二硫化碳的新用途和锂离子电池电解液制造技术

本发明专利技术公开了二硫化碳的新用途和锂离子电池电解液，所述二硫化碳的新用途是指将二硫化碳作为锂离子电池电解液的添加剂，所述锂离子电池电解液包括电解质、溶剂和添加剂，所述添加剂中含有二硫化碳（ＣＳ↓［２］），二硫化碳（ＣＳ↓［２］）占溶剂总质量的１．５％～１０％。本发明专利技术采用了价格较为低廉的二硫化碳（ＣＳ↓［２］）替代或者部分替代昂贵的碳酸亚乙烯脂（ＶＣ），从而大大降低了锂离子电池的成本，同时又保持了其良好的成膜特性及优异的循环性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及二硫化碳作为锂离子电池电解液添加剂的新用途及锂离 子电池电解液。
技术介绍
电解液是锂离子电池的重要组成部分之一，它的性能直接决定了电池 的性能，好的电解液能有效的提升锂离子电池的电化学性能，例如循环寿 命、安全性能、倍率放电特性、放电的平台时间、正负极的容量发挥。在 液态锂离子电池首次充放电过程中，负极材料石墨与电解液作用形成固体电解质界面膜(SEI膜)。良好的SEI膜能降低锂离子电池的不可逆容量， 改善循环性能，增加嵌锂稳定性和热稳定性，在一定程度上有利于减少锂 离子电池的安全隐患。通常可以从石墨材料和电解液两个方面来改善SEI 膜性能。石墨材料表面改性在一定程度上可以降低不可逆容量损失，增大 电极界面SEI膜的稳定性，但是不能根本上改善电极界面SEI膜热力学稳 定性。优化电解液的组分，选择合适的溶剂、锂盐及其相关添加剂是改善 SEI膜的一条有效途径。目前用于改善SEI膜性能的无机添加剂主要有C02、 S02等。应用较 为成功的有机添加剂主要有氯化碳酸乙烯酯(C1-EC)、 1,2-亚乙烯碳酸酯 (VC)、亚硫酸丙烯酯(PS)和亚硫酸乙烯酯(ES)等。这些添加剂的作用主要 是抑制电解液的分解，使石墨负极形成良好的SEI膜，提高电极可逆容量 和稳定性。其中，使用二氧化硫作为添加剂，有利于在石墨表面形成一层 良好的SEI膜，这主要是由于二氧化硫发生还原分解反应的电位较低 (2.7Vvs丄i/Li+)，这个电位低于电解液的还原分解电位。使用亚硫酸乙烯 酯(ES)和亚硫酸丙烯酯(PS)作为添加剂，可以有效的防止PC分子嵌入石 墨电极导致其剥落，这主要是由于ES和PS的还原分解电位低( 2 V vs.Li/Li+)，易于在石墨负极表面形成SEI膜，同时ES还可以提高电解液 的低温性能。在实际生产中，VC由于其很好的成膜特性，表现为优异的 循环性能，从而得到了广泛应用，但是由于其昂贵的价格(大约6000元 /KG)，大大地增加了电池的生产成本，使得这种电解液添加剂的应用受到 了一定限制。人们一直在寻找一种性能与VC接近，且价格便宜的锂离子 电池电解液添加剂。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题提供一种成本既低、又能保持锂离子电池良好的 循环性能的锂离子电池电解液添加剂及使用该添加剂的电解液。实现上述目的的技术方案二硫化碳(CS2)作为锂离子电池电解液的添加剂的应用。 一种锂离子电池的电解液，包括电解质、溶剂和添加剂，所述添加剂中含有二硫化碳(cs2)。所述二硫化碳(CS2)占溶剂总质量的1.5% 10%。 所述二硫化碳(CS2)占溶剂总质量的1.5% 6%。 所述添加剂中还含有碳酸亚乙烯脂(VC)。所述二硫化碳(CS2)和碳酸亚乙烯脂(VC)占溶剂总质量的1.5% 10%。所述二硫化碳(CS2)和碳酸亚乙烯脂(VC)占溶剂总质量的1.5% 6%。按质量百分比计，所述电解质为11 16%，所述溶剂为75 85%，所 述添加剂为1 9%。所述的电解质为六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)中的一 种或者两种的混合物，其在电解液中的浓度为0.2 2mol/L，所述的溶剂 为碳酸二乙酯(DEC)、碳酸乙烯脂(EC)及碳酸甲乙脂(EMC)中的两 种或者两种以上的混合物.所述的溶剂中各成分的重量份为，碳酸二乙酯(DEC)为8 18份， 碳酸甲乙脂(EMC)为44 64份，碳酸乙烯脂(EC)为30 40份。