一种新型的锂离子电池电解液转让专利
申请号 : CN200810026705.5
文献号 : CN100583545C
文献日 : 2010-01-20
发明人 : 陈柏源 , 姜宁林 , 侯涛
申请人 : 东莞市杉杉电池材料有限公司
摘要 :
权利要求 :
1、一种锂离子电池电解液，其特征在于：以下列重量百分比的原料制成： 有机溶剂 75％～85％ 锂盐 10％～15％ 添加剂 5％～10％ 其中所使用的有机溶剂包括有乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、甲基乙基碳酸酯、乙酸乙酯的任意一种或两种以上混合物； 锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂； 添加剂为碳酸亚乙烯酯、环己基苯、丙烷磺酸内酯中的一种或两种，然后再加入一种或一种以上的氟代有机化合物； 上述氟代有机化合物的结构简式表示为： 上式中R1和R2可以是氢原子、苯基、烷基、卤代苯基、卤代烷基或碳原子数在10以内的直链烷烃，而且烷烃上的氢原子可以被F原子全部或部分取代，碳链的长度在2～14之间。
2、 根据权利要求1所述的一种锂离子电池电解液，其特征在于： 所述的添加剂中加入的氟代有机化合物的碳链长度在2〜6之间。
3、 根据权利要求1所述的一种锂离子电池电解液，其特征在于：在充氩气的手套箱中，其中，氩气中的水分含量小于10ppm，按权 利要求1所述量将有机溶剂中含有的各化合物按1:1:1的比例， 浓度为1M的锂盐六氟磷酸锂；添加剂碳酸亚乙烯酯、丙烷磺酸内 酯、氟代有机化合物、按任意比例混合；将上述各原料依次加入， 充分搅拌均匀，即得到锂离子电池电解液。
说明书 :
一种锂离子电池电解液
技术领域：
本发明涉及电池电解液技术领域，特别涉及含有添加剂的一种新 型的锂离子电池电解液。 背景技术：
锂离子电池所使用的电解液主要有三部分组成，分别是有机溶 剂、锂盐、添加剂。常见的有机溶剂通常为：乙烯碳酸酯（EC)， 此种有机溶剂因其能够成表面膜和较高的介电常数被广泛的使用在 电解液中，丙烯碳酸酯(PC)，具有较好的低温性能，但是环状结构 上的甲基能够破坏碳负极的层状结构，在实际的使用中需配合其它
有机溶剂和添加剂使用，二甲基碳酸酯（DMC)、 二乙基碳酸酯
(DEC)和甲基乙基碳酸酯（EMC)等直链状的有机溶剂因其较满 意的粘度等使得成为有机溶剂的共溶剂，r-丁内酯（GBL)、乙酸乙 酯（EA)等一些羧酸酯也有较好的性能，常常作为共溶剂使用。锂 盐可以是六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂等，其中尤以六氟磷 酸锂的性能最为优异，也是商业化锂离子电池常使用的锂盐。有机 溶剂和锂盐能够满足电池的最基本需要，但是在滥用等恶劣条件下 使用时，必须加入添加剂来保护锂离子电池的正负极。常见的一些 添加剂如：碳酸亚乙烯酯（VC)、环己基苯（CHB)、丙垸磺酸内酯 (PS)等。VC能够在碳负极表面成良好的SEI膜，但是在高温条件下有可能被溶解，CHB是良好的过充保护添加剂，但是能够使电池 在循环过程中容量衰减，PS能成良好的SEI模，具有耐高温的性能， 还有许多其它种类繁多的添加剂，因其在对电池性能方面不能够兼 备所有功能，因此在使用过程中根据电池的使用环境和使用条件而 有目的的选择性加入，但仅靠目前的添加剂仍不能满足锂离子电池 各种性能的要求。 发明内容：
本发明的一个目的就是在优选现有的有机溶剂基础上，加入一
种或一种以上的氟代有机化合物作为添加剂来改善电解液对锂离子
电池隔膜的浸润效果，本发明的另外一个目的就是在原有添加剂的
基础上再优选氟代有机化合物与其任意比例混合作为多功能添加剂
来改善锂离子电池的多种性能。
