一种低温锂离子电池电解液制造技术

一种低温锂离子电池电解液，属于低温锂离子电池电解液技术领域。现有的低温锂离子电池，难以实现稳定的低温性能，或者即使获得了较好的低温性能，也无法获得稳定的常温电性能。本发明专利技术锂离子电池电解液，包括锂盐与有机溶剂，其特征在于：锂盐为LiBOB、LiBF4、LiPO2F2按摩尔比0.3~0.6:1:0.01~0.1的混合物；有机溶剂为环状碳酸酯、链状碳酸酯、羧酸酯按体积比0.6~2：1:0.3~1的混合物。利用三种锂盐与特定溶剂的配合，获得的电解液具备优异的低温性能，并且不影响常温性能，能够使每次获得的电解液均具有稳定的电性能，大大提高产品的稳定性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种低温锂离子电池电解液


[0001]一种低温锂离子电池电解液，属于低温锂离子电池电解液


技术介绍

[0002]锂离子电池具有能量密度大、放电电压高、循环寿命长、易于维护保养等优点，现今锂离子电池的使用领域明显受到工作温度范围尤其是低温下限的限制。消费级电子设备要求电源的工作温度下限通常在
‑
20 ℃，基本与常规锂离子电池极限工作温度相一致；然而，为了适应地域和季节温度差异，EV/HEV的动力电源通常需要长期在
‑
30 ℃甚至更低的温度下稳定工作；宇航/军事装备需要更强的生存能力和适应性，要求搭载的电池系统具备更低的工作温度范围，低温极限拓展至
‑
50 ℃以下，较民用品在低温性能上提出更高的要求。
[0003]中国专利CN108155416A公开了一种选用LiBF4和LiODFB混合物作为锂盐，PC、EC、EMC作为溶剂的锂离子电池电解液，其利用的原理是四氟硼锂LiBF4热稳定性高、对水不敏感、低温电荷转移阻抗小，适合低温和高倍率放电，但是LiBF4成膜性能不好，而LiODFB克服了LiBF4电导率低、成膜性能差的缺点，可在正极表面成膜，减少正极表面的活性位点对电解液分解的催化作用，使电解液能在接近自身理论氧化分解电压，但是，该专利技术中使用的LiBF4和LiODFB中，LiBF4成膜性不好，与电极相容性差，以致电池循环性能下降的缺陷，LiODFB又极易成膜过厚，或者局部成膜，既会影响到电解液的电荷转移阻抗，拉高内阻，又无法有效隔离四氟硼锂与电极，因此，LiBF4和LiODFB混合物作为锂盐而PC、EC、EMC作为溶剂的锂离子电池电解液实际并不能稳定的发挥其所述的配合作用，获得良好的低温性能。
[0004]现有的低温锂离子电池，难以实现稳定的低温性能，或者即使获得了较好的低温性能，也无法兼顾稳定的常温电性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种低温与常温电性能、循环均较好，同时不同批次电性能统一性高的低温锂离子电池电解液。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是： 一种低温锂离子电池电解液，包括锂盐与有机溶剂，其特征在于：锂盐为LiBOB、LiBF4、LiPO2F2按摩尔比0.3~0.6:1:0.01~0.1的混合物；有机溶剂为环状碳酸酯、链状碳酸酯、羧酸酯按体积比0.6~2：1:0.3~1的混合物。
[0007]本专利中选用LiBOB、LiBF4、LiPO2F2三种混合锂盐，LiBF4热稳定性高于LiPF6，对水不敏感，不易产生HF，低温电荷转移阻抗小，而且价格便宜，因此在构建低温电解液中选取LiBF4为锂盐。但与LiPF6比较，由于其阴离子半径小、易缔合，在有机碳酸酯溶剂中的溶解度较低，电导率不高，而且LiBF4成膜性不好，与电极的相容性差；LiBOB分解温度高，热稳定性好，易在负极表面成膜，对Al集流体有很好的钝化作用，是一种新型硼基电解质锂盐，BOB
−
的分解可生成羰基化合物和 Li2BO
x
，与 SEI中的其他常见无机物相比，Li2BOx 与碳酸酯的配位性更强，能够抑制 SEI 外层中有机物的溶解。LiBOB虽易于成膜，但形成膜的阻抗较
大，从而影响电池的低温性能及倍率性能；LiPO2F2的LUMO能量低，易被还原，成膜能力强，易于形成富含 Li F 和含磷化合物的 SEI 层，较高的 LiF含量促进了 Li
+
