專利名稱：：鋰二次電池電解液及電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及材料化學(xué)領(lǐng)域及高能電池技術(shù)，具體是涉及一種鋰離子二次電池的電解液及電池。技術(shù)背景鋰離子電池電解液是電池的重要組成部分，在電池中承擔(dān)著正負(fù)極之間傳輸電荷的作用，它對(duì)電池的比容量、工作溫度范圍、循環(huán)效率及安全性能等至關(guān)重要。鋰離子電池電解液一般由高純有機(jī)溶劑、電解質(zhì)鋰鹽和必要的添加劑組成。有機(jī)溶劑是電解液的主體部分，與電解液的性能密切相關(guān)，一般由高介電常數(shù)溶劑與低粘度溶劑混合使用；常用電解質(zhì)鋰鹽有高氯酸鋰、六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰等，但從成本、安全性等多方面考慮，六氟磷酸鋰是商業(yè)化鋰離子電池采用的主要電解質(zhì)。自1991年鋰離子電解液開(kāi)發(fā)成功，鋰離子電池很快進(jìn)入了筆記本電腦、手機(jī)等電子信息產(chǎn)品市場(chǎng)，并且逐步占據(jù)主導(dǎo)地位。目前鋰離子電池電解液產(chǎn)品技術(shù)也正處于進(jìn)一步發(fā)展中。在鋰離子電池電解液研究和生產(chǎn)方面，國(guó)際上從事鋰離子電池專用電解液的研制和開(kāi)發(fā)的公司主要集中在日本、德國(guó)、韓國(guó)、美國(guó)、加拿大等國(guó)家，以日本的電解液發(fā)展最快，市場(chǎng)份額最大。日本Matsushita公司生產(chǎn)的電池正負(fù)極LiCo02/Li-C，所用電解液是LiPFe/EC(EthyleneCarbonate,碳酸乙烯酯)+DEC(DiethylCarbonate,碳酸二乙酯)+共溶劑；A&TBattery公司生產(chǎn)的電池正負(fù)極是LiCo02/Li-C，所用電解液是LiBF4/PC(polyesterCarbonate,聚碳酸酯)十EC+BLr-丁內(nèi)酯。國(guó)內(nèi)最常用電解液體系有EC+DMC(DimethylCarbonate,碳酸二甲酯)、EC+DEC、EC+DMC+EMC(EthylMethylCarbonate,碳酸甲乙酯)、EC+DMC+DEC等。不同的電解液的使用條件不同，與電池正負(fù)極的相容性不同，分解電壓也不同。電解液組成為lmol/1LiPF6/EC+DMC+DEC+EMC，在性能上比普通電解液有更好的低溫性能和安全性能，能有效減少氣體產(chǎn)生，防止電池膨脹。EC/DEC、EC/DMC電解液體系的分解電壓是4.25V、5.10V。據(jù)Bellcore研究，LiPF6/EC+DMC與碳負(fù)極有良好的相容性，例如在LiC6/LiMn04電池中，以LiPFe/EC+DMC為電解液，室溫下可穩(wěn)定到4.9V，55。C可穩(wěn)定到4.8V，其液相區(qū)為—2(TC13(TC，突出優(yōu)點(diǎn)是使用溫度范圍廣，與碳負(fù)極的相容性好，安全指數(shù)高，有好的循環(huán)壽命與放電性能。目前國(guó)內(nèi)廣大電池生產(chǎn)廠商生產(chǎn)的電池正負(fù)極是LiCoCVC，所用的電解液是lmol/1LiPF6/EC+DMC+EMC，其中EC:DMC:EMC質(zhì)量比為l:1:1。該體系雖具有較好的安全性能和活性物質(zhì)容量發(fā)揮，但高倍率放電性能有待進(jìn)一步提高。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題，提供一種能夠提高電池高倍率放電性能的鋰二次電池電解液及含有該電解液的鋰二次電池。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案本發(fā)明公開(kāi)了一種鋰二次電池電解液，包括電解質(zhì)、溶劑，所述電解質(zhì)為六氟磷酸鋰(LiPF6),所述溶劑含有碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙烯酯(EC)及碳酸甲乙酯(EMC)，所述溶劑還含有聚碳酸酯(PC)，并且所述電解質(zhì)六氟磷酸鋰在電解液中的濃度為l.l2.1mol/L。