软包装锂离子二次电池用电解液及包含该电解液的电池制造技术

本发明专利技术属于锂离子二次电池技术领域，尤其涉及一种软包装锂离子二次电池用电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，添加剂包括添加剂A、添加剂B和添加剂C；添加剂A为叔戊基苯和/或叔丁基苯，并且添加剂A在电解液中的质量百分比为5~10%；添加剂B为丙二腈、丁二腈、戊二腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、壬二腈和癸二腈中的至少一种，并且添加剂B在电解液中的质量百分比为1~8%；添加剂C为氟代碳酸乙烯酯，并且添加剂C在电解液中的质量百分比为2~10%。相对于现有技术，本发明专利技术将添加剂A、B、C搭配使用在高电压设计的软包装锂离子二次电池中，即可保证电池具有良好的循环性能和高温存储性能，又能使电池具有良好的抗过充性能。?

【技术实现步骤摘要】
软包装锂离子二次电池用电解液及包含该电解液的电池
本专利技术属于锂离子二次电池
，尤其涉及一种软包装锂离子二次电池用电解液及包含该电解液的软包装锂离子二次电池。
技术介绍
锂离子二次电池作为一种环保的二次电池，已经在便携式设备如手机、摄像机和笔记本电脑等领域得到了广泛的应用。然而，随着现代社会的发展，众多便携式设备都向智能化和多功能化迈进，为了满足其对容量和功率的要求，保证其充足的使用时间，作为其动力源的二次电池必须具有更高的能量密度。为了追求高的能量密度，目前市场上的软包装锂离子二次电池主要以LiCoO2作为正极活性物质，一些电池产品还采用了LiCoO2的高电压设计。LiCoO2做正极活性物质虽然提高了电池的能量密度，但该材料安全性能较差，尤其是采用高电压设计的电池的安全性更是令人担忧，这无形中加大了电池的过充安全风险。具体说来，当锂离子二次电池过充时，由于电池电压随极化增大而迅速上升，进而引发正极活性物质结构的不可逆变化以及电解液的氧化分解，从而产生大量的气体并放出大量的热，致使电池内部温度急剧上升，甚至发生燃烧、爆炸等安全事故。为了防止电池过充，提高锂离子二次电池的安全性，通常的做法有：1）使用专用的充电电路来控制锂离子二次电池的充放电过程；2）在单个电池上装设安全阀，当电池内压超过额定值时安全阀打开进而使电路断路；3）电池内部添加过充保护添加剂，当电池过充时，添加剂会发生聚合、产气或氧化等反应，通过某种机制来保护电池。以上三种方法中，前两种方法治标不治本，只是从电路角度避免电池过充，而且第二种方法主要应用于钢壳、铝壳电池中，还很难应用到软包装锂离子二次电池中。第三种方法中提到的过充保护添加剂，目前常用的有联苯（BP）和环己基苯（CHB），这两种添加剂虽然能够在一定程度上提高锂离子二次电池的过充安全性，但却会严重影响电池的倍率性能及循环性能，尤其是在高电压设计的电池中，以上两种添加剂即使在正常使用过程中充电到4.35V时，也会使得电池胀气，从而严重影响高电压软包装锂离子二次电池的进一步推广及应用。在软包装锂离子二次电池中，负极通常使用石墨，为了在负极表面形成稳定的SEI膜以保证其良好的循环性能，需要在电解液中添加成膜添加剂。氟代碳酸乙烯酯（FEC）作为负极成膜添加剂被广泛使用，但此类添加剂分解会生成酸性的氟化氢（HF），与正极材料的碱性不匹配（反应生成H2O），尤其在高电压设计的软包装锂离子二次电池中，会使电池在高温存储时“胀气”非常严重，甚至引发安全问题，因此，FEC在高电压设计的电池中的应用就受到了限制。为了在较大程度上改善软包装锂离子二次电池的充放电循环性能，公开号为CN1825675A的专利申请中提出采用质量百分比为0.5%～5%的甲苯衍生物、苯甲醚衍生物、联苯、环己基苯、叔丁基苯、叔戊基苯和二苯基醚等芳香族化合物来改善高电压锂离子二次电池的充放电循环性能。而为了在较大程度上改善软包装锂离子二次电池的过充安全性能，公开号为CN102170016A的专利技术专利申请中则提出采用平均孔径在0.07um以上的隔膜，配合质量百分比大于0.5%的1,3-二噁烷、质量百分比大于0.05%的己二腈、质量百分比大于0.5%的环烷基苯和/或具有与苯环邻接的季碳的化合物，来改善电池的过充安全。这两篇专利申请公开的技术方案虽然能够在一定程度上实现其专利技术目的，但二者都牺牲了电池的倍率性能、循环性能或高温存储性能。有鉴于此，确有必要提供一种软包装锂离子二次电池用电解液以及包含该电解液的电池，采用该电解液既能保证软包装锂离子二次电池的倍率性能、循环性能及高温存储性能，同时又能改善电池的过充电安全性能。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种软包装锂离子二次电池用电解液，采用该电解液既能保证软包装锂离子二次电池的倍率性能、循环性能及高温存储性能，同时又能改善软包装锂离子二次电池的过充电安全性能。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种软包装锂离子二次电池用电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括添加剂A、添加剂B和添加剂C；所述添加剂A为叔戊基苯（TAB）和/或叔丁基苯（TBB），并且所述添加剂A在电解液中的质量百分比为5~10%；所述添加剂B为丙二腈、丁二腈、戊二腈、己二腈（ADN）、庚二腈、辛二腈、壬二腈和癸二腈中的至少一种，并且所述添加剂B在电解液中的质量百分比为1~8%；所述添加剂C为氟代碳酸乙烯酯（FEC），并且所述添加剂C在电解液中的质量百分比为2~10%。