一种混合添加剂以及含该添加剂的电解液和锂离子二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种用于锂离子二次电池电解液的混合添加剂以及含该添加剂的电解液和锂离子二次电池，其改进在于所述电解液中含有所述的混合添加剂。其中所述电解液含有有机溶剂和锂盐电解质，其特征在于以所述电解液的总重量为基准还含有下列成分的混合添加剂：０．１～６．０重量％的联苯；０．１～６．０重量％的环己基苯；０．１～４．０重量％的碳酸亚乙烯酯：０．１～８．０重量％的１，３－丙烷磺内酯或琥珀酸酐；和０～６．０重量％的乙烯基硫酰苯或卤代苯；其中混合添加剂的含量为所述电解液总重量的２～２０重量％。本发明专利技术提供的混合添加剂能够有效提高锂离子电池的过充性能，减少电池在充放电过程中产生的气体量，提高电池的低温性能。

【技术实现步骤摘要】
一种混合添加剂以及含该添加剂的电解液和锂离子二次电池
本专利技术涉及一种用于锂离子二次电池电解液的混合添加剂以及含该添加剂的电解液和锂离子二次电池。
技术介绍
锂离子电池在自1992年产业化以来的十几年间，市场占有率迅速增加，其发展速度是Cd-Ni、MH-Ni、铅酸电池等从未有过的。锂离子电池的迅速发展除市场需求外，还与它具有优异的性能有很大的关系。由于锂离子电池具有工作电压高、比能量高、应用温度范围宽、自放电率低、循环寿命长、低消耗、无记忆效应、无污染、安全性能好等独特的优势，现已广泛用作袖珍贵重家用电器如移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等的电源，并已在航天、航空、航海、人造卫星、小型医疗仪器及军用通迅设备领域中逐步替代传统的电池。新型的锂离子电池大多采用碳材料作为电池的负极，以LICoO2、LiNiO2、LiMn2O4等能嵌入和脱嵌锂的材料作为电池的正极。锂离子电池的电解液一般由有机溶剂、电解质锂盐和必要的添加剂组成。有机溶剂是电解液的主体部分，与电解液的性能密切相关。虽然有机溶剂和锂盐的种类很多，但真正能用于锂离子电池的却很有限。一般用高介电常数溶剂和低粘度溶剂以及电化学稳定、电位和使用温度范围宽、热稳定好、化学性能稳定、与电池内集流体和活性物质不发生化学反应、安全低毒等的溶剂混合使用。电池的电解液是电池的重要组成部分，对电池的性能有很大的影响。在传统电池中，电解液均采用以水为溶剂的电解液体系，由于水对许多物质有良好的溶解性以及人们对水溶液体系的物理化学性质的认识已很深入，故电-->池的电解液选择范围很广。但是，由于水的理论分解电压只有1.23V，即使考虑到氢或氧的过电位，以水为溶剂的电解液体系的电池的电压最高也只有2V左右(如铅酸蓄电池)。锂离子电池电压高达3-4V，因此传统的水溶液体系显然已不再适应电池的需要。因此，对高电压下不分解的有机溶剂和电解质的研究是锂离子电池开发的关键。锂离子电池普遍存在的一个问题是：电池在充放电过程中由于电解液在碳负极表面分解，生成的气体使电池的厚度增加，而且有机电解液的导电率低，溶剂易挥发、易燃，所以电池在不当使用时如过充、短路等可能会引发爆炸的安全问题，因此锂离子电池的安全性越来越受到重视。热稳定性是锂离子电池完全性中值得注意的问题，如果电池内部反应产生热量远远大于电池的散热量，会使电池温度达到着火点，引起燃烧或爆炸。近年来，加入添加剂已成为改善锂离子电池性能的一个重要研究方向，在锂离子蓄电池有机电解液中添加少量的某些物质，就能显著地改善电池的某些性能如电解液的电导率、电池的循环效率和可逆容量等，这些少数物质我们称之为添加剂，添加剂具有“用量少，见效快”的特点，在基本不增加电池成本的基础上，就能显著改善电池的某些性能。已有很多专利文献提到在电解液中加入添加剂，如：三洋公司在其日本公开特许公报2000-58112中、索尼公司在其日本公开特许公报2000-156243中以及GS公司在其日本公开特许公报2001-126765中指出，加入一定量的联苯可以显著地改善电池的耐过充能力。三菱公司在其日本特许公报2003-77478中指出：在正极中加入0.02％-0.1％的联苯，多次循环后还可以有效地防止过充。在三洋公司和宇兴产业共同申请的日本公开特许公报2001-15155中指出，芳香烃类化合物(如环己基苯)具有电化学活性，能够有效地防止过充。因为，电池在过充时，过量的锂离子从正极脱出，嵌入或沉积到负极上，使得两个电极的热稳定性变差，正极倾向于分解，释放出氧-->气能够催化电解液的分解，产生大量的热；负极上沉积的活性锂易于与溶剂反应放热，使化学能转化为热能，电池的温度迅速升高，当电池温度升高时，电解液几乎参与了电池内部发生的所有反应，不仅包括电解液与正极材料、嵌锂碳、金属锂之间的相互反应，同时包括电解液自身的分解反应及其影响因素。