一種適用于低溫環(huán)境放電的鋰離子二次電池電解液的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，涉及一種適用于低溫環(huán)境放電的鋰離子二次電池電解液。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著鋰離子電池應(yīng)用的迅速發(fā)展，鋰電池技術(shù)正在進(jìn)一步深入到軍用、航空等技術(shù)領(lǐng)域，這些領(lǐng)域要求鋰離子電池的低溫使用范圍在-40°C以下，目前商品化的鋰離子電池已經(jīng)很難滿足要求，主要原因之一就是低溫環(huán)境下電解液部分溶劑凝固，鋰在電極和電解液界面間擴(kuò)散和電荷移動(dòng)緩慢，導(dǎo)致導(dǎo)電率低，同時(shí)在低溫環(huán)境下電解液對(duì)隔膜的浸潤(rùn)性以及鋰離子對(duì)隔膜的穿透性差。
[0003]目前常用的電解液其凝固點(diǎn)在-30°C，性能遠(yuǎn)不能滿足軍工、航空等低溫領(lǐng)域的實(shí)際要求，電解液在實(shí)際生產(chǎn)過程中各組分比例沒經(jīng)過系列優(yōu)化，存在適用范圍小、浸潤(rùn)性較差、低溫放電性能差、循環(huán)性能差的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種適用于低溫環(huán)境放電的鋰離子二次電池電解液，以克服目前現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種適用于低溫環(huán)境放電的鋰離子二次電池電解液，包括電解質(zhì)、主溶劑和添加劑，將主溶劑和添加劑的混合物命名為組分一，所述主溶劑包括相對(duì)于組分一重量百分比的碳酸二甲酯(DMC) 1.0%?20.0%、碳酸乙烯酯(EC ) 1.0%?20.0%、乙酸乙酯(EA ) 25.0%?35.0%和1-4-丁二酯(GBL)25.0%?35.0%，所述添加劑包括相對(duì)于組分一重量百分比的亞硫酸乙烯酯(ES ) I %?3%、碳酸亞乙烯酯(VC) I %?3%、I，3-丙烷磺內(nèi)酯(PS ) 0.5%?2.0%、苯甲醚0.1 %?
0.5%,氟代碳酸乙烯酯(FEC)0.5%?2.0%、N，N-二甲基三氟乙酰(DTA)I.0%?2.0%、2，2-二苯丙烷0.4%?2.0%和己二腈0.1%?0.5%，所述電解質(zhì)包括相對(duì)于組分一摩爾濃度的六氟磷酸鋰(LiPF6)0.6?I.0mol/L和二草酸硼酸鋰(LiBOB)0.3?0.7 mol/L。
[0006]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的電解液組裝成鋰離子二次電池，在-40°C環(huán)境下以0.2C倍率放電可放出常溫容量的80%以上，且性能穩(wěn)定，0.5C倍率充放電循環(huán)壽命可達(dá)到1500次容量保持率可達(dá)70%以上，同時(shí)電解液溶劑采用四元體系，可以應(yīng)用于多種正極材料體系，如:鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、磷酸鐵鋰，也可以應(yīng)用于多種負(fù)極材料體系，如:人造石墨、天然石墨、硅碳負(fù)極材料，擴(kuò)大了電解液的使用范圍。
【具體實(shí)施方式】
[0007]下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0008]實(shí)施例1:
一種適用于低溫環(huán)境放電的鋰離子二次電池電解液，包括電解質(zhì)、主溶劑和添加劑，將主溶劑和添加劑的混合物命名為組分一，所述主溶劑包括相對(duì)于組分一重量百分比的碳酸二甲酯(DMC) 10.0%、碳酸乙烯酯(EC) 20.0%、乙酸乙酯(EA) 35.0%和 1-4-丁二酯(GBL) 25.0%，所述添加劑包括相對(duì)于組分一重量百分比的亞硫酸乙烯酯(ES)3%、碳酸亞乙烯酯(VC)1%、I，3-丙烷磺內(nèi)酯(PS) 2%、苯甲醚0.5%、氟代碳酸乙烯酯(FEC)2.0%、N，N-二甲基三氟乙酰(DTA)1.0%、2,2-二苯丙烷0.4%和己二腈0.1%，所述電解質(zhì)包括相對(duì)于組分一摩爾濃度的六氟磷酸鋰(LiPF6)0.6/L和二草酸硼酸鋰(LiBOB)0.7 /L0
[0009]實(shí)施例2:
一種適用于低溫環(huán)境放電的鋰離子二次電池電解液，包括電解質(zhì)、主溶劑和添加劑，將主溶劑和添加劑的混合物命名為組分一，所述主溶劑包括相對(duì)于組分一重量百分比的碳酸二甲酯(DMC)13%、碳酸乙烯酯(EC)14%、乙酸乙酯(EA)32%和1-4-丁二酯(GBL)32%，所述添加劑包括相對(duì)于組分一重量百分比的亞硫酸乙烯酯(ES)2%、碳酸亞乙烯酯(VC)2%、1，3-丙烷磺內(nèi)酯(PS)1.2%、苯甲醚0.3%、氟代碳酸乙烯酯(FEC)l.0%、Ν，Ν-二甲基三氟乙酰(DTA)
1.2%、2，2-二苯丙烷1.0%和己二腈0.3%，所述電解質(zhì)包括相對(duì)于組分一摩爾濃度的六氟磷酸鋰(LiPF6)0.8mol/L和二草酸硼酸鋰(LiBOB)0.5 mol/L。
[0010]實(shí)施例3:
