本發(fā)明涉及鋰離子電池電解液材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種耐高溫高倍率鋰離子電池電解液及包含其的電池。
背景技術(shù)：
鋰電池具有容量高、體積小、重量輕等優(yōu)點，已經(jīng)在很多行業(yè)廣泛應(yīng)用。隨著科技的發(fā)展，高倍率鋰電池應(yīng)用范圍越來越廣泛，如：航天模型電源、汽車啟動電源、電動工具、UPS電源等。然而高倍率放電時，電池發(fā)熱量也大，電池溫度隨之升高?，F(xiàn)階段鋰離子電池適用溫度范圍約為-20℃～55℃，電池在高于55℃時，電池內(nèi)部電解液分解成氣體，引起電池鼓脹甚至可能發(fā)生燃燒或爆炸，嚴重限制了電池的應(yīng)用范圍。
提高鋰離子電池在高溫環(huán)境下的安全性是目前拯待解決的問題，尤其是高倍率電池的耐高溫安全性。在鋰離子電池的倍率性能和高溫安全性能方面，電解液一直是其研究方向。電解液的主要成分是有機溶劑、鋰鹽和極少量的添加劑，這些成分在特定條件下按照一定比例配制而成。一般有機溶劑在高溫下容易分解成有機蒸汽，從而出現(xiàn)安全故障。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種耐高溫高倍率鋰離子電池電解液及包含其的電池。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種耐高溫高倍率鋰離子電池電解液，由以下質(zhì)量百分數(shù)的組份組成：鋰鹽14％-18％、有機溶劑80％-85％和添加劑0.5％-5％。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的一種耐高溫高倍率鋰離子電池電解液，有效地解決了高倍率電池在高溫環(huán)境下的放電安全性能、高溫環(huán)境下的存儲厚度鼓脹率大等問題，提高鋰電池的高溫高倍率循環(huán)性能，通過耐高溫型溶劑，可以使得鋰電池在高溫下進行高倍率充放電循環(huán)的壽命得到極大改善，同時鋰電池的高溫存儲安全性能也有很大的提高。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進：
進一步：所述添加劑由亞硫酸丙酯與三氟甲磺酸酯混合而成。
上述進一步方案的有益效果是：采用所述亞硫酸丙酯與三氟甲磺酸酯混合新添加劑，能夠使負極形成致密的SEI膜，減緩SEI膜分解破壞，防止有機溶劑分子進入負極石墨層；三氟甲磺酸酯可以在有機溶劑中高溫下電離出三氟甲磺酸離子，與鋰離子結(jié)合形成一種耐高溫的有機鹽。
進一步：所述添加劑中，亞硫酸丙酯與三氟甲磺酸酯的混合比為1:(1-4)。
進一步：所述鋰鹽為六氟磷酸鋰或四氟硼酸鋰。
進一步：所述有機溶劑由碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯均勻混合而成。
上述進一步方案的有益效果是：通過采用上述耐高溫型溶劑，可以使得鋰電池在高溫下進行高倍率充放電循環(huán)的壽命得到極大改善，同時鋰電池的高溫存儲安全性能也有很大的提高。
進一步：所述有機溶劑中，碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯按照體積比1:1:1均勻混合。
進一步：所述有機溶劑由碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯均勻混合而成。
上述進一步方案的有益效果是：通過采用上述耐高溫型溶劑，可以使得鋰電池在高溫下進行高倍率充放電循環(huán)的壽命得到極大改善，同時鋰電池的高溫存儲安全性能也有很大的提高。
進一步：所述有機溶劑中，碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯按照體積比1:1:1均勻混合。
本發(fā)明還提供了一種由所述耐高溫高倍率鋰離子電池電解液制成的鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰或二者摻雜體系作為正極的鋰離子電池。
附圖說明
圖1為利用本發(fā)明的電池電解液制作的電池的電池容量與充放電循環(huán)次數(shù)的曲線圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
本發(fā)明涉及一種耐高溫高倍率鋰離子電池電解液，由以下質(zhì)量百分數(shù)的組份組成：鋰鹽14％-18％、有機溶劑80％-85％和添加劑0.5％-5％。
本發(fā)明中，所述添加劑由亞硫酸丙酯與三氟甲磺酸酯混合而成。采用所述亞硫酸丙酯與三氟甲磺酸酯混合新添加劑，能夠使負極形成致密的SEI膜，減緩SEI膜分解破壞，防止有機溶劑分子進入負極石墨層；三氟甲磺酸酯可以在有機溶劑中高溫下電離出三氟甲磺酸離子，與鋰離子結(jié)合形成一種耐高溫的有機鹽。
優(yōu)選地，所述添加劑中，亞硫酸丙酯與三氟甲磺酸酯的混合比為1:(1-4)。
本發(fā)明中，所述鋰鹽為六氟磷酸鋰或四氟硼酸鋰。
優(yōu)選地，所述有機溶劑由碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯均勻混合而成。通過采用上述耐高溫型溶劑，可以使得鋰電池在高溫下進行高倍率充放電循環(huán)的壽命得到極大改善，同時鋰電池的高溫存儲安全性能也有很大的提高。
優(yōu)選地，所述有機溶劑中，碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯按照體積比1:1:1均勻混合。
