一種鋰離子電池電解液的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋰離子電池電解液，屬于鋰離子電池電解液技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋰離子電池是上個世紀九十年代發(fā)展起來的新一代綠色環(huán)保電池，具有電壓高、 比能量大、充放電壽命長、安全環(huán)保等特點，成為便攜式電源和動力電池的首選。在很多領(lǐng) 域，如航空航天，軍工及極地環(huán)境等要求電子儲能器件的工作溫度在-40°c及以下。常規(guī)的 鋰離子電池低溫放電基本上只能滿足-20°C下工作，這樣就限制了鋰離子電池在軍工及民 用高端產(chǎn)品上的應(yīng)用。如果僅單純的追求低溫放電性能的話，通過對電解液溶劑的調(diào)整，能 夠滿足到低溫-40°C的放電要求，但是鋰離子電池的長循環(huán)壽命、高溫貯存性能及常溫長期 貯存性能都會有所降低，最終影響到鋰離子電池的實際使用性能。如線性羧酸酯共溶劑可 以利用其低熔及低粘度的特性改善電解液低溫電導率，從而提高電池低溫性能。但是線性 羧酸酯一般沸點較低（<l〇〇°C )，這導致電池高溫性能較差，在高于50°C的環(huán)境中工作就會 使電池因為溶劑的揮發(fā)而鼓脹。另外，線性羧酸酯介電常數(shù)很?。ā?)，大量加入會降低電解 質(zhì)鹽溶解度，從而降低電池性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)中鋰離子電池存在的問題，本發(fā)明的目的是在于提供一種在高、低 溫下具有穩(wěn)定物化性能的鋰離子電解液，使鋰離子電池能在_60°C~70°C溫度環(huán)境下穩(wěn)定 工作。
[0004] 為了實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種鋰離子電池電解液，由電解質(zhì)鋰 鹽、溶劑和高溫成膜添加劑組成，所述的溶劑由腈類溶劑和/或酯類溶劑與寬溫域共溶劑 按質(zhì)量百分比50~99. 9% :0. 1~50%組成；所述的寬溫域共溶劑為醚類化合物和/或含 硝基的烷烴化合物。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案通過在現(xiàn)有的鋰離子電池有機溶劑電解液體系中添加適量的 醚類化合物和/或含硝基的烷烴類化合物作為共溶劑，有效改變了現(xiàn)有有機溶劑體系電解 液的熔點、沸點及介電常數(shù)等物化性質(zhì)，使電解液的高溫穩(wěn)定性提高，且在低溫下仍具有較 高導電性；同時在電解液中加入高溫成膜添加劑，在鋰電池負極形成在高溫下較為穩(wěn)定的 SEI膜，能阻止溶劑在石墨負極被還原，拓寬了鋰離子電池應(yīng)用溫度范圍。
[0006] 本發(fā)明的鋰離子電池電解液還包括以下優(yōu)選方案：
[0007] 優(yōu)選的鋰離子電池電解液中，寬溫域共溶劑優(yōu)選為醚類化合物和含硝基的烷烴化 合物按質(zhì)量比1:1~2混合組成。同時以醚類化合物和含硝基的烷烴化合物作為寬溫域共 溶劑復配使用，能更好地改善電解液的熔點、粘度、沸點及介電常數(shù)等性質(zhì)，有利于提高鋰 離子電池的高、低溫穩(wěn)定性能。
[0008] 優(yōu)選的鋰離子電池電解液中，醚類化合物優(yōu)選為乙醚、二丙醚、二異丙醚、乙基丁 基醚、二丁醚、戊醚和丁基乙烯基醚中的至少一種。
[0009] 優(yōu)選的鋰離子電池電解液中，含硝基的烷烴化合物優(yōu)選為硝基甲烷、2-硝基丙烷、 1-硝基丁烷、2-硝基丁烷、1，1-二硝基乙烷和1，2-二硝基乙烷中的至少一種。
[0010] 優(yōu)選的鋰離子電池電解液中，腈類溶劑優(yōu)選為乙腈、丙腈、異丙腈、丁腈、丁二腈、 戊腈、戊二腈、己二腈、3-氯丙腈和3-甲氧基丙腈中的至少一種。
