專利名稱：一種鋰離子二次電池的電解液的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鋰離子二次電池技術領域，特指一種具有良好的低溫環(huán)境下工作性能 的鋰離子二次電池的電解液。
背景技術：
鋰離子電池是一種新型的二次電池，它具有工作電壓高、比能量高、充放電壽命 長、自放電率低、無污染和無記憶效應等優(yōu)點，在全球二次電池市場占據主導地位，應用范 圍越來越廣泛，包括便攜式電子設備，如筆記本電腦、移動電話、攝像機、照相機等消費數(shù)碼 產品中應用廣泛，并且在航空、航天、航海、小型醫(yī)療儀器及軍用通訊設備等領域逐步代替 傳統(tǒng)電池。廣泛的需求對鋰離子電池的性能提出了更高的要求。許多軍用設備如導彈上電源等都要求其電源能在-40°C下工作。由于鎳鎘、鎳氫 二次電池采用水基電解液，存在低溫條件下結冰的問題，在-20°C環(huán)境下工作已十分困難， 無法在-40°C條件下工作；鋰硫電池可在-40°C條件下工作，但鋰硫電池存在明顯的安全問 題；而且，一次電池只適合用于作戰(zhàn)條件下的大量使用，和平時期常規(guī)訓練需要可重復利用 的二次電池。目前，在軍事應用上，制約鋰離子電池發(fā)展的一個因素就是是它的低溫性能。低溫 下鋰離子電池的輸出性能下降主要表現(xiàn)在有效容量的下降和放電電壓平臺下降。目前商業(yè) 化的鋰離子電池，在-40°C下，電池放出容量低于室溫容量的50%，不能滿足實際應用的要 求。因此，提高鋰離子電池的低溫性能是鋰離子電池使用范圍拓展的重要方向之一。鋰離子電池的主要組成部分包含正、負極材料、電解液、隔膜、外殼、集流體等；電 池中，正、負及材料起著儲存能量的作用，電解液是鋰離子二次電池中提供鋰離子通行的橋 梁，在電池中承擔著正負極之間輸送離子傳導電流的作用。電解液對電池的比容量、工作溫 度范圍、循環(huán)效率及安全性能等都起著至關重要的作用，它主要由有機溶劑、鋰鹽及添加劑 組成。造成鋰離子電池低溫性能差的主要原因有以下幾點1)低溫條件下，電池電解液 部分溶劑凝固，導致離子遷移困難，電導率低；幻低溫條件下，在電極材料中，鋰的傳遞阻 力大；幻低溫條件下，在電極和電解液界面間(SEI膜)鋰擴散和電荷轉移較緩慢；4)低溫 條件下，電解液對隔膜的浸濕性以及鋰離子對隔膜的穿透性較差。由上述原因可知，電解液 的選取對電池的低溫性能有很大的影響。改善鋰離子電池電解液的低溫性能的可以從有機溶劑配比、鋰鹽及添加劑的選取 三個方面進行研究。改善鋰離子電池電解液的低溫性能的可以從有機溶劑配比、鋰鹽及添加劑的選取 三個方面進行研究。目前商業(yè)化使用的鋰鹽主要為LiPF6，其熱穩(wěn)定性差，對水分敏感，此 電解質的電導率隨溫度下降十分明顯；新型鋰鹽LiC(SO2CF3)3電導率高，穩(wěn)定性好，溶解所 得電解液凝結溫度低；然而其價格昂貴，合成條件苛刻，離實際應用還有一定距離；因此改 善電解液的溶劑配方被認為是能有效提高電解液低溫電導率，從而提高電池低溫性能的途徑。溶劑組成是影響有機電解液導電性質的關鍵因素。鋰離子電池常用有機溶劑有 EC(碳酸乙烯酯)、DMC(碳酸二甲酯)、DEC(碳酸二乙酯)、EMC(碳酸甲乙酯)等，在商品化 鋰離子電池中，常用的有機溶液體系為EC與DMC (或DEC)以及EMC按比例混合組成的三元 體系。EC具有較高的熔點(36. 4°C)，在大多數(shù)商品化鋰離子電池電解液體系中，其EC溶劑 的含量均在20% 50%之間，這是造成目前商業(yè)化電池低溫性能差的主要原因。

