一种锂离子电池电解液用功能添加剂、锂离子电池电解液及锂离子电池制造技术

本发明专利技术涉及一种锂离子电池电解液用功能添加剂、锂离子电池电解液及锂离子电池，属于锂离子电池技术领域。本发明专利技术的功能添加剂包括如下重量份数的组分：碳酸亚乙烯酯0.5～3份、二氟二草酸硼酸锂0.1～2份、二氟磷酸锂0.1～2份、氟苯3～5份、甲烷二磺酸亚甲酯0.1～1份；本发明专利技术的电解液包含锂盐、有机溶剂和功能添加剂，所述的功能添加剂各组份在电解液中质量百分比为：碳酸亚乙烯酯0.5％～3％、二氟二草酸硼酸锂0.1％～2％、二氟磷酸锂0.1％～2％、氟苯3％～5％、甲烷二磺酸亚甲酯0.1％～1％；本发明专利技术还涉及使用该电解液的锂离子电池，该锂离子电池的高温循环性能显著增强。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池电解液用功能添加剂、锂离子电池电解液及锂离子电池
本专利技术涉及一种锂离子电池电解液用功能添加剂、锂离子电池电解液及锂离子电池，属于锂离子电池

技术介绍
当今关于能源与环保的问题备受关注，电动汽车已经成为汽车工业发展的趋势和方向之一。根据可持续发展战略的需要，我国政府积极推动电动汽车的研究、开发和产业化，从关键零部件到整车应用工作全面展开。虽然各国发展电动汽车的技术路线各不相同，但动力电池作为电动汽车的关键部件，长期以来一直受到研究者的重视。锂离子电池因其能量密度高、循环性能好、安全可靠性高以及环境适应性强等优点，应运而生的成为了新一代动力电池，可广泛应用到各种移动工具、汽车、设备驱动及储能等领域。随着锂离子电池在电动汽车领域的应用，锂离子电池的温度适应性受到了越来越广泛的关注。在我国大部分地区夏季环境温度一般可达38℃左右，电池循环发热导致电池组内实际温度高达45℃左右，严重影响了电池的循环寿命。目前，专利CN103985903A公开了一种锰酸锂动力电池的高温性能电解液，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；所述的非水有机溶剂为碳酸乙烯酯(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)中的一种或者几种；锂盐可以选自LiPF6/LiFSI/LIDFOB的组合物，成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯(VC)，高温添加剂为甲烷二磺酸亚甲酯(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；表面活性剂为含氟表面活性剂。该电池在55℃下以0.5C充放电循环140次后，放电比容量为90％左右，可以预期用大电流1C充放电500次后，其放电比容量必然小于90％，所以该电解液不能满足大电流，多次重复放电的需求。专利CN104781976A(申请日2014.02.20)公开了一种非水电解质溶液，包含非水性有机溶剂、锂盐和电解质溶液添加剂；所述的非水性溶剂包括线性碳酸脂和环状碳酸脂或者其组合；所述的锂盐包括选自LiPF6、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2等锂盐；电解质溶液添加剂为二氟磷酸锂(LiDFP)、碳酸亚乙烯甲酯、磺内酯的组合物组成，但其在55℃以1C充电，3C放电500次循环后容量保持率仍然不能满足要求。专利CN102064344A(申请日2010.12.21)公开了一种新型动力电池用电解液，通过调控配方体系中的添加剂来改善锂离子电池高温条件下循环性能，并且证明了添加甲烷二磺酸亚甲酯(MMDS)在室温下可以显著提高循环容量保持率，但没有公开其在高温条件下的循环容量保持率。
技术实现思路
为了提升锂离子电池在高温条件的性能，本专利技术的第一个目的在于提供一种锂离子电池电解液用功能添加剂。本专利技术的第二个目的在于提供一种高温性能良好的锂离子电池电解液，以提高锂离子电池在高温下的使用寿命。本专利技术的第三个目的在于提供一种高温条件，性能优越的锂离子电池。为了实现上述目的，本专利技术的采用的技术方案如下：本专利技术的锂离子电池电解液用功能添加剂，包括如下重量份数的组分：碳酸亚乙烯酯(VC)0.5～3份、二氟二草酸硼酸锂(LiODFB)0.1～2份、二氟磷酸锂(LiPOF2)0.1～2份、氟苯(FB)3～5份、甲烷二磺酸亚甲酯(MMDS)0.1～1份。本专利技术的锂离子电池电解液，包括锂盐、有机溶剂，还包括功能添加剂，所述功能添加剂包括如下重量份数的组分：碳酸亚乙烯酯0.5～3份、二氟二草酸硼酸锂0.1～2份、二氟磷酸锂0.1～2份、氟苯3～5份、甲烷二磺酸亚甲酯0.1～1份。所述功能添加剂的各组分在电解液中的质量百分比为：碳酸亚乙烯酯0.5％～3％、二氟二草酸硼酸锂0.1％～2％、二氟磷酸锂0.1％～2％、氟苯3％～5％和甲烷二磺酸亚甲酯0.1％～1％。