一種鋰離子電池高電壓電解液的制備方法
【專利摘要】一種鋰離子電池高電壓電解液的制備方法，它涉及鋰離子電池電解液【技術(shù)領(lǐng)域】，它的制備方法為：將質(zhì)量比為83-92%質(zhì)子惰性有機(jī)溶劑原料脫水提純，將提純后的溶劑通過密閉管道通入到對應(yīng)的反應(yīng)釜內(nèi)，混合均勻，再通過充滿氬氣的手套箱向反應(yīng)釜內(nèi)加入質(zhì)量比為0.01%-10%的高電壓電解液添加劑，最后向混合溶劑中通過真空系統(tǒng)加入質(zhì)量比為8-17%的鋰鹽，使反應(yīng)釜內(nèi)溫度維持在5～15°C，待鋰鹽完全溶解后，通過管道及真空系統(tǒng)，將配置好的電解液灌裝到不銹鋼桶內(nèi)。它將普通鋰離子電池的充電截止電壓由4.2V提升至4.35V，其容量提升約10%，且在充電電壓為4.35V下鋰離子電池全電池循環(huán)200周容量保持率達(dá)94%。
【專利說明】—種鋰離子電池高電壓電解液的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰離子電池電解液【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種鋰離子電池高電壓電解液的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池因具有工作電壓高、比能量大、循環(huán)壽命長、自放電小、無記憶效應(yīng)、無環(huán)境污染等突出優(yōu)點，是目前最具有發(fā)展前途和應(yīng)用前景的高能綠色二次電池。鋰離子電池關(guān)鍵材料主要包括正極、負(fù)極、電解液和隔膜。電解液是鋰離子電池中的重要組成部分，起到傳輸鋰離子和傳導(dǎo)電流的作用，是連接正負(fù)極電極材料的橋梁。傳統(tǒng)的鋰離子電池電解液是一般只能滿足充電截止電壓為4.2V的鋰離子電池。
[0003]目前，市場對鋰離子電池的能量密度提出了越來越高的要求，提升鋰離子的工作電壓是提高鋰離子電池能量密度的有效途徑。通過提升已經(jīng)商業(yè)化應(yīng)用的鈷酸鋰(LiCoO2)、鎳鈷錳三元材料(LiNixCoyMnmO2)的工作電壓，對其進(jìn)行深度開發(fā)，提高上述電極材料的比容量及比能量密度是產(chǎn)業(yè)界十分看好的方法之一。對于上述問題，需要一種高電壓鋰離子電池電解液來匹配對應(yīng)的正負(fù)極材料，從而提升鋰離子電池的工作電壓，提高鋰離子電池能量密度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供種鋰離子電池高電壓電解液的制備方法，它通過采用含有吡咯或吡咯衍生物添加劑的高電壓電解液，將普通鋰離子電池的充電截止電壓由4.2V提升至4.35V，其容量提升約10%，且在充電電壓為4.35V下鋰離子電池全電池循環(huán)200周容量保持率達(dá)94%。
[0005]為了解決【背景技術(shù)】所存在的問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:它的制備方法為:將質(zhì)量比為83-92%質(zhì)子惰性有機(jī)溶劑原料經(jīng)過3A/4A/5A中的一種分子篩脫水、脫醇后，純度達(dá)到99.99%以上，部分溶劑通過精餾塔進(jìn)行提純，將提純后的溶劑按一定比例，通過密閉管道通入到對應(yīng)的反應(yīng)釜內(nèi)，利用攪拌槳將反應(yīng)釜內(nèi)溶劑混合均勻后反應(yīng)14 h，再通過充滿氬氣的手套箱(H20〈2 ppm,02<5 ppm)向反應(yīng)釜內(nèi)加入對應(yīng)的質(zhì)量比為0.01%_10%的高電壓電解液添加劑，最后向混合溶劑中通過真空系統(tǒng)加入質(zhì)量比為8-17%的鋰鹽，加入鋰鹽前溶劑的溫度通過液氮保護(hù)套降溫至15?25° C，同時加入鋰鹽的時候亦需通過液氮冷卻套冷卻，使反應(yīng)釜內(nèi)溫度維持在5?15° C，待鋰鹽完全溶解后，繼續(xù)攪拌I?2h，然后通過管道及真空系統(tǒng)，將配置好的電解液灌裝到不銹鋼桶內(nèi)。
