锂离子动力电池复合电解液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种锂离子动力电池复合电解液及其制备方法。

背景技术

目前，钛酸锂电池中普遍存在着电池高温胀气问题，致使其循环性能衰减加快，因而制约了它在动力及储能领域中的大规模应用。引起钛酸锂高温产气的重要原因之一是由于材料自身的催化作用诱导电解液中的有机溶剂发生化学分解反应产生大量气体，即，LiPF6容易发生分解生成氢氟酸，碳酸酯类溶剂在大量氢氟酸的存在下，更容易发生化学分解生成各种气体。因此，从电解液角度出发改善钛酸锂电池在长期使用和高温环境下的胀气问题成为众多研究者关注的焦点。

发明内容

本发明提供了一种锂离子动力电池复合电解液及其制备方法，可以有效解决上述问题。

本发明是这样实现的：

一种锂离子动力电池复合电解液的制备方法，包括：

提供预处理后的有机溶剂，其中，所述有机溶剂包括：25～30份重量的碳酸二甲酯、10～13份重量的碳酸丙烯酯、30～35份重量的碳酸乙烯酯；

将所述有机溶剂均匀混合形成混合溶剂；

将精制后的锂盐加入到所述混合溶剂中均匀混合，其中，所述锂盐包括15～20份重量的六氟磷酸锂和4～7份重量的双草酸硼酸锂；

将添加剂加入到上述溶液中均匀混合，其中，所述添加剂包括2～3份重量的三(三甲基硅烷)硼酸酯、0.1～0.5份重量的MFE-5乙烯基酯树脂以及0.01～0.05份重量的聚醋酸乙烯酯。

本发明进一步提供一种锂离子动力电池复合电解液，包括：25～30份重量的碳酸二甲酯、10～13份重量的碳酸丙烯酯、30～35份重量的碳酸乙烯酯、15～20份重量的六氟磷酸锂、4～7份重量的双草酸硼酸锂、2～3份重量的三(三甲基硅烷)硼酸酯、0.1～0.5份重量的MFE-5乙烯基酯树脂以及0.01～0.05份重量的聚醋酸乙烯酯。

本发明进一步提供一种锂离子动力电池复合电解液，由25～30份重量的碳酸二甲酯、10～13份重量的碳酸丙烯酯、30～35份重量的碳酸乙烯酯、15～20份重量的六氟磷酸锂、4～7份重量的双草酸硼酸锂、2～3份重量的三(三甲基硅烷)硼酸酯、0.1～0.5份重量的MFE-5乙烯基酯树脂以及0.01～0.05份重量的聚醋酸乙烯酯组成。

本发明的有益效果是：本发明通过有机溶剂的种类及其比例的优化，可显著提高电解液的稳定性，减少了发生胀气形变的可能。本发明通过所述六氟磷酸锂以及所述双草酸硼酸锂的比例调整还可以进一步有效减弱六氟磷酸锂对有机溶剂在钛酸锂负极上还原分解的作用，进一步减弱了有机溶剂的分解产气。通过添加剂的添加还可以在钛酸锂负极表面形成稳定保护层。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例提供的锂离子动力电池复合电解液的制备方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参见图1所示，本发明提供一种锂离子动力电池复合电解液的制备方法，包括：

提供预处理后的有机溶剂，其中，所述有机溶剂包括：25～30份重量的碳酸二甲酯、10～13份重量的碳酸丙烯酯、30～35份重量的碳酸乙烯酯；

将所述有机溶剂均匀混合形成混合溶剂；

将精制后的锂盐加入到所述混合溶剂中均匀混合，其中，所述锂盐包括15～20份重量的六氟磷酸锂和4～7份重量的双草酸硼酸锂；

将添加剂加入到上述溶液中均匀混合，其中，所述添加剂包括2～3份重量的三(三甲基硅烷)硼酸酯、0.1～0.5份重量的MFE-5乙烯基酯树脂以及0.01～0.05份重量的聚醋酸乙烯酯。