但是，在电解液中单一地加入联苯或环己基苯或二个混合对防止过充是起到了一定的作用，但是同时低温性能也受到了一定的影响，而且电池在充放电过程中产生大量的气体使电池的厚度增加。也就是说，在气体量很少的前提下，无法同时保证电池的过充和低温性能，或者在过充性能很好的前提下，又无法同时保证电池在充放电过程中少的气体量和好的低温放电性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种锂离子二次电池电解液用混合添加剂，这种混合添加剂能够有效提高锂离子电池的过充性能、减少电池在充放电过程中产生的气体量，提高电池的低温性能。本专利技术的另一目的是提供一种含有所述混合添加剂的电解液和锂离子二次电池。本专利技术提供的锂离子二次电池电解液用混合添加剂以其总重量为基准含有：0.5～95.2重量％的联苯；1.0～93.7重量％的的环己基苯；0.5～93.0重量％的碳酸亚乙烯酯；0.5～96.4重量％的1，3-丙烷磺内酯或琥珀酸酐；和0～95.2重量％的乙烯基硫酰苯或卤代苯。在本专利技术提供的混合添加剂中，所述的卤代苯可以是一取代或多取代的卤代苯，也可以是卤代烷基苯，其中优选的是氟苯、氯苯、溴苯或碘苯，更-->优选的是氟苯、氯苯或溴苯。本专利技术提供的锂离子二次电池的电解液含有有机溶剂和锂盐电解质，其特征在于以所述电解液的总重量为基准还含有下列成分的混合添加剂：0.1～6.0重量％的联苯；0.1～6.0重量％的环己基苯；0.1～4.0重量％的碳酸亚乙烯酯；0.1～8.0重量％的1，3-丙烷磺内酯或琥珀酸酐；和0～6.0重量％的乙烯基硫酰苯或卤代苯；其中混合添加剂的含量为所述电解液总重量的2～20重量％。在本专利技术提供的锂离子二次电池的电解液中，所述有机溶剂没有特别的限制，可以采用现有技术中所有可用的锂离子二次电池电解液用有机溶剂，这些有机溶剂包括，但不限于，例如：二甲基碳酸酯(DMC)、二乙基碳酸酯(DEC)、乙烯碳酸酯(EC)、丙烯碳酸酯(PC)、乙基甲基碳酸酯(EMC)、丁烯碳酸酯(BC)、甲基乙烯基碳酸(MEC)等，以及它们的二种或二种以上的混合物。所述有机溶剂在所述电解液中的含量也没有特别的限制，可以根据现有技术中普遍采用的含量范围来确定，例如该有机溶剂的含量范围可以为70～95重量％。在本专利技术提供的锂离子二次电池的电解液中，所述锂盐电解质没有特别的限制，可以采用现有技术中所有可用的锂离子二次电池电解液用锂盐电解质，这些锂盐电解质包括，但不限于，例如：高氯酸锂、六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂等，以及它们的二种或二种以上的混合物。所述电解液中锂盐电解质的浓度也没有特别的限制，可以根据现有技术中普遍采用的浓度范围来确定，例如一般为0.6-1.4摩尔/升。所述电解液的制备方法可以是，例如：在有机溶剂中加入所述混合添加剂，混合添加剂的加入可以混合后一次-->性加入，也可以无顺序地依次加入，然后将锂盐溶解于有机溶剂和混合添加剂的混合溶液中，密封后在50℃-70℃下加热20-30min以快速溶解混浊或沉淀，制得锂离子二次电池的电解液；或者将锂盐溶解于有机溶剂中，然后加入混合添加剂，密封后在50℃-70℃下加热20-30min以快速溶解混浊或沉淀，制得锂离子二次电池电解液，混合添加剂的加入可以混合后一次性加入，也可以无顺序地依次加入。本专利技术还提供一种锂离子二次电池，包括正极、负极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于锂离子二次电池电解液的混合添加剂，其特征在于以其总重量为基准含有：０．５～９５．２重量％的联苯；１．０～９３．７重量％的的环已基苯；０．５～９３．０重量％的碳酸亚乙烯酯；０．５～９６．４重量％的１，３ －丙烷磺内酯或琥珀酸酐；和０～９５．２重量％的乙烯基硫酰苯或卤代苯。

【技术特征摘要】
1、一种用于锂离子二次电池电解液的混合添加剂，其特征在于以其总重量为基准含有：0.5～95.2重量％的联苯；1.0～93.7重量％的的环己基苯；0.5～93.0重量％的碳酸亚乙烯酯；0.5～96.4重量％的1，3-丙烷磺内酯或琥珀酸酐；和0～95.2重量％的乙烯基硫酰苯或卤代苯。2、根据权利要求1所述的混合添加剂中，其中所述的卤代苯为氟苯、氯苯、溴苯或碘苯。3、根据权利要求1所述的混合添加剂中，其中所述的卤代苯为氟苯或氯苯。4、一种用于锂离子二次电池的电解液，含有有机溶剂和锂盐电解质，其特征在于以所述电解液的总重量为基准还含有下列成分的混合添加剂：0.1～6.0重量％的联苯；0.1～6.0重量％的环己...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖峰，王明霞，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]