添加剂A和添加剂B含量太高会使电解液电导率变差，不利于电池的放电倍率及低温性能，添加剂C含量太高不利于电池的高温存储性能。另一方面，添加剂A的含量太低，很难保证电池的抗过充性能，添加剂B的含量太低，又不利于减轻正极材料对添加剂C的消耗，而添加剂C的含量太低，又不利于保证电池的循环性能。其中，有机溶剂包括链状碳酸酯和环状碳酸酯，锂盐优选为六氟磷酸锂。其中，环状碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯和碳酸丁烯酯中的至少一种，链状碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸甲异丙酯、碳酸甲丁酯和碳酸亚丁酯中的至少一种。作为本专利技术软包装锂离子二次电池用电解液的一种改进，所述添加剂A在电解液中的质量百分比为6%~8%，这是优选的范围。作为本专利技术软包装锂离子二次电池用电解液的一种改进，所述添加剂A在电解液中的质量百分比为7%，这是较佳的选择。作为本专利技术软包装锂离子二次电池用电解液的一种改进，所述添加剂B在电解液中的质量百分比为2%~6%，这是优选的范围。作为本专利技术软包装锂离子二次电池用电解液的一种改进，所述添加剂B在电解液中的质量百分比为4%，这是较佳的选择。作为本专利技术软包装锂离子二次电池用电解液的一种改进，所述添加剂C在电解液中的质量百分比为5～10%，这是优选的范围。作为本专利技术软包装锂离子二次电池用电解液的一种改进，所述添加剂C在电解液中的质量百分比为5%，这是较佳的选择。本专利技术中的添加剂C主要用于化成及循环过程中在负极表面形成稳定的SEI膜，以保证电池具有优异的循环性能，但添加剂C分解会生成氟化氢（HF），与正极材料的碱性不匹配（反应生成H2O），尤其在高电压设计的软包装锂离子二次电池中，不仅会使电池在高温存储时“胀气”，还会导致添加剂C被消耗，不利于后期的循环；添加剂B可以在正极表面优先于添加剂C形成稳定的钝化膜，屏蔽正极材料的强氧化性，不仅会减轻正极材料对添加剂C的消耗，保证有足够的添加剂C来确保后续的循环性能，还能改善高电压设计电池的高温“胀气”问题；此外，添加剂A在当电池过充时，会与添加剂B协同作用，在正极上进一步形成稳定的钝化复合层，同时使电池电阻增大，电压迅速达到设定上限值，使电池过充时的最高温度有所减低，从而使电池具有良好的抗过充性能，添加剂A在电解液中的质量百分比要大于5%，不然很难保证电池的抗过充性能。添加剂A、添加剂B和添加剂C搭配使用在高电压设计的软包装锂离子二次电池中，既可保证电池具有很好的循环性能和高温存储性能，又能使电池具有良好的抗过充性能。相对于现有技术，本专利技术的优势在于：当添加剂A、添加剂B和添加剂C搭配使用在高电压设计的软包装锂离子二次电池中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种软包装锂离子二次电池用电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于：所述添加剂包括添加剂A、添加剂B和添加剂C；所述添加剂A为叔戊基苯（TAB）和/或叔丁基苯（TBB），并且所述添加剂A在电解液中的质量百分比为5~10%；所述添加剂B为丙二腈、丁二腈、戊二腈、己二腈（ADN）、庚二腈、辛二腈、壬二腈和癸二腈中的至少一种，并且所述添加剂B在电解液中的质量百分比为1~8%；所述添加剂C为氟代碳酸乙烯酯（FEC），并且所述添加剂C在电解液中的质量百分比为2~10%。

【技术特征摘要】
1.一种软包装锂离子二次电池用电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于：所述添加剂包括添加剂A、添加剂B和添加剂C；所述添加剂A为叔戊基苯和/或叔丁基苯，并且所述添加剂A在电解液中的质量百分比为5～10％；所述添加剂B为丙二腈、丁二腈、戊二腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、壬二腈和癸二腈中的至少一种，并且所述添加剂B在电解液中的质量百分比为1～8％；所述添加剂C为氟代碳酸乙烯酯，并且所述添加剂C在电解液中的质量百分比为2～10％。2.根据权利要求1所述的软包装锂离子二次电池用电解液，其特征在于：所述添加剂A在电解液中的质量百分比为6％～8％。3.根据权利要求2所述的软包装锂离子二次电池用电解液，其特征在于：所述添加剂A在电解液中的质量百分比为7％。4.根据权利要求1所述的软包装锂离子二次电池用电解液，其特征在于：所述添加剂B在电解液中的质量百分比为2％～6％。5.根据权利要求4所述的软包装锂离子二次电池用电解液，其特征在于：所述添加剂B在电解液中的质量百分比为4％。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟开富，黄启森，
申请(专利权)人：东莞新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：