所述電解液中還含有添加劑，所述添加劑為碳酸亞乙烯酯(VC)。優(yōu)選的，所述溶劑由碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)及聚碳酸酯(PC)組成。所述溶劑中各成分的重量份為，碳酸二甲酯(DMC)2030份，碳酸甲乙酯(EMC)1221份，碳酸乙烯酯(EC)3555份，聚碳酸酯(PC)516份。所述電解質(zhì)六氟磷酸鋰在電解液中的濃度為1.21.8mol/L。所述添加劑的添加量占溶劑總質(zhì)量的1.54.0%，優(yōu)選為2.03.0%。本發(fā)明還公開(kāi)了含有上述電解液的鋰二次電池。由于采用了以上的方案，使本發(fā)明具備的有益效果在于本發(fā)明針對(duì)不同有機(jī)溶劑的各自物化特點(diǎn)，對(duì)溶劑進(jìn)行組合，找到其中既能發(fā)揮各自優(yōu)點(diǎn)又能相互抑制各自缺點(diǎn)的配比，使活性物質(zhì)發(fā)揮其最優(yōu)的電化學(xué)性能；同時(shí)，通過(guò)提高電解質(zhì)六氟磷酸鋰(LiPF6)的濃度，大大提高了電池的高倍率放電性能，電池放電容量能夠提高18%以上。圖1是本發(fā)明實(shí)施例7的鋰二次電池在不同電流情況下的放電示意圖。具體實(shí)施方式下面以具體實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)，具體例子僅用于更好的說(shuō)明和理解本發(fā)明，但不限制本發(fā)明所保護(hù)范圍。正、負(fù)極片制造按液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池正負(fù)極片生產(chǎn)工藝進(jìn)行。正極片采用中信國(guó)安公司產(chǎn)LiCo02為正極材料、聚偏氟乙烯(PVDF)溶解于N-甲基吡咯烷酮(NMP)為粘接劑制得正極片，正極組成質(zhì)量比為L(zhǎng)iCo02:SuperP(導(dǎo)電劑)PVDF:NMP=100:2.8:3.0:40。負(fù)極材料選用長(zhǎng)沙星城石墨，粘接劑用水性粘接劑羧甲基纖維素鈉(CMC)和丁苯橡膠(SBR)乳膠。制漿時(shí)，先將2份重量的CMC溶于100份水中，接著，在攪拌下加入5份重量SBR膠乳，加畢，再加入92份石墨粉，并且連續(xù)激烈攪拌4小時(shí)，可得負(fù)極漿料，然后以上述4米長(zhǎng)小型涂布機(jī)將負(fù)極漿料雙面涂布于12pm厚銅箔上，千后即得到負(fù)極片。將上述正、負(fù)極片和隔膜紙(Celgard2300)依型號(hào)"26650"電池所要求尺寸分切，然后，再依電池制造慣常工藝，依次點(diǎn)焊極耳、烘片、巻繞、裝殼、激光焊蓋板、干燥，制備一批(數(shù)量大于500個(gè))未注液電池待用。實(shí)施例1電解液中有機(jī)溶劑的重量配比為DMC為30份，EMC為12份，EC為35份，PC為16份，VC為溶劑質(zhì)量的2.5%,LiPFe濃度為1.1mol/L。在密閉環(huán)境中將30克DMC、12克EMC、35克EC和16克PC及2.38克VC均勻混合，然后加入LiPF6充分混合，使之形成1.1mol/LLiPF6溶液。任意抽取30個(gè)未注液的26650電池，于手套箱中將30個(gè)未注液的電池分別注入一定量上述配置的電解液，然后將已注液的電池老化、化成、封口，然后進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)其1.5A、3.0A、10.0A、15.0A、20.0A放電容量，結(jié)果見(jiàn)表l。實(shí)施例2電解液中有機(jī)溶劑的重量配比為DMC為20份，EMC為21份，EC為55份，PC為5份，VC為溶劑質(zhì)量的4.0%，LiPF6濃度為2.1mol/L。在密閉環(huán)境中將20克DMC、21克EMC、55克EC和15克PC及4.2克VC均勻混合，然后加入LiPF6充分混合，使之形成2.1mol/LLiPF6溶液。任意抽取30個(gè)未注液的26650電池，于手套箱中將30個(gè)未注液的電池分別注入一定量上述配置的電解液，然后將已注液的電池老化、化成、封口，然后進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)其1.5A、3.0A、10.0A、15.0A、20.0A放電容量，見(jiàn)表l。