專利名稱：一種可改善磷酸鐵鋰電池低溫性能的非水電解液及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可改善鋰電池性能的非水電解液，特別是可改善磷酸鐵鋰電池低溫性能的非水電解液，屬電池材料領(lǐng)域。本發(fā)明還涉及該非水電解液的制備方法。
背景技術(shù)：
鋰離子電池以其能量密度高、壽命長、重量輕的優(yōu)勢獲得了迅速發(fā)展。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，它已廣泛應(yīng)用于移動通訊、電動汽車、航空航天各領(lǐng)域。在鋰離子電池優(yōu)勢明顯的同時也存在著相應(yīng)的安全隱患，電解液的分解，與正負(fù)極的反應(yīng)會產(chǎn)生大量的熱與氣體，發(fā)生爆炸、起火現(xiàn)象。近年來，人們不斷在開發(fā)更為安全的正極材料，磷酸鐵鋰就是其中一種。磷酸鐵鋰材料環(huán)保，循環(huán)壽命長，高溫穩(wěn)定性好，安全性好，但其容量不高，室溫導(dǎo)電率低，低溫性能比較差。影響電池導(dǎo)電性能的除了材料本身的特性外，鋰離子電解液對該性能也發(fā)揮著很重要的作用。電解液溶劑的選擇和配比、鋰鹽濃度、添加劑的選擇對電池性能有著至關(guān)重要的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是為了克服上述已有技術(shù)的缺點與不足而提供一種可改善磷酸鐵鋰電池低溫性能的非水電解液，從而能夠更好改善磷酸鐵鋰電池的低溫性能，提高容量和低溫導(dǎo)電率，保證安全使用。本發(fā)明還提供該電解液的制備方法。本發(fā)明的目的是通過下列技術(shù)方案實現(xiàn)的一種可改善磷酸鐵鋰電池低溫性能的非水電解液，它由下述重量百分比的原料組成的六氟磷酸鋰10 15 %、主溶劑65 75 %、輔肋溶劑15 20 %和添加劑1 4 %，所述的主溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯或碳酸甲乙酯中的一種或兩種或兩種以上的組合；所述的輔助溶劑為乙酸甲酯和Y-丁內(nèi)酯的兩種組合；所述的添加劑為碳酸亞乙烯酯和哌啶二酮類衍生物或鄰苯二甲酸酐的組合，所述的哌啶二酮類衍生物為2，6-哌啶二酮、3-氨基-2，6-哌啶二酮。所述可改善磷酸鐵鋰電池低溫性能的非水電解液的制備方法，按下述步驟進行將提純的65 75重量％主溶劑和15 20重量％輔助溶劑在水分彡IOppm惰性氣體的保護下混合均勻制成非水溶劑，然后在-10度溫度下冷凍12個小時，加入1 4重量％添加劑攪拌均勻后再緩慢加入10 15重量％的六氟磷酸鋰攪拌10 20分鐘，制成電解液，再置入不銹鋼的鋼瓶中用高純氬氣置換鋼瓶內(nèi)的空氣，充放三次，即得到可改善磷酸鐵鋰電池低溫性能的非水電解液。本發(fā)明的選用的原料，碳酸乙烯酯，英文縮寫EC、碳酸二甲酯，英文縮寫DMC、碳酸丙烯酯，英文縮寫PC、碳酸甲乙酯，英文縮寫EMC、乙酸甲酯，英文縮寫ΜΑ、γ-丁內(nèi)酯，英文縮寫GBL、碳酸亞乙烯酯，英文縮寫VC、鄰苯二甲酸酐，英文縮寫PA、2，6-哌啶二酮，3-氨基-2，6-哌啶二酮，六氟磷酸鋰，分子式LiPF6，選用的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯為主溶劑與乙酸甲酯和Y-丁內(nèi)酯為混合輔助溶劑，采用具有較高電導(dǎo)率與較低粘度的溶劑相混溶，以保證提高電導(dǎo)率的同時保持一定的粘度，從而改善了磷酸鐵鋰低溫性能不好的缺陷，采用添加劑碳酸亞乙烯酯和新型添加劑哌啶二酮類衍生物或者鄰苯二甲酸酐聯(lián)用，具有良好的成膜性能，同時能夠很好地穩(wěn)定電解液，使其不易變質(zhì)。混合輔助溶劑Y-丁內(nèi)酯和乙酸甲酯，低熔點，高介電常數(shù)降低了電解液的低共熔點和與離子間的作用力，使離子易離解與遷移，所以在低溫下可以防止離子電導(dǎo)率的下降。同時，低熔點、低粘度的乙酸甲酯降低了鋰離子遷移時的粘滯阻力，也彌補了 Y-丁內(nèi)酯粘度較高的缺點，而Y-丁內(nèi)酯具有較高的介電常數(shù)，從而能夠提高電解液的導(dǎo)電率， 但是Y _ 丁內(nèi)酯粘度較高，不利于電解液容量發(fā)揮，所以選擇粘度較低的乙酸甲酯來彌補 Y _ 丁內(nèi)酯的缺陷，使電解液保持較高的容量發(fā)揮。添加劑2，6-哌啶二酮、3-氨基-2，6-哌啶二酮和鄰苯二甲酸酐，具有一定的成膜特性，另外，氨基或者酸酐能夠吸附微量水分，穩(wěn)定電解液。與成膜添加劑碳酸亞乙烯酯VC 聯(lián)用，形成的SEI膜致密結(jié)實，容量發(fā)揮與循環(huán)壽命得到很大的提高。由于采取上述技術(shù)方案使本發(fā)明技術(shù)具有如下優(yōu)點及效果(a)采用較高電導(dǎo)率與較低粘度的溶劑相混溶在保證提高電導(dǎo)率的同時保持一定的粘度，從而改善了磷酸鐵鋰電池低溫性能，提高容量和低溫導(dǎo)電率；(b)添加劑哌啶二酮類衍生物或者鄰苯二甲酸酐，有一定的成膜特性，另外，添加劑氨基或者酸酐的存在能夠吸附微量水分，穩(wěn)定電解液。