迁移的动力学过程，提高SEI层的导电性，可在负极表面形成稳定、高离子传导的SEI膜，从而提升电解液稳定性，但LiPO2F2的溶解度小。LiBOB、LiBF4、LiPO2F2三种混合锂盐，优势互补，尤其是LiPO2F2和LiBOB的协同作用，使形成的SEI膜具有更高的电导率和韧性，从而提高了电池低温下放电比容量和循环寿命，同时具备极佳的常温性能。
[0008]优选的，所述的锂盐在有机溶剂中的浓度为0.6~0.9mol/L。
[0009]优选的，所述的锂盐在有机溶剂中的浓度为0.7~0.8mol/L。
[0010]优选的，所述的锂盐为LiBOB、LiBF4、LiPO2F2按摩尔比0.4~0.5:1:0.04~0.05的混合物。
[0011]优选的，所述的环状碳酸酯为碳酸乙烯酯与碳酸丙烯酯按摩尔比0.3~1：0.3~1的混合物。
[0012]碳酸酯类溶剂可分为以 EC（碳酸乙烯酯）、PC（碳酸丙烯酯）为主的环状碳酸酯和以DEC（碳酸二乙酯）、DMC（碳酸二甲酯）、EMC（碳酸甲乙酯）为主的链状碳酸酯。
[0013]环状碳酸酯EC、PC相比于链状，其结构具有更大的极性，因此其介电常数明显更高，有利于LiBF4、LiBOB、LiPO2F2等锂盐的溶解。对于电解液的低温性能来说，溶剂的熔点和沸点是最关键的影响因素，部分溶剂的凝固会造成电解液导电能力的显著下降。EC具有高介电常数与良好的成膜性，在形成 SEI 的过程中起到关键作用，但无法满足低温电解液的温度需求。EC可在石墨负极上形成良好的SEI膜，但EC的熔点接近 40 ℃，低温下黏度大幅提高甚至凝固，无法单独使用；PC 的熔点能够达到接近
‑
50 ℃，能够良好适用于低温环境，但成膜性较差。相比于EC，PC的结构中多出一个甲基，易与锂离子形成溶剂化锂共嵌入石墨层间，造成结构的破坏，而EC可以有效抑制PC嵌入石墨负极，因此 EC与PC的共溶剂可以改善锂离子电池的低温性能。链状碳酸酯相比于环状，虽介电常数较低， 且挥发性较大，温度窗口较窄，但具有更低的黏度和熔点，因此链状碳酸酯适合用作低温共溶剂，常与环状碳酸酯配合使用，弥补高熔点与高黏度的缺陷，优化电解液的低温性能。
[0014]优选的，所述的链状碳酸酯为碳酸甲乙酯。
[0015]优选的，所述的羧酸酯为乙酸乙酯。
[0016]羧酸酯类溶剂主要有MF（甲酸甲酯）、MA（乙酸甲酯）、 EA（乙酸乙酯）等。
[0017]低熔点的EMC作为共溶剂极大拓宽了电解液的使用温度范围，用于提升低温性能十分有效。链状羧酸酯类溶剂具有比链状碳酸酯更低的熔点与黏度，并在低温下具有相对更高的电导率，因此也常用作电解液的溶剂。但羧酸酯类溶剂由于沸点较低，闪点较低，蒸汽压较高，作为共溶剂可能会降低电解液高温下应用的安全性，仅适用于低温溶剂体系，一般需和碳酸酯混合使用。因此本方案中采用环状、链状碳酸酯和羧酸酯混合溶剂作为电解液溶剂，能够进一步配合上述的三种特定锂盐，获得更优的低温性能，并且不影响常温性能。
[0018]优选的，所述的有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯按体积比0.3：0.5：1：0.7的混合物。
[0019]优选的，其工作温度为
‑
30~40℃。
[0020]本专利技术制得的低温锂离子电池电解液不仅具有较高的低温电性能，其能够在常温
下也保持较好的充放电循环性能，属于低温锂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温锂离子电池电解液，包括锂盐与有机溶剂，其特征在于：锂盐为LiBOB、LiBF4、LiPO2F2按摩尔比0.3~0.6:1:0.01~0.1的混合物；有机溶剂为环状碳酸酯、链状碳酸酯、羧酸酯按体积比0.6~2：1:0.3~1的混合物。2.根据权利要求1所述的低温锂离子电池电解液，其特征在于：所述的锂盐在有机溶剂中的浓度为0.6~0.9mol/L。3.根据权利要求1所述的低温锂离子电池电解液，其特征在于：所述的锂盐在有机溶剂中的浓度为0.7~0.8mol/L。4.根据权利要求1所述的低温锂离子电池电解液，其特征在于：所述的锂盐为LiBOB、LiBF4、LiPO2F2按摩尔比0.4~0.5:1:0.04...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丽娟，辛娟，何劲作，
申请(专利权)人：青海民族大学，
类型：发明
国别省市：