为实现上述目的，本发明的采用以下重量百分比的原料制备锂离 子电池电解液：
有机溶剂 75%〜85% 锂盐 10%〜15% 添加剂 5%〜10% 其中所使用的有机溶剂包括有乙烯碳酸酯(EC)、丙烯碳酸酯(PC) 二甲基碳酸酯（DMC)、 二乙基碳酸酯（DEC)、甲基乙基碳酸酯 (EMC)、乙酸乙酯（EA)的任意一种或两种以上混合物； 锂盐可以是六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂等，其中尤以六 氟磷酸锂的性能最为优异，也是商业化锂离子电池常使用的锂盐，因此，优选为六氟磷酸锂；
由于含氟功能团对于锂离子电池电解液性能的改善具有无法取 代的地位，因此，在使用原有添加剂碳酸亚乙烯酯（VC)、环己基
苯（CHB)、丙烷磺酸内酯（PS) —种或两种的基础上再加入一种或 一种以上的氟代有机化合物来充分发挥电解液的性能。
上述氟代有机化合物的结构简式表示为：
-R2
上式中&和R2可以是氢原子、苯基、垸基、卤代苯基、卤代烷
基或碳原子数在10以内的直链垸烃，而且垸烃上的氢原子可以被F 原子全部或部分取代。碳链的长度可以是2〜14之间，但是根据使 用效果可以认为是2〜6之间为最佳值。
在充氩气的手套箱中（H2O<10ppm),按上述量将各有机溶剂按 1: 1: l的比例，浓度为1M的锂盐六氟磷酸锂（LiPF6)，添加剂为 碳酸亚乙烯酯（VC)，丙烷磺酸内酯（PS)，氟代有机化合物，按任 意比例混合，将上述各原料依次加入，充分搅拌均匀，即得到本发 明的锂离子电池电解液。
本发明的优点及积极效果是：在普通的锂离子电池电解液中加 入含有氟代有机化合物的添加剂，并且含有氟代的有机化合物添加 剂的加入量为锂离子电池电解液总量的5%〜10%，使用本发明所述
的锂离子电池电解液，电池的放电容量和平台效率都能够得到明显 的提高，同时电池自身的内阻也有一定程度的降低，所测定的电池数据都能够有很好的一致性。此外，使用此锂离子电池电解液能够 使得电池低温放电性能得到明显的提高，同时也能兼顾电池的高温 放电性能的提高。 具体实施方式：
为了更好的描述本发明，下面通过实施例来具体说明： 实施例1
在充氩气的手套箱中（H2O<10ppm)，将各有机溶剂按比例EC :DEC : DMC=1 :1:1，占总重量的77.5%;锂盐为六氟磷酸锂
(LiPF6),其浓度为1M，占总重量的12.5%;添加剂为碳酸亚乙烯酯 (VC),占总重量的4%，丙烷磺酸内酯（PS),占总重量的5%,
对氟甲基苯，占总重量的1%;将上述各原料依次加入，充分搅拌均
匀，即得到本发明的锂离子电池电解液。
实施例2
在充氩气的手套箱中（H2O<10ppm)，将各有机溶剂按比例EC :DEC : EA=l :1:1，占总重量的82.5%;锂盐为六氟磷酸锂
(LiPF6)，其浓度为1M，占总重量的12.5%;添加剂为碳酸亚乙烯酯 (VC)，占总重量的4%，三氟乙基苯，占总重量的1%，将上述各
原料依次加入，充分搅拌均匀，即得到本发明的锂离子电池电解液。
实施例3
在充氩气的手套箱中（H2O<10ppm)，将各有机溶剂按比例EC :DEC : EMC =1:1:1，占总重量的81.5%;锂盐为六氟磷酸锂 (LiPF6)，其浓度为1M，占总重量的12.5%;添加剂为碳酸亚乙烯酯（VC)，占总重量的2%，全氟乙烷，占总重量的3%,丙烷磺酸 内酯（PS),占总重量的1%，将上述量的各原料依次加入，充分搅 拌均匀，即得到本发明的锂离子电池电解液。 结果对比-
将A、 B各称取100克分别置于两个氟化瓶中，其中A为加入 不含氟添加剂的电池电解液对比样，B为本发明添加3%全氟乙烷的 电池电解液，分别用两种电解液制备成钢壳电池，按照一定的电池 预充、化成制度，得到如下的数据：
表1:含有氟添加剂的电解液与不含氟添加剂电解液所测得的容量之 间的比较