具體實施例方式實施例1將提純的65g碳酸乙烯酯和IOg乙酸甲酯和8g γ -丁內(nèi)酯在水分彡IOppm惰性氣體的保護下混合均勻制成非水溶劑，然后在-10度溫度下冷凍12個小時，加入Ig碳酸亞乙烯酯和Ig 2,6-哌啶二酮攪拌均勻后再緩慢加入15g的六氟磷酸鋰攪拌10分鐘，制成電解液，再置入不銹鋼的鋼瓶中用高純氬氣置換鋼瓶內(nèi)的空氣，充放三次，即得到可改善磷酸鐵鋰電池低溫性能的非水電解液。實施例2將提純的36g碳酸乙烯酯、30g碳酸二甲酯和IOg乙酸甲酯、IOg γ - 丁內(nèi)酯在水分 ^ IOppm惰性氣體的保護下混合均勻制成非水溶劑，然后在-10度溫度下冷凍12個小時， 加入2g碳酸亞乙烯酯和2g鄰苯二甲酸酐攪拌均勻后再緩慢加入IOg的六氟磷酸鋰攪拌15 分鐘，制成電解液，再置入不銹鋼的鋼瓶中用高純氬氣置換鋼瓶內(nèi)的空氣，即得到可改善磷酸鐵鋰電池低溫性能的非水電解液。實施例3將提純的30g碳酸乙烯酯、30g碳酸丙烯酯、IOg碳酸二甲酯和IOg乙酸甲酯和5g Y-丁內(nèi)酯在水分彡IOppm惰性氣體的保護下混合均勻制成非水溶劑，然后在-10度溫度下冷凍12個小時，加入2g碳酸亞乙烯酯和Ig 3-氨基-2，6-哌啶二酮，攪拌均勻后再緩慢加入12g的六氟磷酸鋰攪拌20分鐘，制成電解液，再置入不銹鋼的鋼瓶中用高純氬氣置換鋼瓶內(nèi)的空氣，即得到可改善磷酸鐵鋰電池低溫性能的非水電解液。實施例4將提純的25g碳酸乙烯酯、25g碳酸丙烯酯、25g碳酸甲乙酯和5g乙酸甲酯、 IOg Y - 丁內(nèi)酯在水分< IOppm惰性氣體的保護下混合均勻制成非水溶劑，然后在-10度溫度下冷凍12個小時，加入0. 5g碳酸亞乙烯酯和0. 5g3-氨基_2，6-哌啶二酮攪拌均勻后再緩慢加入IOg的六氟磷酸鋰攪拌18分鐘，制成電解液，再置入不銹鋼的鋼瓶中用高純氬氣置換鋼瓶內(nèi)的空氣，即得到可改善磷酸鐵鋰電池低溫性能的非水電解液。上述實施例進行低溫性能測試和存儲試驗，其結(jié)果如下1、低溫性能測試表1:常溫放電結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種可改善磷酸鐵鋰電池低溫性能的非水電解液，其特征在于它由下述重量百分比的原料組成的六氟磷酸鋰10 15%、主溶劑65 75%、輔肋溶劑15 20%和添加劑1 4%，所述的主溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯或碳酸甲乙酯中的一種或兩種或兩種以上的組合；所述的輔助溶劑為乙酸甲酯和Y-丁內(nèi)酯的兩種組合；所述的添加劑為碳酸亞乙烯酯和哌啶二酮類衍生物或鄰苯二甲酸酐的組合，所述的哌啶二酮類衍生物為2，6-哌啶二酮、3-氨基-2，6-哌啶二酮。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述可改善磷酸鐵鋰電池低溫性能的非水電解液的制備方法，其特征在于按下述步驟進行將提純的65 75重量％主溶劑和15 20重量％輔助溶劑在水分彡IOppm惰性氣體的保護下混合均勻制成非水溶劑，然后在-10度溫度下冷凍12個小時，加入1 4重量％ 添加劑攪拌均勻后再緩慢加入10 15重量％的六氟磷酸鋰攪拌10 20分鐘，制成電解液，再置入不銹鋼的鋼瓶中用高純氬氣置換鋼瓶內(nèi)的空氣，充放三次，即得到可改善磷酸鐵鋰電池低溫性能的非水電解液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可改善磷酸鐵鋰電池低溫性能的非水電解液及制備方法，其特征在于將提純的65~75%主溶劑和15～20%輔助溶劑在水分≤10ppm惰性氣體的保護下混合均勻制成非水溶劑，然后在-10度溫度下冷凍12個小時，加入1~4%添加劑攪拌均勻后再緩慢加入10～15％的六氟磷酸鋰，攪拌10～20分鐘，制成電解液，再置入不銹鋼的鋼瓶中，用高純氬氣置換鋼瓶內(nèi)的空氣，充放三次，即得到可改善磷酸鐵鋰電池低溫性能的非水電解液，該電解液在保證提高電導(dǎo)率的同時保持一定的粘度，從而改善了磷酸鐵鋰電池低溫性能，提高容量和低溫導(dǎo)電率的優(yōu)點及效果。
文檔編號H01M10/0567GK102496740SQ20111039219
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月1日
發(fā)明者張瑞東, 楊鳳娟, 路伯倩, 郭營軍 申請人:香河昆侖化學(xué)制品有限公司