[0006]所述的高電壓電解液添加劑包含咯或吡咯衍生物，其中包括四氫吡咯、2-甲基吡咯、2-醛基吡咯、2-氟代吡咯、2-磺酰基吡咯、2-腈基吡咯等。
[0007]所述的質(zhì)子惰性有機(jī)溶劑包含碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、Y-丁內(nèi)酯(YBL)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、二甲氧基甲烷(DMM)、二甲氧基乙烷(DME)、二乙氧基乙烷(DEE)、四氫呋喃(THF)、2-甲基四氫呋喃(2-Me-THF)、甲酸乙酯(MA)、乙酸乙酯(EA)、丙酸乙酯(EP)、丁酸乙酯(EB)中的一種及其中幾種的混合物。
[0008]所述的鋰鹽為六氟磷酸鋰(LiPF6)、四氟硼酸鋰(LiBF4)、雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、雙氟草酸硼酸鋰(LiDFOB)、雙(三氟甲基)黃酰亞胺鋰(LiTFSI)、雙氟黃酰亞胺鋰(LiFSI)的一種及幾種的混合物。
[0009]本發(fā)明具有以下有益效果:它通過采用含有吡咯或吡咯衍生物添加劑的高電壓電解液，將普通鋰離子電池的充電截止電壓由4.2V提升至4.35V，其容量提升約10%，且在充電電壓為4.35V下鋰離子電池全電池循環(huán)200周容量保持率達(dá)94%。
[0010]【具體實施方式】:
本【具體實施方式】采取以下技術(shù)方案:它的制備方法為:將質(zhì)量比為83-92%質(zhì)子惰性有機(jī)溶劑原料經(jīng)過3A/4A/5A中的一種分子篩脫水、脫醇后，純度達(dá)到99.99%以上，部分溶劑通過精餾塔進(jìn)行提純，將提純后的溶劑按一定比例，通過密閉管道通入到對應(yīng)的反應(yīng)釜內(nèi)，利用攪拌槳將反應(yīng)釜內(nèi)溶劑混合均勻后反應(yīng)14 h，再通過充滿氬氣的手套箱(H20〈2 ppm,02〈5 ppm)向反應(yīng)釜內(nèi)加入對應(yīng)的質(zhì)量比為0.01%-10%的高電壓電解液添加劑，最后向混合溶劑中通過真空系統(tǒng)加入質(zhì)量比為8-17%的鋰鹽，加入鋰鹽前溶劑的溫度通過液氮保護(hù)套降溫至15?25。C，同時加入鋰鹽的時候亦需通過液氮冷卻套冷卻，使反應(yīng)釜內(nèi)溫度維持在5?15° C，待鋰鹽完全溶解后，繼續(xù)攪拌I?2h，然后通過管道及真空系統(tǒng)，將配置好的電解液灌裝到不銹鋼桶內(nèi)。
[0011]所述的高電壓電解液添加劑包含咯或吡咯衍生物，其中包括四氫吡咯、2-甲基吡咯、2-醛基吡咯、2-氟代吡咯、2-磺酰基吡咯、2-腈基吡咯等。
[0012]所述的質(zhì)子惰性有機(jī)溶劑包含碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、Y-丁內(nèi)酯(YBL)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、二甲氧基甲烷(DMM)、二甲氧基乙烷(DME)、二乙氧基乙烷(DEE)、四氫呋喃(THF)、2-甲基四氫呋喃(2-Me-THF)、甲酸乙酯(MA)、乙酸乙酯(EA)、丙酸乙酯(EP)、丁酸乙酯(EB)中的一種及其中幾種的混合物。
