钛酸锂电池非水电解液及钛酸锂电池制造技术

本发明专利技术公开了一种钛酸锂电池非水电解液及钛酸锂电池，旨在提供一种能抑制钛酸锂电池产气以避免电池在高温时胀气的一种钛酸锂电池非水电解液及钛酸锂电池。该钛酸锂电池包括正极材料、负极材料和电解液，所述负极材料为钛酸锂，所述电解液包括锂盐、有机溶剂以及添加剂，所述添加剂选自二氟(双草酸根合)磷酸锂、四氟(草酸根合)磷酸锂、三草酸磷酸锂、1,8-萘磺酸内酯、1,3-丙烯磺酸内酯中的至少一种，所述添加剂的使用质量相当于所述锂盐和所述有机溶剂总质量的1%~5%。本发明专利技术可广泛应用于钛酸锂电池领域。

【技术实现步骤摘要】
钛酸锂电池非水电解液及钛酸锂电池
[0001 ] 本专利技术涉及一种钛酸锂电池非水电解液及钛酸锂电池。
技术介绍
目前商品化的锂离子电池负极材料大多是嵌锂碳材料，由于嵌锂后碳电极的电位与金属锂的电位很接近，当电池过充时，碳电极表面易析出金属锂，它与电解液反应产生可燃气体混合物，因而给电池、特别是动力电池造成很大的安全隐患。同时，石墨电极还存在电解液的共嵌入问题，这也将影响电极的循环稳定性。钛酸锂材料是一种高性能、高倍率型的锂二次电池负极材料。在Li嵌入或脱出过程中，晶型不发生变化，体积变化小于1%，因此被称为“零应变材料”，这具有重要意义，能够避免充放电循环中由于电极材料的来回伸缩而导致结构的破坏，从而提高电极的循环性能和使用寿命，具有比碳负极更优良的循环性能。而且钛酸锂材料电势比纯金属锂的高，不易产生锂晶枝，为保障锂电池的安全提供了基础，被认为可彻底解决锂电池的安全性。钛酸锂材料与PC有很好的兼容性，不会由于大分子嵌入而导致钛酸锂材料剥落。Li4Ti5O12相对于锂电极的电位为1.55V，理论比容量为175mAh/g,实际比容量150~160mAh/g。在25°C下，Li4Ti5O12的化学扩散系数为2 X l(T8cm2/s，比碳负极材料中的扩散系数大一个数量级，高的扩散系数使得该负极材料可以快速、多循环充放电。但是，人们发现以钛酸锂为负极的电池在高温时容易胀气，此种现象针对软包装电池尤为明显，其原因在于钛酸锂中含有微量杂质，在高温时起到催化溶剂分解产气的作用。 因此，迫切需要寻找合适的成膜添加剂，使其在负极表面成膜，进而阻止电解液的催化分解，从而解决钛酸锂电池的气胀问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能抑制钛酸锂电池产气以避免电池在高温时胀气·的钛酸锂电池非水电解液及电池。本专利技术一种钛酸锂电池非水电解液所采用的技术方案是:本专利技术钛酸锂电池非水电解液包括锂盐、有机溶剂以及添加剂，所述添加剂选自二氟(双草酸根合)磷酸锂、四氟(草酸根合)磷酸锂、三草酸磷酸锂、I，8-萘磺酸内酯、I，3-丙烯磺酸内酯中的至少一种，所述添加剂的使用质量相当于所述锂盐和所述有机溶剂总质量的1%~5%。进一步的，所述添加剂为使用质量相当于所述锂盐和所述有机溶剂总质量1%的三草酸磷酸锂。进一步的，所述添加剂为相当于所述锂盐和所述有机溶剂总质量2%的1，8-萘磺酸内酯和2%的二氟(双草酸根合)磷酸锂。所述锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiN(CF3SO2)2)中的任意一种或是其中的几种混合使用，所述锂盐的浓度为0.5Μ-1.5Μ。所述有机溶剂为链状和环状碳酸酯类、羧酸酯类、醚类及杂环化合物的一种或多种。本专利技术一种钛酸锂电池所采用的技术方案是:本专利技术所述钛酸锂电池包括正极材料、负极材料、电解液，所述负极材料为钛酸锂(Li4Ti5O12),所述电解液包括锂盐、有机溶剂以及添加剂，所述添加剂选自二氟(双草酸根合)磷酸锂、四氟(草酸根合)磷酸锂、三草酸磷酸锂、1，8-萘磺酸内酯、1，3-丙烯磺酸内酯中的一种或多种组合，所述添加剂的使用质量相当于所述锂盐和所述有机溶剂总质量的1%~5%。本专利技术的有益效果是:由于本专利技术电解液中加入了二氟(双草酸根合)磷酸锂、四氟(草酸根合)磷酸锂、三草酸磷酸锂、1，8-萘磺酸内酯、1，3_丙烯磺酸内酯中的一种或多种组合，上述物质的加入可使得钛酸锂电池的表面形成优良的SEI膜，能阻止电解液与负极为钛酸锂材料的直接接触，电解液相对于常规电解液在充放电过程中能够有效地吸收电极中的水分和由溶剂分解产生的小分子气体，因此可以有效抑制钛酸锂电池的产气，所以本专利技术能抑制钛酸锂电池产气以避免电池在高温时胀气。