一種高壓電解液及包含該電解液的鋰離子電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高壓電解液及包含該電解液的鋰離子電池，包括鋰鹽與非水有機溶劑，所述高壓電解液還包括添加劑，所述添加劑由六甲基二硅胺烷、八甲基環(huán)四硅氧烷、維生素E及氯代碳酸乙烯酯組成。通過在鋰離子電池電解液中添加氯代溶劑，能夠大大提高電解液的耐電壓性能，在高壓下不易分解，而八甲基環(huán)四硅氧烷可以有效清除電解液體系中及游離到正極表面的腐蝕性物質(zhì)，六甲基二硅胺烷的加入在充放電過程會吸附的鉛電極表面，相當(dāng)于提高氫的析出電位，可以減少氫的析出；鋰離子電池在高溫狀態(tài)下儲存，容量保持率與容量恢復(fù)率高，循環(huán)性能優(yōu)良。
【專利說明】-種高壓電解液及包含該電解液的鋰離子電池

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋰離子電池【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種提高鋰離子電池高壓性能的高壓 電解液及包含該電解液的鋰離子電池。

【背景技術(shù)】
[0002] 鋰離子電池由于能量密度大、工作電壓高、循環(huán)長壽命長、高功率、環(huán)境友好等優(yōu) 點，成為目前新能源領(lǐng)域研究的熱點。隨著鋰離子電池的迅猛發(fā)展以及電動汽車對大容量 鋰離子電池的需求，迫切需要開發(fā)具有高安全性、高容量、高功率，長壽命及環(huán)保的鋰離電 池。鋰離子電池具有工作電壓高、比容量高、循環(huán)壽命長，價格低廉及環(huán)境友好等優(yōu)點，逐漸 在鋰離子電池市場占據(jù)主導(dǎo)地位。
[0003] 電解液作為電池的重要組成部分，在鋰離子電池的正、負(fù)極之間起著輸送鋰離子 的作用，號稱鋰離子電池的"血液"。它對電池的比容量、工作溫度范圍、循環(huán)效率和安全性 能等至關(guān)重要的作用；選擇合適的電解液是獲得高能量密度、長循環(huán)壽命和安全性良好的 鋰離子二次電池的關(guān)鍵，因此在開發(fā)出滿足鋰離子電池需求的電解液非常重要；目前鋰離 子電池存在高溫下容量損失迅速，循環(huán)性能差，不能滿足鋰離子電池經(jīng)常處于高溫（大于 45°C )條件下工作的需要；為滿足上述需求，開發(fā)滿足鋰離子電池在高溫條件下工作的電 解液，高溫電解液的開發(fā)傾向于優(yōu)化溶劑的組成及加入合適的添加劑，從而提高電解液的 高壓下、耐氧化、耐高溫性能，提高鋰離子電池在高壓下的循環(huán)性能。
[0004] 中國專利公布號CN 102324563A，公布日2012年1月18日，名稱為鋰離子電池電 解液及鋰離子電池，該申請案公開了鋰離子電池電解液以及使用該電解液的鋰離子電池， 所述電解液各組分重量份分別為：鋰鹽10份，有機溶劑55-80份，添加劑0. 4-2份；其中鋰 鹽為六氟磷酸鋰，有機溶劑為乙烯碳酸酯和二乙基碳酸酯，添加劑包括六甲基二硅胺烷。其 不足之處在于，鋰離子電池在高溫環(huán)境下容量損失迅速，循環(huán)性能差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于為了解決現(xiàn)有鋰離子電池在高溫環(huán)境下容量損失迅速，循環(huán)性 能差的缺陷而提供一種有利于提商裡尚子電池商壓性能的商壓電解液。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目地，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 一種高壓電解液，包括鋰鹽與非水有機溶劑，所述高壓電解液還包括添加劑，所述添加 劑由以下以電解液總重量為基準(zhǔn)的成分組成：5-6. 5 %的六甲基二硅胺烷、0. 5-3. 5 %的八 甲基環(huán)四硅氧烷、3-5. 2%的維生素E及0.3-10%的氯代碳酸乙烯酯。在本技術(shù)方案中，六 甲基二硅胺烷的加入在充放電過程會吸附的鉛電極表面，氫離子不容易獲得電子而生成中 性的氫分子，相當(dāng)于提高氫的析出電位，可以減少氫的析出。在較大倍率放電條件下，其在 電解液中的作用是加快了液相傳質(zhì)過程，有效地改善放電終期離子的導(dǎo)電能力，有利于活 性物質(zhì)的進(jìn)一步利用和電池容量的增加。