[0013]所述的鋰鹽為六氟磷酸鋰(LiPF6)、四氟硼酸鋰(LiBF4)、雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、雙氟草酸硼酸鋰(LiDFOB)、雙(三氟甲基)黃酰亞胺鋰(LiTFSI)、雙氟黃酰亞胺鋰(LiFSI)的一種及幾種的混合物。
[0014]本【具體實施方式】具有以下有益效果:它通過采用含有吡咯或吡咯衍生物添加劑的高電壓電解液，將普通鋰離子電池的充電截止電壓由4.2V提升至4.35V，其容量提升約10%，且在充電電壓為4.35V下鋰離子電池全電池循環(huán)200周容量保持率達(dá)94%。
[0015]實施例1:
以LiPF6為電解質(zhì)鋰鹽，EC/EMC為質(zhì)子惰性有機(jī)溶劑，采用碳酸亞乙烯酯(VC)作為成膜添加劑，并采用2-氟代吡咯作為高電壓添加劑，其中EC = EMC=1: 2，LiPF6質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%，VC含量為1%，2-氟代吡咯含量為0.5% (上述比例均為質(zhì)量比)，在干燥的充滿高純氬氣的手套箱內(nèi)(H2O < 5 ppm, O2 < 2ppm)，向IL燒杯中分別按比例加入EMC、EC，采用磁力攪拌器攪拌lOmin，使溶劑充分混合均勻，再加入1% (wt%)VC,0.5% (wt%) 2-氟代吡咯，最后加入12%的LiPF6，攪拌均勻后通過漏斗轉(zhuǎn)移至IL氟化瓶中，用鋁塑膜封口，待以后注入適量電解液至FHP063948A方形電芯中，并對上述鋰離子電池進(jìn)行靜置、40度老化、預(yù)充、40度老化、封口后，再進(jìn)行充放電測試。
[0016]實施例2: 以LiTFSI為電解質(zhì)鋰鹽，EC/EMC/DMC為質(zhì)子惰性有機(jī)溶劑，采用碳酸亞乙烯酯(VC)作為成膜添加劑，并采用2-氟代吡咯作為高電壓添加劑，其中EC:EMC:DMC=1:1:1，LiTFSI質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11%，VC含量為1%，2_氟代吡咯含量為0.75% (上述比例均為質(zhì)量比)，在干燥的充滿高純氬氣的手套箱內(nèi)(H2O < 5 ppm, O2 < 2ppm)，向IL燒杯中分別按比例加入DMC、EMC、EC，采用磁力攪拌器攪拌lOmin，使電解液充分混合均勻，再加入1% (wt%)VC,0.75% (wt%)2-氟代吡咯，最后加入ll%LiTFSI，通過漏斗轉(zhuǎn)移至IL氟化瓶中，用鋁塑膜封口，待以后注入適量電解液至以鈷酸鋰為正極、人造石墨為負(fù)極的鋰離子電芯(購買自肇慶風(fēng)華鋰電池有限公司)中，并對上述鋰離子電池進(jìn)行靜置、40度老化、預(yù)充、老化、封口后，再進(jìn)行充放電測試。
[0017]實施例3
以LiFSI為電解質(zhì)鋰鹽，EC/EMC為質(zhì)子惰性有機(jī)溶劑，采用碳酸亞乙烯酯(VC)作為成膜添加劑，并采用2-氟代吡咯作為高電壓添加劑，其中EC = EMC=1: 2，LiFSI質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，VC含量為1%，2-氟代吡咯含量為1.0% (上述比例均為質(zhì)量比)，在干燥的充滿高純氬氣的手套箱內(nèi)(H2O < 5 ppm,O2 < 2ppm)，向IL燒杯中分別按比例加入EMC、EC，采用磁力攪拌器攪拌lOmin，使電解液充分混合均勻，再加入1% (wt%) VC, 1.0% (wt%) 2-氟代吡咯，最后加入10%LiFSI，通過漏斗轉(zhuǎn)移至IL氟化瓶中，用鋁塑膜封口，待以后注入適量電解液至以鈷酸鋰為正極、人造石墨為負(fù)極的鋰離子電芯(購買自肇慶風(fēng)華鋰電池有限公司)中，并對上述鋰離子電池進(jìn)行靜置、40度老化、預(yù)充、老化、封口后，再進(jìn)行充放電測試。
[0018]實施例4
