一種鋰離子動(dòng)力電池低溫電解液及其制備方法
【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，具體涉及一種提高鋰離子動(dòng)力電池低溫放電性能的鋰離子動(dòng)力電池低溫電解液及其制備方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]鋰離子電池自上世紀(jì)90年代初商業(yè)化以來(lái)，得到了廣泛的應(yīng)用，這種電池的原理是依靠鋰離子在正負(fù)極活性物質(zhì)中不同的脫嵌-插入反應(yīng)電位取得電勢(shì)差，充放電過(guò)程中鋰離子在正負(fù)極之間流動(dòng)，形象地被稱為搖椅電池。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活水平提高，人們對(duì)動(dòng)力電池的需求及要求也越來(lái)越高，因此成本低,安全性好,且具備高能量、高密度的動(dòng)力電池將成為其發(fā)展的必然趨勢(shì)。
[0004]鋰離子動(dòng)力電池具有電壓高，能量密度大，循環(huán)性能好，自放電小，無(wú)記憶效應(yīng)，工作溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。一般鋰離子動(dòng)力電池的結(jié)構(gòu)為:以疊片形式，將正極片、隔膜、負(fù)極片相間而形成的電芯(或者以卷繞形式制作電芯)，然后連接外部端子，放入硬殼(例如塑殼、鋼殼、鋁殼)或者鋁塑膜中，注入電解液。
[0005]傳統(tǒng)鋰離子動(dòng)力電池，電解液溶劑一般采用碳酸乙烯酯，碳酸丙烯酯，碳酸甲乙酯，碳酸二乙酯等材料。
[0006]為了提高電池的低溫性能，傳統(tǒng)的方法是在配方上適用高導(dǎo)電性能的導(dǎo)電劑或提高導(dǎo)電劑的含量、適用小粒徑材料及增加電芯的疊片數(shù)等來(lái)改善。在改變導(dǎo)電劑或提高含量，在能量密度上有影響、適用小粒徑材料及增加疊片數(shù)等，對(duì)提高低溫性能有限，而且提高幅度非常小，而且有反面的其他因素的影響，比如小粒徑材料壓實(shí)密度小，極片厚度大、疊片數(shù)增加導(dǎo)致電池的整體厚度超出設(shè)計(jì)尺寸。
[0007]中國(guó)專利公布號(hào)CN102324558A，公布日2012年I月18日，名稱為一種低溫型鋰離子電池電解液，該方案公開了一種低溫型鋰離子電池電解液，包括電解質(zhì)鹽和非水基有機(jī)溶劑；其中，所述電解質(zhì)鹽為六氟磷酸鋰，在電解液中濃度為I摩爾/升；所述的非水基有機(jī)溶劑由體積百分含量為16.7-25%的碳酸乙烯酯、體積百分含量為0-33.3%的碳酸丙烯酯和體積百分含量為50-75%的碳酸甲乙酯組成。其不足之處在于，鋰離子動(dòng)力電池低溫放電性能不穩(wěn)定。
[0008]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于為了解決現(xiàn)有鋰離子電池電解液的低溫性能差的缺陷而提供一種提高鋰離子動(dòng)力電池低溫放電性能的鋰離子動(dòng)力電池低溫電解液。
[0010]本發(fā)明的另一個(gè)目的是為了提供一種鋰離子動(dòng)力電池低溫電解液的制備方法。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)上述目地，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種鋰離子動(dòng)力電池低溫電解液，其組分包括溶劑和溶質(zhì)；所述溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、丙酸乙酯與添加劑的混合物。在本技術(shù)方案中，溶劑是電解液的主要成分，其性質(zhì)與電解液的性能密切相關(guān)，溶劑的粘度、介電常數(shù)、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、電導(dǎo)率、閃燃點(diǎn)以及氧化還原電位等因素對(duì)電池的使用溫度、電解質(zhì)鹽的溶解度、電機(jī)的電化學(xué)性能和電池的安全性能都有重要影響。丙酸乙酯的分子式為C5H12O2，是重要的香料，可作為纖維素酯和醚類，以及各種天然或合成樹脂的溶劑，可以用作食品香料，也可以用作高級(jí)日用化妝品香精；丙酸乙酯的熔點(diǎn)低、粘度低，在溶劑中加入丙酸乙酯可以降低電解液體系的粘度和共熔點(diǎn)，有利于鋰離子的遷移，同時(shí)替代傳統(tǒng)溶劑中碳酸二乙酯(DEC)與碳酸二甲酯(DMC)，在保證電解液的作用的同時(shí)，提高鋰離子電池電解液在低溫下放電性能。