作为进一步改进的，所述有机溶剂包括：28～30份重量的碳酸二甲酯、11～12份重量的碳酸丙烯酯、30～32份重量的碳酸乙烯酯。通过有机溶剂的种类及其比例的优化，可显著提高电解液的稳定性，减少了发生胀气形变的可能。

作为进一步改进的，所述锂盐包括16～18份重量的六氟磷酸锂和5～6份重量的双草酸硼酸锂。实验表明，当六氟磷酸锂和双草酸硼酸锂的比例控制在3:1左右时，可最大限度减弱六氟磷酸锂对有机溶剂在钛酸锂负极上还原分解的作用。在其中一个实施例中，所述锂盐包括16.5份重量的六氟磷酸锂和5.5份重量的双草酸硼酸锂,从而使电池膨胀率控制在5％以内。

作为进一步改进的，所述添加剂包括2.5份重量的三(三甲基硅烷)硼酸酯、0.2～0.3份重量的MFE-5乙烯基酯树脂以及0.02～0.03份重量的聚醋酸乙烯酯。所述三(三甲基硅烷)硼酸酯及MFE-5乙烯基酯树脂用于在初次充放电时对负极形成稳定的保护层。所述聚醋酸乙烯酯用于改善MFE-5乙烯基酯树脂使MFE-5乙烯基酯树脂的固化线收缩率接近于零。

本发明实施例进一步提供一种锂离子动力电池复合电解液，包括：25～30份重量的碳酸二甲酯、10～13份重量的碳酸丙烯酯、30～35份重量的碳酸乙烯酯、15～20份重量的六氟磷酸锂、4～7份重量的双草酸硼酸锂、2～3份重量的三(三甲基硅烷)硼酸酯、0.1～0.5份重量的MFE-5乙烯基酯树脂以及0.01～0.05份重量的聚醋酸乙烯酯。

本发明实施例进一步提供一种锂离子动力电池复合电解液，由25～30份重量的碳酸二甲酯、10～13份重量的碳酸丙烯酯、30～35份重量的碳酸乙烯酯、15～20份重量的六氟磷酸锂、4～7份重量的双草酸硼酸锂、2～3份重量的三(三甲基硅烷)硼酸酯、0.1～0.5份重量的MFE-5乙烯基酯树脂以及0.01～0.05份重量的聚醋酸乙烯酯组成。

实施例1：

提供预处理后的有机溶剂，其中，所述有机溶剂包括：28份重量的碳酸二甲酯、11份重量的碳酸丙烯酯、32份重量的碳酸乙烯酯；将所述有机溶剂注入混合器中均匀混合形成混合溶剂；将精制后的锂盐加入到所述混合溶剂中均匀混合，其中，所述锂盐包括16.5份重量的六氟磷酸锂和5.5份重量的双草酸硼酸锂注入混合器中；将添加剂加入到混合器中均匀混合，其中，所述添加剂包括2.5份重量的三(三甲基硅烷)硼酸酯、0.2份重量的MFE-5乙烯基酯树脂以及0.02份重量的聚醋酸乙烯酯，物料中混合器中充分溶解、混合、配置成复合电解液、经过检验合格后，产品管制入库。

实施例2：

与实施例1基本相同，不同之处在于：所述锂盐包括15份重量的六氟磷酸锂和4份重量的双草酸硼酸锂注入混合器中。

实施例2：

与实施例1基本相同，不同之处在于：所述锂盐包括20份重量的六氟磷酸锂和7份重量的双草酸硼酸锂注入混合器中。

对比例1：与实施例1基本相同，不同之处在于：所述锂盐包括12份重量的六氟磷酸锂和3份重量的双草酸硼酸锂注入混合器中。

对比例2：与实施例1基本相同，不同之处在于：所述锂盐包括22份重量的六氟磷酸锂和8份重量的双草酸硼酸锂注入混合器中。

测试例：取各实施例和对比例的电解液所对应的3个电池，记录其初始厚度后，进行100次5C充放电测试记录初始容量及最终容量以及最终厚度，计算其电池膨胀率及容量保持率(取平均值)，如表1所示。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。