所述的锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)、双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)中的一种或多种。所述的锂盐在电解液中的浓度为0.5～2mol/L。所述的有机溶剂为环状碳酸脂与链状碳酸脂的混合物。所述的链状碳酸脂为碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯。所述的环状碳酸脂为碳酸乙烯脂、碳酸丙烯酯。所述的有机溶剂组成优选为各组分的质量百分比为碳酸乙烯酯30％、碳酸二乙酯35％、碳酸甲乙酯15％、碳酸二甲酯20％。把二氟磷酸锂加入有机溶剂中，可以在负极上形成耐用的ESI膜，由此二氟磷酸锂可抑制高温循环过程中可能发生的正极表面的分解，并且可以防止电解质溶液的氧化反应。基于电解质溶液的总量计，二氟磷酸锂(LiP(O)F2)的含量为0.1～2wt％。二氟磷酸锂的含量低于0.1wt％的情况下，对锂离子电池的高温循环性能改善不明显，而含量高于2wt％的情况下，在锂离子电池充、放电过程中，二氟磷酸锂在形成ESI膜时可能无法完全消耗，充分分解，未反应的过量的二氟磷酸锂可能在电解液中形成沉淀物，降低锂离子电池的阻抗特性，并影响锂离子电池的循环性能和使用寿命。碳酸亚乙烯基酯在电解液中能与二氟磷酸锂一起协同作用，形成稳定的SEI膜。碳酸亚乙烯基酯的含量优选为0.5～3wt％，在碳酸亚乙烯酯含量低于0.5wt％的情况下，碳酸亚乙烯基酯与二氟磷酸锂不能充分作用，形不成预期的SEI膜，在碳酸亚乙烯基酯含量高于3wt％时，碳酸亚乙烯基酯与正极活性物质之间发生副反应，同时形成的SEI膜也会过厚，导致阻抗增加，影响锂离子电池高温循环性能。甲烷二磺酸亚甲酯、氟苯和碳酸亚乙烯三种物质可以协同作用，促进锂离子电池电池形成致密均匀的SEI膜，所形成的SEI膜在结构特殊，在较高温度下不容易分解和破坏，保证了锂离子电池在高温条件下具有较好的性能。本专利技术的第三个目的在于提供一种使用上述电解液制成的锂离子电池，满足工业生产和生活在高温条件下使用锂离子电池的需求。本专利技术中锂离子电池的制备方法如下：第一步：将正极片、隔膜和负极片制成电芯，并将电芯装入电池壳体内，注入本专利技术中的锂离子电池电解液，化成；第二步：将第一步得到的锂离子电池满充后，置于40℃～85℃的温度下进行高温老化处理；第三步：将第二步中的电池抽气、封口、定容得到最终的锂离子电池。所述的锂离子电池的正极片上所用的正极活性物质为LiCoO2、LiFePO4、LiMn2O4、LiMn1-yMyPO4、LiMn1-yMyO4和LiNixCoyMnzM1-x-y-zO2中的任意一种或几种；其中，M各自独立的为Fe、Co、Ni、Mn、Mg、Cu、Zn、Al、Sn、B、Ga、Cr、Sr、V、Ti中的任意一种，且0≤y≤1，0≤x≤1，0≤z≤1，x+y+z≤1。所述的锂离子电池的所用的负极片上的负极活性物质为人造石墨、天然石墨、软碳、Si/C负极材料中的任意一种或组合。所述的锂离子电池所用的隔膜为聚乙烯膜(PE)、聚丙烯膜(PP)、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯复合膜(PP/PE/PP)的一种。所述的锂离子电池所用壳体的材料为铝塑膜、玻纤增强聚丙烯(PP)、不锈钢、铝中的一种。作为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池电解液用功能添加剂，其特征在于，包括如下重量份数的组分：碳酸亚乙烯酯0.5～3份、二氟二草酸硼酸锂0.1～2份、二氟磷酸锂0.1～2份、氟苯3～5份、甲烷二磺酸亚甲酯0.1～1份。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池电解液用功能添加剂，其特征在于，包括如下重量份数的组分：碳酸亚乙烯酯0.5～3份、二氟二草酸硼酸锂0.1～2份、二氟磷酸锂0.1～2份、氟苯3～5份、甲烷二磺酸亚甲酯0.1～1份。2.一种锂离子电池电解液，包括锂盐、有机溶剂，其特征在于：还包括功能添加剂，所述功能添加剂包括如下重量份数的组分：碳酸亚乙烯酯0.5～3份、二氟二草酸硼酸锂0.1～2份、二氟磷酸锂0.1～2份、氟苯3～5份、甲烷二磺酸亚甲酯0.1～1份。3.根据权利要求2所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述功能添加剂的各组分在电解液中的质量百分比为：碳酸亚乙烯酯0.5％～3％、二氟二草酸硼酸锂0.1％～2％、二氟磷酸锂0.1％～2％、氟苯3％～5％和甲烷二磺酸亚甲酯0.1％～1％。4.根据权利要求2所述的锂离子电池电...

【专利技术属性】
技术研发人员：仝俊利，潘芳芳，李利淼，李亚玲，吕岩，高娇阳，
申请(专利权)人：中航锂电洛阳有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41