由于本专利技术中的添加剂为三草酸磷酸锂，在石墨负极上对Li+/Li还原电位高达2.1V，远远高于常用的成膜添加剂，从而可匹配高电压体系，满足正极材料采用高电压材料，所以本专利技术能提高电池输出电压。【具体实施方式】下面结合具体实施例对本专利技术及其有益效果进行解释和说明，但并不是作为对本专利技术的限制。实施例一: 本专利技术所述钛酸锂电池包括正极材料、负极材料以及电解液，所述负极材料为钛酸锂，所述电解液包括锂盐、有机溶剂以及添加剂，所述锂盐可以是六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(L`iN(CF3SO2)2)中的任意一种或是其中的几种混合使用，其浓度范围是0.5M-1.5M，本实施例中采用的是浓度为IM的六氟磷酸锂,选用重量比为1:1:1的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲乙酯(EMC)的混和物作为有机溶剂，所述添加剂选自二氟(双草酸根合)磷酸锂、四氟(草酸根合)磷酸锂、三草酸磷酸锂、1，8-萘磺酸内酯、1，3-丙烯磺酸内酯中的至少一种，所述添加剂的使用质量相当于所述锂盐和所述有机溶剂总质量的1%~5%，本实施例中，添加I重量份的三草酸磷酸锂作为所述添加剂，所述三草酸磷酸锂的加入不仅使得钛酸锂电池的表面形成优良的SEI膜，能阻止电解液与负极为钛酸锂材料的直接接触，电解液相对于常规电解液在充放电过程中能够有效地吸收电极中的水分和由溶剂分解产生的小分子气体，而且在石墨负极上对Li+/Li还原电位高达2.1V，远远高于常用的成膜添加剂，从而可匹配高电压体系，满足正极材料采用高电压材料。实施例二: 其它与实施例一相同，不同的是，所述添加剂为I重量份的二氟(双草酸根合)磷酸锂。实施例三: 其它与实施例一相同，不同的是，所述添加剂为I重量份的1，8-萘磺酸内酯。实施例四:其它与实施例一相同，不同的是，所述添加剂为2重量份的二氟(双草酸根合)磷酸锂、2重量份的1，8-萘磺酸内酯。实施例五: 其它与实施例一相同，不同的是，所述添加剂为I重量份的1，3丙烯磺酸内酯，，2重量份1，8_萘磺酸内酯。实施例六: 其它与实施例一相同，不同的是，所述添加剂为5重量份的1，8_萘磺酸内酯。实施例七: 其它与实施例一相同，不同的是，所述添加剂为I重量份的1，3丙烯磺酸内酯。实施例八: 其它与实施例一相同，不同的是，所述添加剂为3重量份的三草酸磷酸锂。实施例九: 其它与实施例一相同，不同的是，所述添加剂为5重量份的三草酸磷酸锂。实施例十: 其它与实施例一相同，不同的是，所述添加剂为I重量份的四氟(草酸根合)磷酸锂。实施例^^一: 其它与实施例一相同，不同的是，所述添加剂为3重量份的四氟(草酸根合)磷酸锂、2重量份的二氟(双草酸根合)磷酸锂。实施例十二: 其它与实施例一相同，不同的是，所述添加剂为5重量份的四氟(草酸根合)磷酸锂。比较例: 电解液选用重量比为1:1:1的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲乙酯(EMC)的混和物作为有机溶剂，LiPF6为1.0M。上述实施例中的电解液经制成电池后，测量电池在高温下的储存性能和常温循环性能等，结果如下表所示:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钛酸锂电池非水电解液，它包括锂盐、有机溶剂以及添加剂，其特征在于：所述添加剂选自二氟(双草酸根合)磷酸锂、四氟(草酸根合)磷酸锂、三草酸磷酸锂、1,8?萘磺酸内酯、1,3?丙烯磺酸内酯中的至少一种，所述添加剂的使用质量相当于所述锂盐和所述有机溶剂总质量的1%~5%。

【技术特征摘要】
1.一种钛酸锂电池非水电解液，它包括锂盐、有机溶剂以及添加剂，其特征在于:所述添加剂选自二氟(双草酸根合)磷酸锂、四氟(草酸根合)磷酸锂、三草酸磷酸锂、1，8-萘磺酸内酯、1，3-丙烯磺酸内酯中的至少一种，所述添加剂的使用质量相当于所述锂盐和所述有机溶剂总质量的1%?5%。2.根据权利要求1所述的钛酸锂电池非水电解液，其特征在于:所述添加剂为使用质量相当于所述锂盐和所述有机溶剂总质量1%的三草酸磷酸锂。3.根据权利要求1所述的钛酸锂电池非水电解液，其特征在于:所述添加剂为相当于所述锂盐和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王霹霹，陈性保，戴晓兵，
申请(专利权)人：珠海市赛纬电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：