[0007] 維生素E的加入可以讓電解液在儲存環(huán)境惡劣的情況下，仍然保持其優(yōu)異的穩(wěn)定 性。
[0008] 添加八甲基環(huán)四硅氧烷可以有效清除電解液體系中及游離到正極表面的腐蝕性 物質(zhì)，添加的八甲基環(huán)四硅氧烷能夠在化成過程中在正極界面上形成致密的SEI膜，從而 起到保護(hù)正極活性物質(zhì)組分的作用，從而顯著提高含有該電解液的鋰離子電池在高電壓下 的高溫循環(huán)性能。
[0009] 作為優(yōu)選，電解質(zhì)為六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰或LiAsF6中的一種，電解液中電解質(zhì) 的濃度為 1. 7-2. 35mol/L。
[0010] 作為優(yōu)選，所述非水溶劑選自環(huán)狀碳酸酯、鏈狀碳酸酯或上述兩種化合物的混合 物。
[0011] 作為優(yōu)選，所述環(huán)狀碳酸酯類化合物選自碳酸亞乙烯酯、碳酸丙烯酯、丁內(nèi)酯 和碳酸亞丁酯。
[0012] 作為優(yōu)選，所述鏈狀碳酸酯類化合物選自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、 碳酸甲基乙基酯。
[0013] 作為優(yōu)選，所述高壓電解液是由以下步驟制得：將鋰鹽在磁場效應(yīng)下溶于非水有 機溶劑，攪拌0. 5-3h，加入氯代碳酸乙烯酯、八甲基環(huán)四硅氧烷與六甲基二硅胺烷，室溫下 超聲振動4-6h，最后加入維生素E，在-4°C _5°C下超聲振動3-4. 5h，得到高壓電解液。
[0014] 作為優(yōu)選，超聲振動的頻率為45-55HZ。
[0015] 作為優(yōu)選，磁場的強度為2100-3200GS。
[0016] 一種鋰離子電池，包括正極片、負(fù)極片、隔膜、電解液和外包裝，所述的正極片、負(fù) 極片分別由正、負(fù)集流體和涂覆在正、負(fù)極集流體上的正、負(fù)極材料組成，所述電解液本發(fā) 明所述的高壓電解液。
[0017] 本發(fā)明的有益效果是 1) 通過在鋰離子電池電解液中添加氯代溶劑，能夠大大提高電解液的耐電壓性能，在 高壓下不易分解，而八甲基環(huán)四硅氧烷可以有效清除電解液體系中及游離到正極表面的腐 蝕性物質(zhì)，六甲基二硅胺烷的加入在充放電過程會吸附的鉛電極表面，相當(dāng)于提高氫的析 出電位，可以減少氫的析出； 2) 鋰離子電池在高溫狀態(tài)下儲存，容量保持率與容量恢復(fù)率高，循環(huán)性能優(yōu)良。

【具體實施方式】
[0018] 以下通過具體實施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋： 本發(fā)明所用原料為市售產(chǎn)品。
[0019] 實施例1 高壓電解液是由以下步驟制得：將六氟磷酸鋰在磁場效應(yīng)下溶于碳酸亞乙烯酯，攪拌 0. 5h，加入氯代碳酸乙烯酯、八甲基環(huán)四硅氧烷與六甲基二硅胺烷，室溫下超聲振動4h，最 后加入維生素E，在-4°C下超聲振動3h，得到高壓電解液；其中，電解液中電解質(zhì)的濃度為 1. 7mol/L，超聲振動的頻率為45Hz，磁場的強度為2100GS，以電解液總重量為基準(zhǔn)，添加劑 的加入量為：5%的六甲基二硅胺烷、0.5%的八甲基環(huán)四硅氧烷、3%的維生素E及0.3%的 氯代碳酸乙烯酯。
[0020] 實施例2 高壓電解液是由以下步驟制得：將四氟硼酸鋰在磁場效應(yīng)下溶于丁內(nèi)酯與碳酸二 丙酯的混合液中，丁內(nèi)酯與碳酸二丙酯的體積比為2 :1，攪拌2h，加入氯代碳酸乙烯酯、 八甲基環(huán)四硅氧烷與六甲基二硅胺烷，室溫下超聲振動5h，最后加入維生素E，在0°C下超 聲振動4h，得到高壓電解液；其中，電解液中電解質(zhì)的濃度為2. 12mol/L，超聲振動的頻率 為50Hz，磁場的強度為2600GS，以電解液總重量為基準(zhǔn)，添加劑的加入量為：5. 5%的六甲 基二硅胺烷、2. 4%的八甲基環(huán)四硅氧烷、4. 1%的維生素E及5%的氯代碳酸乙烯酯。
