一种电解液及锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开了一种电解液及锂离子电池，属于锂离子电池领域。针对目前锂离子电池容量不高，当充电电压高于4.2V时，电池产气膨胀，循环性能差，影响使用寿命等问题，本发明专利技术提供了一种电解液，包括六氟磷酸锂、溶剂和添加剂，所述添加剂包括苯并三氮唑类化合物和全氟代碳酸乙烯酯。该电解液能够减少电池化成时的产气量，防止电池产气膨胀，提高电池使用寿命；同时提高电池容量，改善循环性能。本发明专利技术公开的锂离子电池采用上述电解液，使得电池充电截止电压提高到4.35V，电容量提高了15％，并且循环300次后容量仍保持初始容量的90％，电池厚度变化小于3％，提高了使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池领域，特别涉及一种电解液以及含有该电解液的锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池因其使用电压高，能量密度高，循环寿命长等特点，经过近十多年的发展，已经广泛应用于各类便携式数码产品上，软包装锂离子电池也由于其外形多变而应用极其广泛。但是近年来，随着这些机器更进一步高效能化，要求电池具有更高的容量。为了锂离子电池得到较高容量发挥，技术人员通常对正极材料、负极材料进行多种性能的改进与修饰。锂离子电池有效容量跟锂离子电池充电截止电压有直接关系，充电截止电压在一定范围内愈高，则电池有效容量愈高；当然锂离子电池的充电截止电压不能无限提高，充电截止电压高于4. 2V时，电池发生析气反应或电池发生内短路发热，电解液分解造成电池内压增大，电池会发生鼓胀、甚至爆炸。充电截止电压适当高于4. 2V时，虽能有效提高锂离子电池容量，但电池的析气反应导致电池循环性能差。目前锂离子电池4. 2V的充电截至电压是锂离子电池保证电池容量、保持较高循环性能的最佳平衡点。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述锂离子电池容量与电池循环性能的矛盾问题，提供一种既能够提高电池容量，又能保持较高循环性能的锂离子电池电解液。本专利技术的另一目的是提供一种高容量、高循环性能的锂离子电池。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案本专利技术公开了一种锂离子电池电解液，所述电解液包括六氟磷酸锂、溶剂和添加剂，所述添加剂包括苯并三氮唑类化合物和全氟代碳酸乙烯酯。本专利技术中，所述添加剂还包括苯甲醚、二乙基膦酸酯中的一种或两种。所述苯并三氮唑类化合物和全氟代碳酸乙烯酯的用量分别为电解液总质量的0.1% _5%，优选为 _5%，更优选为 3. 5% -5%。所述苯甲醚、二乙基膦酸酯中的一种或两种的用量分别为电解液总质量的1.5-2. 5%，优选为 2%。本专利技术中，所述溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯，且碳酸乙烯酯碳酸甲乙酯碳酸二乙酯的体积比为1.8-2.2 0.8-1.2 3. 8-4. 2 ；所述六氟磷酸锂浓度为 1. 1-1. 3mol/L。本专利技术的实施例中碳酸乙烯酯碳酸甲乙酯碳酸二乙酯的体积比为2 :1:4;所述六氟磷酸锂浓度为1. 2mol/L。需要指出的是，上述比例0:1:4)或浓度(1. 2mol/L)在试验允许的范围内调整变化，不会影响本专利技术的实施例中的有益效果。本专利技术还公开了一种锂离子电池，所述电池包括电解液，由含有活性锂化合物制备而成的正极极片，以及由含有石墨化碳制备而成的负极极片，所述电解液为上述本专利技术公开的电解液；所述活性锂化合物的中位径为18-19 μ m，比表面积为0. 15-0. 25m2/g，所述正极极片的压实密度为3. 7-3. 8g/cm3, IC容量发挥为150_170mA/g ；所述石墨化碳的中位径为20-21 μ m,比表面积为1. 6-1. 7m2/g，所述负极极片的压实密度为1. 5-1. 6g/cm3, IC容量发挥为330-360mA/g。本专利技术的实施例中，所述活性锂化合物的主要成分为钴酸锂；所述石墨化碳的主要成分为天然石墨。由于采用以上技术方案，本专利技术的有益效果在于采用本专利技术公开的电解液制备的锂离子电池，解决了电池容量与电池循环性能的矛盾问题，将电池充电截止电压提高到4. 