CN109546221B - 一种宽温放电的锂离子电池电解液 - Google Patents
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Abstract
本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种宽温放电的锂离子电池电解液。所述电解液由电解质锂盐、有机溶剂、添加剂组成，其中电解质锂盐为双草酸硼酸锂LiBOB、四氟硼酸锂LiPF6和LiBETI按质量比1:3:2混合组成。本发明使用复合电解液双草酸硼酸锂LiBOB、四氟硼酸锂LiPF6和LiBETI、并辅以耐高温和耐低温的电解液添加剂及有机溶剂，使制备得到的电池在‑55℃至95℃温度区间内都具备良好的放电效果。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种宽温放电的锂离子电池电解液。
背景技术
“锂电池”是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。自从20世纪90年代锂离子电池商业化使用以来，便以其比能量高、电池电压高、工作温度范围宽、储存寿命长、无记忆效应、自放电率小、可快速充放电等优点而迅速发展起来，目前，锂离子电池已经广泛应用于手机、笔记本电脑、数码相机等电子产品中，还作为动力型电池逐渐在电动自行车、航模、电动汽车上得到广泛应用。随着锂离子电池应用领域的拓展，对于电池性能的要求也不断提高，近年来，一些工业领域对锂电池的耐受温度要求逐渐提高，因此如何提高超低温及超高温下锂电池的性能，生产具有宽温特性的锂离子电池，成为锂离子电池领域重要的研究方向之一。
目前市售电解液，其溶剂多为碳酸酯类混合物，电解质锂盐主要为LiPF6，但LiPF6受热易分解，不具有耐高温特性，因此仅仅使用LiPF6作为电解液的锂电池通常无法适应高温环境。但LiPF6具有优良的耐低温特性，因此本发明使用复合电解液双草酸硼酸锂LiBOB、四氟硼酸锂LiPF6和LiBETI、并辅以耐高温和耐低温的电解液添加剂及有机溶剂，使制备得到的电池在-55℃至95℃温度区间内都具备良好的放电效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种宽温放电的锂离子电池电解液，通过改变有机锂盐种类和配比，并且在电解液中按比例添加有机溶剂和添加剂，在锂离子电池首次充电时，形成稳定、致密、有韧性的SEI膜，并且添加剂中含有的有机硅化合物R4Si会与电解液中的HF进而水发生反应，避免他们与SEI膜发生危害负极性能的副反应。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种宽温放电的锂离子电池电解液，所述电解液由电解质锂盐、有机溶剂、添加剂组成，其中电解质锂盐为双草酸硼酸锂LiBOB、四氟硼酸锂LiPF6和LiBETI按质量比1:3:2混合组成。
所述有机溶剂包括以下质量份原料：碳酸二乙酯DEC 1-3份、碳酸二甲酯DMC 1-3份、氟代碳酸乙烯酯FEC 2-6份、碳酸丙烯酯PC 1-3份。
所述添加剂包括以下质量份原料：包括碳酸亚乙烯酯VC 5-10份、有机硅化合物R4Si 3-6份、苯基缩水甘油醚1-3份、乙二醇二缩水甘油醚 1-3份、新戊二醇二缩水甘油醚1-3份、苯甲醚1-3份。
有机溶剂与电解质锂盐按质量比1:1-1:2混合。
添加剂与电解质锂盐按质量比1:4-1:6混合。
本发明的优点在于：
（1）本发明以双草酸硼酸锂LiBOB、四氟硼酸锂LiPF6和LiBETI按质量比1:3:2配比组成电解液，不仅结局了单一LiPF6无法耐高温的缺陷，同时LiBETI可以与LiBOB和LiPF6混合添加达到宽温放电的效果。
（2）本发明添加剂中的苯基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚和苯甲醚的加入可以使电解液的粘度降低，从而防止低温下PC由于粘度增大，导致的导电率降低现象。
（3）本发明在电解质添加液中加入不饱和化合物VC，容易在负极上被还原，参与形成保护膜SEI，得到的膜其离子通透性好，并且电子绝缘性好，有利于锂离子在充放电过程中进出负极，但负极上的电子不能接触到溶剂分子，提高了倍率性能并且也提高了存储、低温放电和高温充放电等多方面的性能。