優(yōu)選地，所述有機溶劑由碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯均勻混合而成。通過采用上述耐高溫型溶劑，可以使得鋰電池在高溫下進行高倍率充放電循環(huán)的壽命得到極大改善，同時鋰電池的高溫存儲安全性能也有很大的提高。
優(yōu)選地，所述有機溶劑中，碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯按照體積比1:1:1均勻混合。
具體地，本發(fā)明中，在水分含量0-3ppm、氧氣5ppm以下的手套箱中進行，有機液體的水含量均小于5ppm，固體物的水含量均小于5ppm。
實施例一、將亞硫酸丙酯、三氟甲磺酸酯、六氟磷酸鋰溶于有機溶劑中，其中，亞硫酸丙酯、三氟甲磺酸酯、六氟磷酸鋰和有機溶劑的質(zhì)量分數(shù)分別為1％、1％、14％和86％。
其中，所述有機溶劑有碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯按照體積比為1:1:1均勻混合。
實施例二、將亞硫酸丙酯、三氟甲磺酸酯、六氟磷酸鋰溶于有機溶劑中，其中，亞硫酸丙酯、三氟甲磺酸酯、六氟磷酸鋰和有機溶劑的質(zhì)量分數(shù)分別為0.5％、1％、14.5％和86％。
其中，所述有機溶劑有碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯按照體積比為1:1:1均勻混合。
實施例三、將亞硫酸丙酯、三氟甲磺酸酯、六氟磷酸鋰溶于有機溶劑中，其中，亞硫酸丙酯、三氟甲磺酸酯、六氟磷酸鋰和有機溶劑的質(zhì)量分數(shù)分別為1％、2％、16％和81％。
其中，所述有機溶劑有碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯按照體積比為1:1:1均勻混合。
實施例四、將亞硫酸丙酯、三氟甲磺酸酯、四氟硼酸鋰溶于有機溶劑中，其中，亞硫酸丙酯、三氟甲磺酸酯、六氟磷酸鋰和有機溶劑的質(zhì)量分數(shù)分別為0.5％、1％、16％和82.5％。
其中，所述有機溶劑有碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯按照體積比為1:1:1均勻混合。
實施例五、將亞硫酸丙酯、三氟甲磺酸酯、四氟硼酸鋰溶于有機溶劑中，其中，亞硫酸丙酯、三氟甲磺酸酯、六氟磷酸鋰和有機溶劑的質(zhì)量分數(shù)分別為1％、2％、15％和82％。
其中，所述有機溶劑有碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯按照體積比為1:1:1均勻混合。
實施例六、將亞硫酸丙酯、三氟甲磺酸酯、四氟硼酸鋰溶于有機溶劑中，其中，亞硫酸丙酯、三氟甲磺酸酯、六氟磷酸鋰和有機溶劑的質(zhì)量分數(shù)分別為1％、1％、14％和84％。
其中，所述有機溶劑有碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯按照體積比為1:1:1均勻混合。
以下通過對比試驗說明本發(fā)明電解液的優(yōu)點。
本次試驗的電池為鎳鈷錳酸鋰的正極體系，制作的電池型號為INP803665-H(額定容量1500mAh，20C倍率)高倍率聚合物電池，在常溫環(huán)境將電池用1C、4.2V恒流恒壓方式充滿電。高溫85℃存儲4小時后測量其電壓、內(nèi)阻、厚度數(shù)據(jù)。測試結(jié)果如表1所示，其中例1-6分別為本發(fā)明實施例1-6所述的電解液制作的電池，例7為現(xiàn)有的常規(guī)電解液。圖1為上述電池在35℃恒溫條件下1C、4.2V恒流恒壓充電至電流為0.02C，擱置10分鐘，然后從20C恒流放電至3V，擱置30分鐘如此往復(fù)循環(huán)300次時檢測的電池容量與循環(huán)次數(shù)的曲線圖。
表1
從表1中可以看出鋰離子電池(正極為鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰或二者摻雜體系)的85℃高溫存儲性能。電池在85℃下存儲4小時，普通電解液電池已經(jīng)鼓脹很嚴重，電池完全報廢，而使用本發(fā)明所述電解液的電池厚度增加均小于6％。
從圖1中可以看出，在35℃環(huán)境下，高倍率鋰離子電池1C充電、20C放電循環(huán)的周次。使用本發(fā)明所述電解液的電池能夠在180周時，容量保持率為90％，而普通電解液電池只能夠在第80周時容量保持率為90％。
通過以上數(shù)據(jù)比較，本發(fā)明的鋰離子電池電解液非常有效地改善了高倍率鋰離子電池的高溫存儲性能和高溫高倍率循環(huán)性能。
本發(fā)明的一種耐高溫高倍率鋰離子電池電解液，有效地解決了高倍率電池在高溫環(huán)境下的放電安全性能、高溫環(huán)境下的存儲厚度鼓脹率大等問題，提高鋰電池的高溫高倍率循環(huán)性能，通過耐高溫型溶劑，可以使得鋰電池在高溫下進行高倍率充放電循環(huán)的壽命得到極大改善，同時鋰電池的高溫存儲安全性能也有很大的提高。
本發(fā)明還提供了一種由所述耐高溫高倍率鋰離子電池電解液制成的鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰或二者摻雜體系作為正極的鋰離子電池。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。