[0012]作為優(yōu)選，所述溶劑中各組分的質(zhì)量份數(shù)為:碳酸乙烯酯20-25份、碳酸甲乙酯35-38份、丙酸乙酯35-40份、添加劑2份。
[0013]作為優(yōu)選，所述添加劑為亞硫酸乙烯酯與二氟草酸硼酸鋰，其中，亞硫酸乙烯酯的質(zhì)量份數(shù)為1.5-1.7份，二氟草酸硼酸鋰的質(zhì)量份數(shù)為0.3-0.5份。在本技術(shù)方案中，亞硫酸乙烯酯可以擴(kuò)大電解液對(duì)溫度的范圍，二氟草酸硼酸鋰具有較好的熱穩(wěn)定性和氧化穩(wěn)定性，可以改善電解液金屬溶解電位，改善電壓降。
[0014]作為優(yōu)選，所述溶質(zhì)為1.04-1.15mol/L的六氟磷酸鋰。
[0015]一種鋰離子動(dòng)力電池低溫電解液的制備方法，所述制備方法如下:在干燥、充氮?dú)獾氖痔紫渲校瑢⑻妓嵋蚁?、碳酸甲乙酯、丙酸乙酯按配比均勻混合，在磁?chǎng)環(huán)境中攪拌25-35min，然后在2_3min內(nèi)邊攪拌便加入添加劑，繼續(xù)攪拌15_20min ;再按配比緩慢加入溶質(zhì)六氟磷酸鋰，繼續(xù)攪拌30-45min，得到鋰離子動(dòng)力電池低溫電解液。在本技術(shù)方案中，在攪拌時(shí)外加磁場(chǎng)，可以提高溶劑體系的溶合，提高溶劑體系的共溶性，更有利于鋰離子的遷移。
[0016]作為優(yōu)選，攪拌碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、丙酸乙酯混合溶液時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為2500-3000GS。
[0017]作為優(yōu)選，加入添加劑后，將磁感應(yīng)強(qiáng)度調(diào)整為1000-1500GS。
[0018]作為優(yōu)選，加入溶質(zhì)六氟磷酸鋰后，關(guān)閉磁場(chǎng)。
[0019]本發(fā)明的有益效果是，
1)本發(fā)明采用丙酸乙酯降低電解液體系的粘度和共熔點(diǎn)，有利于鋰離子的遷移，降低了電解液中碳酸乙烯酯的含量，使得電解液有較低的熔點(diǎn)和粘度，改善電解液低溫性能；
2)本發(fā)明采用二氟草酸硼酸鋰，具有較好的熱穩(wěn)定性和氧化穩(wěn)定性，可以改善電解液金屬溶解電位；
3)本發(fā)明的電解液制備的鋰離子動(dòng)力電池可以提高低溫放電效率15-20%，低溫中值電壓 10-15%。
[0020]
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1與對(duì)比例I制備的鋰離子動(dòng)力電池低溫性能曲線。
[0022]
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下通過(guò)具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的解釋:
本發(fā)明中，若非特指，所采用的原料均可從市場(chǎng)購(gòu)得或是本領(lǐng)域常用的，下述實(shí)施例中的方法，如無(wú)特別說(shuō)明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。
[0024]實(shí)施例1
一種鋰離子動(dòng)力電池低溫電解液的制備方法，所述制備方法如下:在干燥、充氮?dú)獾氖痔紫渲?，將碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、丙酸乙酯按配比均勻混合，在磁感?yīng)強(qiáng)度為2500GS攪拌下25min，然后在2min內(nèi)邊攪拌便加入添加劑，磁感應(yīng)強(qiáng)度為1000GS繼續(xù)攪拌15min ;再按配比緩慢加入溶質(zhì)六氟磷酸鋰，關(guān)閉磁場(chǎng)，繼續(xù)攪拌30min，得到鋰離子動(dòng)力電池低溫電解液。其中，添加劑為亞硫酸乙烯酯與二氟草酸硼酸鋰，各組分的質(zhì)量份數(shù)為碳酸乙烯酯20份、碳酸甲乙酯38份、丙酸乙酯40份、亞硫酸乙烯酯1.5份與二氟草酸硼酸鋰0.5份，電解質(zhì)濃度為1