一种适温性锂离子电池及其化成方法技术

本申请涉及锂离子电池的技术领域，具体公开了一种适温性锂离子电池及其化成方法。一种适温性锂离子电池包括SEI膜内层和SEI膜外层，所述SEI膜内层由电解液A化成得到，所述SEI膜外层由电解液B化成得到；所述电解液A为锂盐8

【技术实现步骤摘要】
一种适温性锂离子电池及其化成方法


[0001]本申请涉及锂离子电池的
，更具体地说，它涉及一种适温性锂离子电池及其化成方法。

技术介绍

[0002]随着电子产品和新能源汽车的推广普及，其主要移动电源锂离子电池的应用环境范围逐步向着我国东北高纬度寒冷地区延伸。另外，高山、极地、太空等极寒环境下勘探和考察等特种作业对锂离子电池在超低温下的性能发挥提出了更高的要求。因此，低温和超低温锂离子电池的研究与开发受到广泛关注。
[0003]针对低温或超低温下使用的特殊电解液的开发是关键。目前，相关低温或超低温下使用的电解液一般包括六氟磷酸锂(LiPF6)等作为锂盐，碳酸亚乙烯酯(VC)和氟代碳酸乙烯酯(FEC)等为成膜添加剂，低熔点的环状碳酸酯类、链状碳酸酯类和羧酸酯类等的一种为溶剂或几种混合为共溶剂，来实现超低温环境下锂离子电池电化学性能的发挥。
[0004]但是，上述设计的电解液配方及相应的化成制度使得在负极表面形成的SEI膜(固体
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电解质界面膜)仅适用于低温环境下电化学性能的良好发挥，其结构在常温或者高温下不稳定，易破裂导致不断重组，造成低温锂离子电池容量在常温或高温下使用时随循环次数的增加衰减严重，性能都远不如常规锂离子电池。而在实际使用过程中，环境温度是在低温、常温甚至高温之间来回切换的，这就导致适现有的低温锂离子电池的性能衰减剧烈，使用寿命低下，需要频繁更换电池，带来巨大的使用不便和经济损失。