實(shí)施例3電解液中有機(jī)溶劑的重量配比為DMC為25份，EMC為16份，EC為40份，PC為10份，VC為溶劑質(zhì)量的3.0%,LiPF6濃度為1.5mol/L。在密閉環(huán)境中將25克DMC、16克EMC、40克EC和10克PC及2.8克VC均勻混合，然后加入LiPF6充分混合，使之形成1.5mol/LLiPF6溶液。任意抽取30個(gè)未注液的26650電池，于手套箱中將30個(gè)未注液的電池分別注入一定量上述配置的電解液，然后將已注液的電池老化、化成、封口，然后進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)其1.5A、3.0A、IO.OA、15.0A、20.0A放電容量，見(jiàn)表l。實(shí)施例4電解液中有機(jī)溶劑的重量配比為DMC為25份，EMC為21份，EC為35份，PC為16份，VC為溶劑質(zhì)量的2.5%，LiPFe濃度為1.6mol/L。在密閉環(huán)境中將25克DMC、21克EMC、35克EC和16克PC及2.48克VC均勻混合，然后加入LiPF6充分混合，使之形成1.6mol/LLiPF6溶液。任意抽取30個(gè)未注液的26650電池，于手套箱中將30個(gè)未注液的電池分別注入一定量上述配置的電解液，然后將已注液的電池老化、化成、封口，然后進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)其1.5A、3.0A、IO.OA、15.0A、20.0A放電容量，見(jiàn)表l。實(shí)施例5電解液中有機(jī)溶劑的重量配比為DMC為20份，EMC為12份，EC為55份，PC為16份，VC為溶劑質(zhì)量的2.0%,LiPFe濃度為1.1mol/L。在密閉環(huán)境中將20克DMC、12克EMC、55克EC和16克PC及2.10克VC均勻混合，然后加入LiPF6充分混合，使之形成1.2mol/LLiPF6溶液。任意抽取30個(gè)未注液的26650電池，于手套箱中將30個(gè)未注液的電池分別注入一定量上述配置的電解液，然后將己注液的電池老化、化成、封口，然后進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)其1.5A、3.0A、IO.OA、15.0A、20.0A放電容量，見(jiàn)表1。實(shí)施例6電解液中有機(jī)溶劑的重量配比為DMC為30份，EMC為16份，EC為40份，PC為16份，VC為溶劑質(zhì)量的4.0%,LiPFe濃度為1.8mol/L。在密閉環(huán)境中將30克DMC、16克EMC、40克EC和16克PC及4.25克VC均勻混合，然后加入LiPF6充分混合，使之形成1.8mol/LLiPF6溶液。任意抽取30個(gè)未注液的26650電池，于手套箱中將30個(gè)未注液的電池分別注入一定量上述配置的電解液，然后將己注液的電池老化、化成、封口，然后進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)其1.5A、3.0A、IO.OA、15,0A、20.0A放電容量,見(jiàn)表l。實(shí)施例7電解液中有機(jī)溶劑的重量配比為DMC為25份，EMC為15份，EC為40份，PC為11份，VC為溶劑質(zhì)量的2.5%，LiPF6濃度為1.4mol/L。在密閉環(huán)境中將25克DMC、15克EMC、40克EC和11克PC及2.33克VC均勻混合，然后加入LiPFe充分混合，使之形成1.1mol/LLiPF6溶液。任意抽取30個(gè)未注液的26650電池，于手套箱中將30個(gè)未注液的電池分別注入一定量上述配置的電解液，然后將已注液的電池老化、化成、封口，然后進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)其1.5A、3.0A、IO.OA、15.0A、20.0A放電容量，見(jiàn)表1。圖1是本實(shí)施例的鋰二次電池在不同電流情況下的放電特性示意圖，由該圖可看出，采用本實(shí)施例提供電解液的電池電化學(xué)性能優(yōu)異，特別是高倍率放電性能突出。