[0021] 實施例3 高壓電解液是由以下步驟制得：將LiAsF6在磁場效應(yīng)下溶于碳酸二乙酯，攪拌3h，力口 入氯代碳酸乙烯酯、八甲基環(huán)四硅氧烷與六甲基二硅胺烷，室溫下超聲振動6h，最后加入維 生素E，在5°C下超聲振動4. 5h，得到高壓電解液；其中，電解液中電解質(zhì)的濃度為2. 35mol/ L，超聲振動的頻率為55Hz，磁場的強度為3200GS，以電解液總重量為基準(zhǔn)，添加劑的加入 量為：6. 5 %的六甲基二硅胺烷、3. 5 %的八甲基環(huán)四硅氧烷、5. 2 %的維生素E及10 %的氯 代碳酸乙烯酯。
[0022] 對比例1，與實施例1不同的是，該對比例提供的鋰離子電池用電解液不含有六甲 基二硅胺烷、八甲基環(huán)四硅氧烷、維生素E及氯代碳酸乙烯酯，其余同實施例1。
[0023] 采用實施例1-3制備的高壓電解液與對比例1制備的電解液制備成容量為10Ah 的鋰離子電池，進(jìn)行60°C存儲數(shù)據(jù)測試，測試結(jié)果見表1。
[0024] 表1、測試結(jié)果

【權(quán)利要求】
1. 一種高壓電解液，包括鋰鹽與非水有機溶劑，其特征在于，所述高壓電解液還包括添 加劑，所述添加劑由以下以電解液總重量為基準(zhǔn)的成分組成：5-6. 5%的六甲基二硅胺烷、 0. 5-3. 5%的八甲基環(huán)四硅氧烷、3-5. 2%的維生素 E及0. 3-10%的氯代碳酸乙烯酯。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓電解液，其特征在于，電解質(zhì)為六氟磷酸鋰、四氟硼 酸鋰或LiAsF6中的一種，電解液中電解質(zhì)的濃度為1. 7-2. 35mol/L。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓電解液，其特征在于，所述非水溶劑選自環(huán)狀碳酸 酯、鏈狀碳酸酯或上述兩種化合物的混合物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高壓電解液，其特征在于，所述環(huán)狀碳酸酯類化合物選 自碳酸亞乙烯酯、碳酸丙烯酯、Y - 丁內(nèi)酯和碳酸亞丁酯。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高壓電解液，其特征在于，所述鏈狀碳酸酯類化合物選 自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲基乙基酯。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓電解液，其特征在于，所述高壓電解液是由以下步 驟制得：將鋰鹽在磁場效應(yīng)下溶于非水有機溶劑，攪拌0. 5-3h，加入氯代碳酸乙烯酯、八甲 基環(huán)四硅氧烷與六甲基二硅胺烷，室溫下超聲振動4-6h，最后加入維生素 E，在-4°C _5°C下 超聲振動3-4. 5h，得到高壓電解液。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高液電解液，其特征在于，超聲振動的頻率為45-55HZ。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高液電解液，其特征在于，磁場的強度為2100-3200GS。
9. 一種鋰離子電池，包括正極片、負(fù)極片、隔膜、電解液和外包裝，所述的正極片、負(fù)極 片分別由正、負(fù)集流體和涂覆在正、負(fù)極集流體上的正、負(fù)極材料組成，其特征在于，所述電 解液為權(quán)利要求1-8中任意一項所述的電解液。
【文檔編號】H01M10/0567GK104505534SQ201410467765
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】顏雪冬, 曹長河, 潘美姿, 馬興立, 劉旭 申請人:寧波維科電池股份有限公司