發(fā)明內容本發(fā)明所要解決的技術問題就是克服目前鋰離子二次電池低溫性能較差的不足， 提供一種具有良好低溫性能的鋰離子二次電池的電解液，該電解液還具有良好的阻燃性 能。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用了如下技術方案該電解液包含以下物質氟 代碳酸酯類化合物、高分子量的鏈狀碳酸酯、有機硼化合物、N, N-二甲基三氟乙酰胺、成膜 添加劑、非水溶劑和鋰鹽；上述各種物質的重量百分比含量為氟代碳酸酯0 40% ；有機硼化合物0 20% ；N，N-二甲基三氟乙酰胺0 50% ；高分子量的鏈狀碳酸酯0 50% ；成膜添加劑0.5 10% ；非水溶劑60 90%;鋰鹽濃度為0.6 1.5摩爾。進一步而言，上述技術方案中，所述的氟代碳酸酯具有下列結構
權利要求
1.一種鋰離子二次電池的電解液，其特征在于該電解液包含以下物質氟代碳酸酯 類化合物、高分子量的鏈狀碳酸酯、有機硼化合物、N，N-二甲基三氟乙酰胺、成膜添加劑、非 水溶劑和鋰鹽；上述各種物質的重量百分比含量為氟代碳酸酯:0 40% ；有機硼化合物0 20% ；N，N-二甲基三氟乙酰胺0 50% ；高分子量的鏈狀碳酸酯0 50% ；成膜添加劑0. 5 10% ；非水溶劑60 ~ 90% ；鋰鹽濃度為0.6 1.5摩爾。
2.根據權利要求1所述的一種鋰離子二次電池的電解液，其特征在于所述的氟代碳 酸酯具有下列結構
3.根據權利要求1所述的一種鋰離子二次電池的電解液，其特征在于所述的鏈狀碳 酸酯為助溶劑，其具有以下結構
4.根據權利要求2所述的一種鋰離子二次電池的電解液，其特征在于所述的氟代碳 酸酯的質量百分比含量為O 20%。
5.根據權利要求1所述的一種鋰離子二次電池的電解液，其特征在于所述有機硼 化物選自下述物質中的至少一種=(C6F5O)3B, [(CF3)CH0]3B，并且其重量百分比含量為O 9%。
6.根據權利要求1所述的一種鋰離子二次電池的電解液，其特征在于所述的N，N-二 甲基三氟乙酰胺重量百分比含量為O 30%。
7.根據權利要求3所述的一種鋰離子二次電池的電解液，其特征在于所述作為助溶 劑的高分子量鏈狀碳酸酯為下述物質中的至少一種丙酸甲酯，丙酸乙酯，丁酸甲酯，丁酸 乙酯，乙酸乙酯，乙酸甲酯；并且所述高分子量的鏈狀碳酸酯重量百分比含量為0 30%。
8.根據權利要求1所述的一種鋰離子二次電池的電解液，其特征在于所述成膜添加 劑為碳酸亞乙烯酯，1，3丙烷磺酸內酯中的至少一種；并且所述成膜添加劑的重量百分比 含量為0 8%。
9.根據權利要求1-8中任意一項所述的一種鋰離子二次電池的電解液其特征在于所述非水溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯中的一種或 多種混合物；并且所述非水溶劑的重量百分比含量為50 90%。
10.根據權利要求1-8中任意一項所述的一種鋰離子二次電池的電解液，其特征在于 所述鋰鹽為六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、雙草酸硼酸鋰、三氟甲基磺酸鋰中的至少一種；并且 所述鋰鹽濃度為0. 8 1. 4M。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋰離子二次電池電解液。該電解液采用氟代碳酸酯、高分子量的鏈狀碳酸酯和N，N-二甲基三氟乙酰胺作為助溶劑，有機硼化合物作為增強導電性添加劑，并包含成膜添加劑碳酸亞乙烯酯、1，3-丙烷磺酸內酯，以及溶解有鋰鹽的非水有機溶劑。使用上述電解液組裝成的電池，在低溫條件下具有良好的充放電性能和循環(huán)性能，而且氟代碳酸酯的加入能顯著提高電解液的阻燃性能。
文檔編號H01M10/0567GK102082295SQ201010612428
公開日2011年6月1日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權日2010年12月29日
發(fā)明者侯濤, 湯敏敏, 陳晴川, 陳柏源 申請人:東莞市杉杉電池材料有限公司