對(duì)比例電解液中有機(jī)溶劑的重量配比為DMC為33.3份，EMC為33.3份，EC為33.3份，LiPF6濃度為1.Omol/L。任意抽取30個(gè)未注液的26650電池，于手套箱中將30個(gè)未注液的電池分別注入一定量上述配置的電解液，然后將已注液的電池老化、化成、封口，然后進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)其1.5A、3.0A、IO.OA、15.0A、20.0A放電容量，見(jiàn)表l。表l、各實(shí)施例及對(duì)比例檢測(cè)數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>對(duì)比例2011mAh1981mAh2019mAh2025mAh2035mAh由上表可知，針對(duì)不同有機(jī)溶劑的各自物化特點(diǎn)，對(duì)溶劑進(jìn)行組合，找到其中既能發(fā)揮各自優(yōu)點(diǎn)又能相互抑止各自缺點(diǎn)的配比，使活性物質(zhì)發(fā)揮其最優(yōu)的電化學(xué)性能，同時(shí)，通過(guò)提高六氟磷酸鋰(LiPF6)的濃度，大大提高了電池的高倍率放電性能。權(quán)利要求1.一種鋰二次電池電解液，包括電解質(zhì)、溶劑，所述電解質(zhì)為六氟磷酸鋰(LiPF6)，所述溶劑含有碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙烯酯(EC)及碳酸甲乙酯(EMC)，其特征在于所述溶劑還含有聚碳酸酯(PC)，并且所述電解質(zhì)六氟磷酸鋰在電解液中的濃度為1.1～2.1mol/L。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰二次電池電解液，其特征在于所述電解液中還含有添加劑，所述添加劑為碳酸亞乙烯酯(VC)。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鋰二次電池電解液，其特征在于所述溶劑由碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)及聚碳酸酯(PC)組成。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鋰二次電池電解液，其特征在于所述溶劑中各成分的重量份為，碳酸二甲酯(DMC)2030份，碳酸甲乙酯(EMC)1221份，碳酸乙烯酯(EC)3555份，聚碳酸酯(PC)516份。5、根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鋰二次電池電解液，其特征在于所述電解質(zhì)六氟磷酸鋰在電解液中的濃度為1.21.8mol/L。6、根據(jù)權(quán)利要求25任意一項(xiàng)所述的一種鋰二次電池電解液，其特征在于所述添加劑的添加量占溶劑總質(zhì)量的1.54.0%。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種鋰二次電池電解液，其特征在于所述添加劑的添加量占溶劑總質(zhì)量的2.03.0%。8、含有權(quán)利要求17任意一項(xiàng)所述電解液的鋰二次電池。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種鋰二次電池電解液，包括電解質(zhì)、溶劑，電解質(zhì)為六氟磷酸鋰(LiPF<sub>6</sub>)，溶劑含有碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)及聚碳酸酯(PC)，六氟磷酸鋰的濃度為1.1～2.1mol/L。本發(fā)明還公開(kāi)了含有上述電解液的鋰二次電池。本發(fā)明的電解液大大提高了電池的高倍率放電性能，電池放電容量能夠提高18％以上。文檔編號(hào)H01M10/40GK101246971SQ20071007334公開(kāi)日2008年8月20日申請(qǐng)日期2007年2月13日優(yōu)先權(quán)日2007年2月13日發(fā)明者峰張,張建文,鄭榮鵬申請(qǐng)人:深圳市比克電池有限公司