一種適用于低溫環(huán)境放電的鋰離子二次電池電解液，包括電解質(zhì)、主溶劑和添加劑，將主溶劑和添加劑的混合物命名為組分一，所述主溶劑包括相對(duì)于組分一重量百分比的碳酸二甲酯(DMC) 20.0%、碳酸乙烯酯(EC) 10.0%、乙酸乙酯(EA) 25.0%和 1-4-丁二酯(GBL) 35.0%，所述添加劑包括相對(duì)于組分一重量百分比的亞硫酸乙烯酯(ES)1%、碳酸亞乙烯酯(VC)3%、I，3-丙烷磺內(nèi)酯(PS)0.5%、苯甲醚0.5%、氟代碳酸乙烯酯(FEC)0.5%、N，N-二甲基三氟乙酰(DTA)2.0%、2，2-二苯丙烷2.0%和己二腈0.5%，所述電解質(zhì)包括相對(duì)于組分一摩爾濃度的六氟磷酸鋰(LiPF6)l.0mol/L和二草酸硼酸鋰(LiBOB)0.3 mol/L。
[0011 ]電解液的配置過程如下:
按照配方要求，主溶劑和添加劑按照質(zhì)量百比按照配方配置成混合溶液，記錄體積為VI，鋰鹽按照摩爾體積比加入，先按配方要求將要加入的鋰鹽通過摩爾濃度和密度換算成質(zhì)量；
先將主溶劑精餾，目的為去除雜質(zhì)和提純?nèi)缓蠓謩e通過管道打計(jì)量罐中，計(jì)量罐自身具有計(jì)量重量的功能；
通過計(jì)量罐按照重量比分別依次將碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙烯酯(EC)、乙酸乙酯(EA)、1-4-丁二酯(GBL)加入到反應(yīng)釜中，加入此三種主溶劑后在常溫下攪拌0.5至I小時(shí)，在此攪拌過程中整個(gè)過程中需要?dú)鍤?純度大于99.999%)保護(hù)，保護(hù)氣壓為1.02?1.08MPa，監(jiān)控水含量，水含量應(yīng)該低于I Oppm ；
通過計(jì)量罐將六氟磷酸鋰加入到反應(yīng)釜中，攪拌I小時(shí)，再加入二草酸硼酸鋰(LIBOB)攪拌1.5-2.5小時(shí)，反應(yīng)過程中保護(hù)氣壓為1.02-1.08MPa，監(jiān)控水和氫氟酸含量，水含量低于10卩卩111，氫氟酸(冊(cè))含量低于2(^卩111;
通過計(jì)量罐按照重量比分別依次將亞硫酸乙烯酯(ES)、碳酸亞乙烯酯(VC)、1，3-丙烷磺內(nèi)酯(PS)、苯甲醚、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、(N，N-二甲基三氟乙酰)DTA、2，2-二苯丙烷、己二腈加入到反應(yīng)釜中，攪拌0.5-2小時(shí)，反應(yīng)過程中保護(hù)氣壓為1.02?1.08MPa，監(jiān)控水和氫氟酸含量，水含量低于1ppm，氫氟酸(HF)含量低于20ppm;
最后將配成的電解液注入電芯內(nèi)部即可。
[0012]綜上所述，借助于本發(fā)明的上述技術(shù)方案，本發(fā)明的電解液組裝成鋰離子二次電池，在-40 °C環(huán)境下以0.2C倍率放電可放出常溫容量的80%以上，且性能穩(wěn)定，0.5C倍率充放電循環(huán)壽命可達(dá)到1500次容量保持率可達(dá)70%以上，同時(shí)電解液溶劑采用四元體系，可以應(yīng)用于多種正極材料體系，如:鈷酸鋰、磷酸鐵鋰，也可以應(yīng)用于多種負(fù)極材料體系，如:人造石墨和少量的天然石墨，擴(kuò)大了電解液的使用范圍。
[0013]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，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(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適用于低溫環(huán)境放電的鋰離子二次電池電解液，其特征在于，包括電解質(zhì)、主溶劑和添加劑，將主溶劑和添加劑的混合物命名為組分一，所述主溶劑包括相對(duì)于組分一重量百分比的碳酸二甲酯(DMC)1.0%?20.0%、碳酸乙烯酯(EC)1.0%?20.0%、乙酸乙酯(EA)25.0%?35.0%和1-4-丁二酯(GBL)25.0%?35.0%，所述添加劑包括相對(duì)于組分一重量百分比的亞硫酸乙烯酯化3)1%?3%、碳酸亞乙烯酯(￥01%?3%、1，3-丙烷磺內(nèi)酯(？3)0.5%?2.0%、苯甲醚0.1%?0.5%、氟代碳酸乙烯酯(FEC)0.5%?2.0%、N，N-二甲基三氟乙酰(DTA)1.0%?2.0%、2，2-二苯丙烷0.4%?2.0%和己二腈0.1%?0.5%，所述電解質(zhì)包括相對(duì)于組分一摩爾濃度的六氟磷酸鋰(LiPF6)0.6?1.0mol/L和二草酸硼酸鋰(LiBOB)0.3?0.7 mol/L0
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于低溫環(huán)境放電的鋰離子二次電池電解液，本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的電解液組裝成鋰離子二次電池，在-40℃環(huán)境下以0.2C倍率放電可放出常溫容量的80%以上，且性能穩(wěn)定，0.5C倍率充放電循環(huán)壽命可達(dá)到1500次容量保持率可達(dá)70%以上，同時(shí)電解液溶劑采用四元體系，可以應(yīng)用于多種正極材料體系，也可以應(yīng)用于多種負(fù)極材料體系，擴(kuò)大了電解液的使用范圍。
【IPC分類】H01M10/0567, H01M10/0569
【公開號(hào)】CN105633463
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610009280
【發(fā)明人】李斌, 胡林
【申請(qǐng)人】九江迅通新能源科技有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2016年1月8日