以LiPF6為電解質(zhì)鋰鹽，EC/EMC/DMC為質(zhì)子惰性有機(jī)溶劑，采用碳酸亞乙烯酯(VC)作為成膜添加劑，并采用2-醛基吡咯作為高電壓添加劑，其中EC:EMC:DMC=1: 1: 1，LiPF6質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%，VC含量為1%，2-醛基吡咯含量為0.5% (上述比例均為質(zhì)量比)，在干燥的充滿高純氬氣的手套箱內(nèi)(H2O < 5 ppm,O2 < 2ppm)，向IL燒杯中分別按比例加入DMC、EMC、EC，采用磁力攪拌器攪拌lOmin，使電解液充分混合均勻，再加入1% (wt%)VC,0.5% (wt%)2_醛基吡咯，最后加入12%LiPF6，通過漏斗轉(zhuǎn)移至IL氟化瓶中，用鋁塑膜封口，待以后注入適量電解液至以鈷酸鋰為正極、人造石墨為負(fù)極的鋰離子電芯(購買自肇慶風(fēng)華鋰電池有限公司)中，并對上述鋰離子電池進(jìn)行靜置、40度老化、預(yù)充、老化、封口后，再進(jìn)行充放電測試。
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子電池高電壓電解液的制備方法，其特征在于它的制備方法為:將質(zhì)量比為83-92%質(zhì)子惰性有機(jī)溶劑原料經(jīng)過3A/4A/5A中的一種分子篩脫水、脫醇后，純度達(dá)到99.99%以上，部分溶劑通過精餾塔進(jìn)行提純，將提純后的溶劑按一定比例，通過密閉管道通入到對應(yīng)的反應(yīng)釜內(nèi)，利用攪拌槳將反應(yīng)釜內(nèi)溶劑混合均勻后反應(yīng)14 h，再通過充滿氬氣的手套箱向反應(yīng)釜內(nèi)加入對應(yīng)的質(zhì)量比為0.01%-10%的高電壓電解液添加劑，最后向混合溶劑中通過真空系統(tǒng)加入質(zhì)量比為8-17%的鋰鹽，加入鋰鹽前溶劑的溫度通過液氮保護(hù)套降溫至15?25° C，同時加入鋰鹽的時候亦需通過液氮冷卻套冷卻，使反應(yīng)釜內(nèi)溫度維持在5?15° C，待鋰鹽完全溶解后，繼續(xù)攪拌I?2h，然后通過管道及真空系統(tǒng)，將配置好的電解液灌裝到不銹鋼桶內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種鋰離子電池高電壓電解液的制備方法，其特征在于所述的高電壓電解液添加劑包含咯或吡咯衍生物，其中包括四氫吡咯、2-甲基吡咯、2-醛基吡咯、2-氟代吡咯、2-磺酰基吡咯、2-腈基吡咯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種鋰離子電池高電壓電解液的制備方法，其特征在于所述的質(zhì)子惰性有機(jī)溶劑包含碳酸乙烯酯EC、碳酸丙烯酯PC、Y-丁內(nèi)酯YBL、碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙酯EMC、二甲氧基甲烷DMM、二甲氧基乙烷DME、二乙氧基乙烷DEE、四氫呋喃THF、2-甲基四氫呋喃2-Me-THF、甲酸乙酯MA、乙酸乙酯EA、丙酸乙酯EP、丁酸乙酯EB中的一種及其中幾種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種鋰離子電池高電壓電解液的制備方法，其特征在于所述的鋰鹽為六氟磷酸鋰LiPF6、四氟硼酸鋰LiBF4、雙草酸硼酸鋰LiBOB、雙氟草酸硼酸鋰LiDFOB、雙三氟甲基黃酰亞胺鋰LiTFS1、雙氟黃酰亞胺鋰LiFSI的一種及幾種的混合物。
【文檔編號】H01M10/0567GK103715456SQ201310301938
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月18日
【發(fā)明者】顏果春, 王超, 齊愛 申請人:江西優(yōu)鋰新材股份有限公司