所述电解质在电解液中的浓度为0.5 1.8mol/L。本专利技术选取二硫化碳(CS2)作为原有添加剂碳酸亚乙烯腊(VC)的 替代品或者部分替代，其价格(目前约3500元/吨)远远低于碳酸亚乙烯 脂(VC)的价格，而且又能保持电池良好的循环性能，从而大大的降低了 电池的生产成本。 附图说明图1是本专利技术实验例1扣式电池第一个周期的循环伏安曲线图； 图2是本专利技术实验例三电极体系的循环伏安图；图3是常用溶剂及添加剂与本专利技术添加剂二硫化碳CS2的前线轨道能量 对比表；图4给出实验例2、实验例3、实验例4的循环次数与容量保持率曲线图；图5是实验例5、实验例6的循环次数与容量保持率曲线图； 图6是实验例7的循环次数与容量保持率曲线图； 图7是实验例8的循环次数与容量保持率曲线图； 图8是对比例的循环次数与容量保持率曲线图。具体实施方式实施例， 一种锂离子电池，包括电芯和电解液，其中电芯包括正、负极片，正、负极片按液态电解质锂离子电池正负极片生产工艺进行制造。正极片采用瑞翔LiCo02为正极材料，聚偏氟乙烯 (PVDF)溶解于N-甲基吡咯烷酮(丽P)为粘接剂，正极组成质量比为 LiCo02 : Super P(导电剂):PVDF :丽P二100: 2.5: 2.5: 45。涂布烘干 正极浆料，制得正极片。负极材料选用包覆天然石墨，粘接剂用水性粘接 剂羧甲基纤维素钠(CMC)和丁苯橡胶(SBR)乳胶。制浆时，先将2份重量 的CMC溶于100份水中，接着，在搅拌下加入4份重量SBR胶乳，加毕， 再加入100份石墨粉，并且连续激烈搅拌4小时，制得负极浆料，然后用 间歇涂布机将负极桨料双面涂布于铜箔上，烘干后即得到负极片。将上述 正、负极片和隔膜纸(单层隔膜)依型号423443A电池所要求尺寸分切， 然后，再依电池制造惯常工艺，依次焊极耳、烘片、巻绕、装壳、干燥，制备一批(数量大于400pcs)未注液电池，供下述各实验例待用。电解液包括电解质、溶剂和添加剂，电解液在后面实验例l-7和对比 例中提供。待用电池采用海拔泵真空注液，注液量为2.4g~2.7g，注液后完成后 续各工序，陈化、预充化成、封口、检测分容。实验中使用CHI630b、CHI1010电化学工作站测试锂离子电池的循环伏 安曲线。测试体系是扣式电池和三电极体系。扣式电池负极片作为研究 电极，参比电极和辅助电极都是金属锂，电位扫描范围在0 2.0 V，扫 描速率的范围为0. 05 0. 5 mV s—、三电极体系负极片作为研究电极, 金属锂作为参比电极和辅助电极，电位扫描范围在0 ~ 2.0V，扫描速率为 0.05 0.5 mV s—、金属Pt片作为研究电极，金属锂作为参比电极和辅 助电极，电位扫描范围在0 4.2V，扫描速率为0.05 ~ 0.5 mV's—、所有电池的循环测试测试目的检测423443A电池，标称容量730mAh在常温下的循环性能 测试仪器Arbin测试柜测试条件温度25。C士2。C;相对湿度45% 75%;大气压力86KPa 106Kpa测试工步第一步1C恒流放电到3.0V第二步1C恒流充电到4. 2V，然后4. 2V恒压充电到电流小于10mA， 静置5min第三步1C恒流放电到3.0V，静置5min第四步循环第二到第三工步，循环次数为300次第五步停止试验。实验例l电解液中有机溶剂的重量配比为EMC为55份，EC为35份，DEC为 10份，添加剂CS2为溶剂体积的5. 0%，电解质LiPFe浓度为1. Omol/L。在M3RAUN手套箱中配制电解液，手套箱中水分控制在《5ppm。将EMC、 EC、 DEC、 CS2均匀混合，然后加入LiPFe充分混合，使之形成1. Omol/L LiPF6 溶液。把上述电解液注入到上述实施例中所本文档来自技高网...

【技术保护点】
二硫化碳（ＣＳ↓［２］）作为锂离子电池电解液的添加剂的应用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈辉，
申请(专利权)人：深圳市比克电池有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]