35V，有效的提高了锂离子电池的容量约15%，并且其充放电循环性能良好，循环300次后容量仍可保持初始容量的90%。另外，本专利技术的电解液及锂离子电池能在电池的正极和负极材料表面形成一种致密的钝化膜，减少了电池在化成时的产气量，克服了目前常规锂离子电池充电电压高于4. 2V时由于析气反应，膨胀影响电池外观和使用寿命的问题；经过300次循环后，电池厚度变化小于3%，电池外观几乎没有变化，提高了电池的使用寿命。附图说明图1为本专利技术实施例中电池在高电压下(4. 35V)的容量-电压曲线图；图2为本专利技术实施例中电池在高电压(4.35V)下充放电的循环次数与容量保持率的曲线图；图3为本专利技术实施例中电池经过300次循环后，软包装锂离子电池的正面外观图；图4为本专利技术实施例中电池经过300次循环后，软包装锂离子电池的侧面外观图；图5为本专利技术对比例1中电池在常规电压下G.2V)的容量-电压曲线图；图6为本专利技术对比例2中电池在高电压下(4. 35V)的容量-电压曲线图；图7为本专利技术对比例2中电池在高电压(4. 35V)下充放电的循环次数与容量保持率的曲线图；图8为本专利技术对比例2中电池经过200次循环后，软包装锂离子电池的正面外观图；图9为本专利技术对比例2中电池经过200次循环后，软包装锂离子电池的侧面外观图。具体实施例方式锂离子电池的容量可以随电池的充电电压增加而增加，因此提高电池的充电截止电压可以有效提高电池容量。但是，锂离子电池的充电截止电压不能无限提高，充电截止电压高于4. 2V时，电池发生析气反应或电池发生内短路发热，电解液分解造成电池内压增大，电池会发生鼓胀、甚至爆炸。特别是铝塑外壳的软包装锂离子电池，当充电电压高于4. 2V时，其外壳发生鼓胀造成电池外观不良，同时由于软包装电池的组织松软，压实力不足，极易产生脱粉，缩短电池的寿命。本专利技术的电解液中加入了添加剂苯并三氮唑类化合物和全氟代碳酸乙烯酯，同时还加入了苯甲醚、二乙基(氰基甲基)膦酸酯中的一种或两种；其中苯并三氮唑类化合物和全氟代碳酸乙烯酯的用量分别为电解液总质量的0. 1 % -5 %，优选为1 % -5 %，更优选为3. 5%-5%;苯甲醚、二乙基(氰基甲基)膦酸酯中的一种或两种的用量分别为电解液总质量的1.5-2. 5%，优选为2%。所述电解液还加入了体积比为1.8-2. 2 0.8-1.2 3.8-4.2的碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯，以及浓度为1. 1-1. 3mol/L的六氟磷酸锂；本专利技术的实施例中，碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯的比例为2 1 4，六氟磷酸锂浓度为1.2mol/L。通过电解液与本专利技术中的正负极材料搭配使用，使得本专利技术提供的锂离子电池在充到高电压(4.35V)时，即有效的提高了电池容量，有不影响其充放电循环性能。由于添加剂的加入，阻止了电解液的析气反应，达到防气胀导致的外观不良的作用，延长电池的使用寿命。具体的，为了达到提高电池容量，改善电池循环性能，提高电池使用寿命的目的，本专利技术实施例中所用的电池正极材料的中位径为18. 75 μ m ；比表面积为0. 2m2/g ；正极极片的压实密度为3. 7-3. 8g/cm3 ； IC容量发挥150_170mA/g。同时，电池负极材料的中位径为20. 65 μ m ；比表面积为1. 64m2/g ；所述负极极片的压实密度为1. 5-1. 6g/cm3 ； IC容量发挥 330-360mA/g。下面通过具体实施例和对比例对本专利技术作进一步详细说明。以下实施例和对比例仅仅对本专利技术进行进一步的说明，不应理解为对本专利技术的限制。实施例1.电池体系特征电池型号6M199P ；正极体系钴酸锂(包覆、掺杂)；负极体系天然石墨。钴酸锂理化性能:D50为18. 75 μ m ；比表面积为0. 2m2/g ；极片压实密度为3. 7 3. 8g/cm3 ； IC容量发挥150 170mA/g ；天然石墨D50为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张雨婷，姚彩芳，赵付双，贾秋荣，张小海，邱沫，
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：