技术实现思路

[0005]为了提高低温锂离子电池在常温、高温环境下的使用寿命，本申请提供一种适温性锂离子电池及其化成方法。
[0006]第一方面，本申请提供一种适温性锂离子电池，采用如下的技术方案：一种适温性锂离子电池，包括SEI膜内层和SEI膜外层，所述SEI膜内层由电解液A化成得到，所述SEI膜外层由电解液B化成得到；所述电解液A为锂盐8
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18wt％、溶剂78
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91.5wt％和添加剂0.5
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4wt％；所述电解液B为锂盐6
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21wt％、溶剂75.5
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93.5wt％和含硫添加剂0.5
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6.0wt％；所述含硫添加剂为硫酸乙烯酯、磺基丙酸酐、苯砜、亚硫酸二甲酯一种或它们的任意组合物，或它们与碳酸亚乙烯酯的任意组合物。
[0007]通过采用上述技术方案，电解液A中的锂盐、溶剂和添加剂的添加量控制在此范围内，使形成的SEI膜内层具有低阻抗，有助于电池发挥出良好的低温性能；电解液B中的锂盐、溶剂和添加剂的添加量在此范围内取值，混合后形成的电解液B经化成后得到SEI膜外层，且由于SEI膜外层含硫，具有抗氧化性，减少高温下电解液的氧化，保护SEI膜具有良好的结构稳定性，使SEI膜具有较小的阻抗，方便锂离子穿过SEI膜外层进入到SEI膜的内部，提高超低温锂离子电池在常温或高温下的性能。
[0008]优选的，所述电解液A的注液量为电解液总量的65％
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95％，所述电解液B的注液量为电解液总量的5％
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35％。
[0009]通过采用上述技术方案，电解液A和电解液B的注液量在此范围内配制，化成后的SEI膜的阻抗值更小，电池的实际性能越好。
[0010]优选的，所述电解液A中的锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂的一种或它们的混合物。
[0011]所述电解液A中的溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯的一种或它们的任意组合物。
[0012]所述电解液A中的添加剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯和二草酸硼酸锂的一种或它们的任意组合物。
[0013]通过采用上述技术方案，电解液A的锂盐中选用六氟磷酸锂能够提供电解液中的锂离子，四氟硼酸锂的低温性能好，能够增强电解液对电极的浸润性能；溶剂中选用碳酸乙烯酯能够促进六氟磷酸锂的溶解，碳酸丙烯酯、乙酸乙酯和乙酸甲酯作为低熔点电解液溶剂，提高电池的低温性能；选用碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、二草酸硼酸锂的一种或它们的组合作为成膜添加剂，能够在负极表面稳定成膜，氟代碳酸乙烯酯形成的SEI膜柔韧性较好，能够改善溶剂在高电压下的稳定性；添加剂与锂盐、溶剂混合后形成的电解液A化成后能够形成一层致密的SEI膜内层，保证电池具有优异的低温性能。
[0014]优选的，所述电解液A中的锂盐、溶剂和添加剂在温度小于35℃时为液态。
[0015]通过采用上述技术方案，由于溶剂中的碳酸乙烯酯在温度小于35℃时为固态，故在制备电解液A时需要将碳酸乙烯酯升温至液态后进行使用；而碳酸乙烯酯与其他溶剂混合时，会降低碳酸乙烯酯的熔点，使电解液A的体系为液态，保证电解液A在化成后的低温性能；电解液A中的锂盐、溶剂和添加剂在温度小于35℃时配制成的液态电解液，能够提高电池的低温性能。
[0016]优选的，所述电解液B中的锂盐为六氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂和四氟硼酸锂的一种或它们的任意组合物。
[0017]所述电解液B中的溶剂为碳酸二乙酯、丁酸甲酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯的一种或它们的任意组合物。
[0018]通过采用上述技术方案，选用六氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂和四氟硼酸锂的一种或它们的任意组合物为锂盐，成膜性好、低温性能好，能够抑制电解液氧化；选用碳酸二乙酯、丁酸甲酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯的一种或它们的混合物为溶剂，提高低温下电解液的电导率，改善电池的低温性能；并且电解液B的溶剂与锂盐、含硫添加剂混合后形成的电解液B在本申请的配比下，化成后得到的SEI膜外层由于含硫成分的存在具有较好的高温下抗氧化性、结构稳定性。
[0019]单独制备一层膜使用的电解液不是偏向与低温就是偏向与高温，很难将兼具两种不同性质的电解液融合在同一种电解液中，所形成的SEI膜性能也是非此即彼，不能同时满足高低温两种不同的性能。而这里的A、B两种电解液在锂盐、添加剂和溶剂方面都有所区别，并通过形成电池SEI膜的内外层且使用量和化成制度也不同，这样才能在负极表面形成内外两种不同性能和功能的SEI膜。
[0020]优选的，所述电解液B中的锂盐、溶剂和添加剂在温度小于35℃时为液态。
[0021]通过采用上述技术方案，由于溶剂中的碳酸乙烯酯在温度小于35℃时为固态，故在制备电解液B时需要将碳酸乙烯酯升温至液态进行使用；而碳酸乙烯酯与其他溶剂混合时，会降低碳酸乙烯酯的熔点，使电解液B的体系为液态，保证电解液B在化成后的高温性能；电解液B中的锂盐、溶剂和添加剂在温度小于35℃时配制成的液态电解液，能够保证电池的高温性能。
[0022]第二方面，本申请提供一种锂离子电池的化成方法，采用如下的技术方案：一种锂离子电池的化成方法，所述电解液B化成后形成的SEI膜外层包裹电解液A化成形成的SEI膜内层，所述SEI膜内层和SEI膜外层形成完整的SEI膜。
[0023]优选的，所述电解液A先化成形成SEI膜内层，电解液B后化成形成SEI膜外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适温性锂离子电池，其特征在于，包括SEI膜内层和SEI膜外层，所述SEI膜内层由电解液A化成得到，所述SEI膜外层由电解液B化成得到；所述电解液A为锂盐8
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18wt%、溶剂78
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91.5wt%和添加剂0.5
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4wt%；所述电解液B为锂盐6
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21wt%、溶剂75.5
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93.5wt%和含硫添加剂0.5
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6.0wt%；所述含硫添加剂为硫酸乙烯酯、磺基丙酸酐、苯砜、亚硫酸二甲酯一种或它们的任意组合物，或它们与碳酸亚乙烯酯的任意组合物。2.根据权利要求1所述的适温性锂离子电池，其特征在于：所述电解液A的注液量为电解液总量的65%
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95%，所述电解液B的注液量为电解液总量的5%
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35%。3.根据权利要求1所述的一种适温性锂离子电池，其特征在于：所述电解液A中的锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂的一种或它们的混合物；所述电解液A中的溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯的一种或它们的任意组合物；所述电解液A中的添加剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯和二草酸硼酸锂的一种或它们的任意组合物。4.根据权利要求1所述的一种适温性锂离子电池，其特征在于：所述电解液A中的锂盐、溶剂和添加剂在温度小于35℃时为液态。5.根据权利要求1所述的一种适温性锂离子电池，其特征在于：所述电解液B中的锂盐为六氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、双三氟甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟垂舟，郭军平，陈玉成，
申请(专利权)人：孟垂舟，
类型：发明
国别省市：