】
1. 一种锂离子电池非水电解液,其特征在于,包括有机溶剂、锂盐和磷酸酯类化合物, 所述磷酸酯类化合物的结构式为:其中,分别独立地选自碳原子数为1-4的烃基,且Ri、R2、R3中至少一个为含有 叁键的不饱和烃基。2. 根据权利要求1所述的锂离子电池非水电解液,其特征在于,所述R2为乙炔基。3. 根据权利要求1所述的锂离子电池非水电解液,其特征在于,所述R2为丙炔基。4. 根据权利要求1所述的锂离子电池非水电解液,其特征在于,所述磷酸酯类化合物 占电解液总重量的〇. 01% -2%。5. 根据权利要求1所述的锂离子电池非水电解液,其特征在于,还包括碳酸亚乙烯酯、 1,3_丙烷磺内酯、氟代碳酸乙烯酯和乙烯基碳酸乙烯酯中的一种或两种以上。6. 根据权利要求1所述的锂离子电池非水电解液,其特征在于,所述有机溶剂为环状 碳酸酯和链状碳酸酯的混合物,所述环状碳酸酯选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸丁烯 酯中的一种或两种以上,所述链状碳酸酯选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸 甲丙酯中的一种或两种以上。7. 根据权利要求1所述的锂离子电...

【专利技术属性】
技术研发人员:石桥胡时光
申请(专利权)人:深圳新宙邦科技股份有限公司
类型:发明
国别省市:广东;44

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1