具体实施方式
为进一步公开而不是限制本发明，以下结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
（1）电解质锂盐的制备：将双草酸硼酸锂LiBOB、四氟硼酸锂LiPF6和LiBETI按质量比1:3:2混合。
（2）有机溶剂制备：将碳酸二乙酯DEC 1份、碳酸二甲酯DMC 1份、氟代碳酸乙烯酯FEC 2份、碳酸丙烯酯PC 1份混合均匀。
（3）添加剂制备：将碳酸亚乙烯酯VC 5份、有机硅化合物R4Si 3份、苯基缩水甘油醚1份、乙二醇二缩水甘油醚 1份、新戊二醇二缩水甘油醚 1份、苯甲醚1份混合均匀。
（4）将有机溶剂与电解质锂盐按质量比1:1混合均匀后，再按电解质锂盐质量的1/4加入步骤（3）制备得到的添加剂，混合摇匀后，静置24h。
实施例2
（1）电解质锂盐的制备：将双草酸硼酸锂LiBOB、四氟硼酸锂LiPF6和LiBETI按质量比1:3:2混合。
（2）有机溶剂制备：将碳酸二乙酯DEC 1份、碳酸二甲酯DMC 2份、氟代碳酸乙烯酯FEC 4份、碳酸丙烯酯PC 1份混合均匀。
（3）添加剂制备：将碳酸亚乙烯酯VC 7份、有机硅化合物R4Si 4份、苯基缩水甘油醚1份、乙二醇二缩水甘油醚 3份、新戊二醇二缩水甘油醚 3份、苯甲醚1份混合均匀。
（4）将有机溶剂与电解质锂盐按质量比1:2混合均匀后，再按电解质锂盐质量的1/4加入步骤（3）制备得到的添加剂，混合摇匀后，静置24h。
实施例3
（1）电解质锂盐的制备：将双草酸硼酸锂LiBOB、四氟硼酸锂LiPF6和LiBETI按质量比1:3:2混合。
（2）有机溶剂制备：将碳酸二乙酯DEC 3份、碳酸二甲酯DMC 1份、氟代碳酸乙烯酯FEC 6份、碳酸丙烯酯PC 3份混合均匀。
（3）添加剂制备：将碳酸亚乙烯酯VC 10份、有机硅化合物R4Si 6份、苯基缩水甘油醚3份、乙二醇二缩水甘油醚 1份、新戊二醇二缩水甘油醚 1份、苯甲醚3份混合均匀。
（4）将有机溶剂与电解质锂盐按质量比1:2混合均匀后，再按电解质锂盐质量的1/6加入步骤（3）制备得到的添加剂，混合摇匀后，静置24h。
将实施例1-3制备得到的电解液按照常规电池制作工艺注入到自制方形软包装电池中，其中电池正极为90wt%的LiFePO4，和10wt%的导电炭黑，负极为人造石墨，容量为5Ah，对不同温度下电池的0.3C放电容量保持率进行测试。结果显示见表1。
表1 实施例1-3电池性能测试结果
| 温度 | -55℃ | -20℃ | 0℃ | 25℃ | 55℃ | 95℃ |
| 实施例1 | 65% | 80% | 92% | 100% | 91% | 65% |
| 实施例2 | 73% | 85% | 93% | 100% | 92% | 72% |
| 实施例3 | 71% | 81% | 92% | 100% | 89% | 62% |
由表1可知，实施例1-3样品在室温（25℃）时，0.3C放电容量保持率为100%，在低温-55℃时0.3C放电容量保持率为65%-71%，在高温95℃时0.3C放电容量保持率为62%-72%，具有宽温放电的特点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (3)
1.一种宽温放电的锂离子电池电解液，其特征在于：所述电解液由电解质锂盐、有机溶剂、添加剂组成，其中电解质锂盐为双草酸硼酸锂LiBOB、六氟硼酸锂LiPF6和LiBETI按质量比1:3:2混合组成；所述有机溶剂包括以下质量份原料：碳酸二乙酯DEC 1-3份、碳酸二甲酯DMC 1-3份、氟代碳酸乙烯酯FEC 2-6份、碳酸丙烯酯PC 1-3份；所述添加剂包括以下质量份原料：包括碳酸亚乙烯酯VC 5-10份、有机硅化合物R4Si 3-6份、苯基缩水甘油醚1-3份、乙二醇二缩水甘油醚 1-3份、新戊二醇二缩水甘油醚 1-3份、苯甲醚1-3份。
2.根据权利要求1所述一种宽温放电的锂离子电池电解液，其特征在于，有机溶剂与电解质锂盐按质量比1:1-1:2混合。
3.根据权利要求1所述一种宽温放电的锂离子电池电解液，其特征在于，添加剂与电解质锂盐按质量比1:4-1:6混合。
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