[0011] 優(yōu)選的鋰離子電池電解液，酯類溶劑優(yōu)選為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙 酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸 丁酯、乙酸戊酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯和戊酸丁酯中的至少一種。
[0012] 優(yōu)選的鋰離子電池電解液，電解質(zhì)鋰鹽優(yōu)選為LiBF4、LiPF6、LiAsF6、LiBOB、 LiODFB、LiCKM 和 LiTFSI 中的至少一種。
[0013] 優(yōu)選的鋰離子電池電解液中，高溫成膜添加劑在溶劑中的添加量為0. lwt. %~ 5wt. % 〇
[0014] 優(yōu)選的鋰離子電池電解液中，高溫成膜添加劑優(yōu)選為環(huán)狀亞硫酸化合物和/或硫 酸酯化合物。最優(yōu)選為3-氟代丙烷磺酸內(nèi)酯、亞硫酸乙二醇酯、1，3-丙烷磺酸內(nèi)酯、丙烯 基1，3-丙烷磺酸內(nèi)酯、硫酸乙二醇酯、亞硫酸丙烯酯、亞硫酸丁烯酯、硫酸丙烯酯、4-甲基 亞硫酸亞乙酯、4-甲基硫酸乙烯酯和甲烷二磺酸亞甲酯中的至少一種。
[0015] 相對現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)方案帶來的優(yōu)勢在于：本發(fā)明首次將醚類化合物和 /或短鏈含硝基的烷烴化合物添加在鋰離子電池專用的有機溶劑電解液體系中，能有效改 善有機溶劑電解液體系的熔點、沸點及導電性等性能，使其具有高、低溫穩(wěn)定性，同時在電 解液中加入高溫成膜添加劑，在鋰電池負極形成在高溫下較為穩(wěn)定的SEI膜，有效阻止溶 劑在石墨負極被還原，能在不降低鋰離子電性能的情況下，有效拓寬鋰離子電池工作溫域 范圍，使鋰離子電池能在-60~70°C下穩(wěn)定工作。
【具體實施方式】
[0016] 下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進一步詳細說明，但不得將這些實施例解釋為對本 發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍的限制。
[0017] 實施例1
[0018] 在碳酸乙烯酯（EC) +碳酸甲乙酯（EMC) = 1:1的溶劑中加入寬溫域共溶劑（丁醚 (BE) :2_硝基丙烷（2-NP) = 1:1 ;占溶劑總質(zhì)量的10% )制成混合溶劑，然后在混合溶劑 中添加2%的丙烯基-1，3-丙烷磺酸內(nèi)酯（PES)，并溶入1.0 M六氟磷酸鋰（LiPF6)，制得到 1.0 M LiPFy(EC+EMC+BE+2-NP+PES)鋰離子電池用電解液，用電導率儀測試其電導率，并與 LOM LiPFy(EC+EMC)電解液電導率進行比較，其結(jié)果如表1 :
[0019] 表1鋰離子電池在不同溫度下的導電性能
[0021] 采用此電解液制作的LiCo02/AG電池在_50°C，-40°C下放電容量分別為常溫放電 容量的68%及87%，高溫70°C存儲72h后放電容量保持率約為87%。具有良好的高低溫 性能。
[0022] 實施例2
[0023] 在碳酸乙烯酯（PC) +碳酸甲乙酯（EMC) = 1:1的溶劑中加入寬溫域共溶劑（二丙 醚（PE) : 2-硝基丙烷（2-NP) = 1:1 ;占溶劑總質(zhì)量的0. 1 % )制成混合溶劑，然后在混合溶 劑中添加0. 1%的1，3-丙烷磺酸內(nèi)酯（PS)及1%的3-氟代丙烷磺酸內(nèi)酯（FPS)，并溶入 1.0 M六氟磷酸鋰（LiPF6)，制得到1.0 M LiPFy(PC+EMC+BE+2-NP+PES)鋰離子電池用電解 液，用電導率儀測試其電導率，并與1.0M LiPFy(EC+EMC)電解液電導率進行比較，其結(jié)果 如表2 :
[0024] 表2鋰離子電池在不同溫度下的導電性能
[0026] 采用此電解液制作的LiCoO2AG電池在_50°C，-40°C下放電容量分別為常溫放電 容量的72%及85%，高溫70°C存儲72h后放電容量保持率約為87. 4%，70°C下IC循環(huán)300 圈后電池容量保持率為83. 1%，具有非常良好的高低溫性能。
[0027] 實施例3
[0028] 在碳酸乙烯酯（EC)+乙腈（AN)