專利名稱：一種鋰離子電池電解液和電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料化學(xué)領(lǐng)域及高能電池技術(shù)，具體是涉及一種鋰離子電池電解液及電池。
背景技術(shù)：
鋰離子電池電解液是電池的重要組成部分，在電池中承擔(dān)著正負極之間傳輸電荷的作用，它對電池的比容量、工作溫度范圍、循環(huán)效率及安全性能等至關(guān)重要。鋰離子電池電解液一般由高純有機溶劑、電解質(zhì)鋰鹽和必要的添加劑組成。有機溶劑是電解液的主體部分，與電解液的性能密切相關(guān)，一般由高介電常數(shù)溶劑與低粘度溶劑混合使用；常用電解質(zhì)鋰鹽有高氯酸鋰、六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰等，但從成本、安全性等多方面考慮，六氟磷酸鋰是商業(yè)化鋰離子電池采用的主要電解質(zhì)；添加劑的使用尚未商品化，但一直是有機電解液的研究熱點之一。
自1991年鋰離子電解液開發(fā)成功，鋰離子電池很快進入了筆記本電腦、手機等電子信息產(chǎn)品市場，并且逐步占據(jù)主導(dǎo)地位。目前鋰離子電池電解液產(chǎn)品技術(shù)也正處于進一步發(fā)展中。在鋰離子電池電解液研究和生產(chǎn)方面，國際上從事鋰離子電池專用電解液的研制和開發(fā)的公司主要集中在日本、德國、韓國、美國、加拿大等國家，以日本的電解液發(fā)展最快，市場份額最大。日本Matsushita公司生產(chǎn)的電池正負極LiCoO2/Li-C，所用電解液是LiPF6/EC(Ethylene Carbonate，碳酸乙烯酯)+DEC(Diethyl Carbonate，碳酸二乙酯)+共溶劑；A&T Battery公司生產(chǎn)的電池正負極是LiCoO2/Li-C，所用電解液是LiBF4/PC(polyesterCarbonate，聚碳酸酯)+EC+BLr-丁內(nèi)酯。國內(nèi)最常用電解液體系有EC+DMC(DimethylCarbonate，碳酸二甲酯)、EC+DEC、EC+DMC+EMC(Ethyl Methyl Carbonate，碳酸甲乙酯)、EC+DMC+DEC等。不同的電解液的使用條件不同，與電池正負極的相容性不同，分解電壓也不同。電解液組成為1mol/l LiPF6/EC+DMC+DEC+EMC，在性能上比普通電解液有更好的循環(huán)壽命、低溫性能和安全性能，能有效減少氣體產(chǎn)生，防止電池膨脹。EC/DEC、EC/DMC電解液體系的分解電壓是4.25V、5.10V。據(jù)Bellcore研究，LiPF6/EC+DMC與碳負極有良好的相容性，例如在LiC6/LiMnO4電池中，以LiPF6/EC+DMC為電解液，室溫下可穩(wěn)定到4.9V，55℃可穩(wěn)定到4.8V，其液相區(qū)為-20℃～130℃，突出優(yōu)點是使用溫度范圍廣，與碳負極的相容性好，安全指數(shù)高，有好的循環(huán)壽命與放電性能。目前國內(nèi)廣大電池生產(chǎn)廠商生產(chǎn)的電池正負極是LiCoO2/C，所用的電解液是1mol/l LiPF6/EC+DMC+EMC，其中EC∶DMC∶EMC質(zhì)量比為1∶1∶1。該體系雖具有較好的安全性能和循環(huán)壽命，但是對電池正負極活性材料比容量的發(fā)揮有一定的影響。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服目前廣泛使用的電解液的不足，提出一種能有效發(fā)揮活性物質(zhì)性能的電解液及含有該種電解液的鋰離子電池。
為了達到上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是一種鋰離子電池電解液，包括電解質(zhì)鹽和有機溶劑，所述有機溶劑包括碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯，其中各成分的重量含量為，碳酸甲乙酯25～40份、碳酸乙烯酯25～45份、碳酸二乙酯30～50份。
優(yōu)選的是，所述有機溶劑由碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯組成。
優(yōu)選的是，所述各成分的重量含量為，碳酸甲乙酯33.3份、碳酸乙烯酯33.3份、碳酸二乙酯33.3份。
本發(fā)明并提供含有上述電解液的鋰離子電池。
上述方案中所用到的EC是一種比較特殊的物質(zhì)，常溫下為無色晶體，它的密度1.41g/cm3，熔點37℃，沸點248℃，閃點160℃，溶于乙醇、水等，性能穩(wěn)定，堿性條件下能夠分解，與甲醇發(fā)生酯交換反應(yīng)生成DMC和乙二醇。EC在石墨負極表面不發(fā)生分解，是鋰離子電池電解液的基礎(chǔ)組分之一。
DEC，常溫下為無色液體，密度0.972g/cm3，熔點-43℃，沸點127℃，閃點33℃。
EMC，密度1.00g/cm3，熔點-55℃，沸點109℃，閃點23℃，相對于DEC、DMC等，熱穩(wěn)定性差，受熱或堿性條件下容易發(fā)生酯交換反應(yīng)，生成DEC和DMC。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，結(jié)合下面將要詳述的實施例，本發(fā)明有益的技術(shù)效果在于針對不同有機溶劑的各自物化特點，對溶劑進行組合，找到其中既能發(fā)揮各自優(yōu)點又能相互抑止各自缺點的配比，使活性物質(zhì)發(fā)揮其最優(yōu)的電化學(xué)性能，特別是活性物質(zhì)的比容量發(fā)揮性能，從而提高電池容量。
具體實施方式以下通過一些說明性實施例來進一步理解本發(fā)明。為明確起見，在下述實施例和對比例中所提到的注液電池均指同一批同型號(393048S)的電池，所說的同一批是指該批電池的前序生產(chǎn)工藝都一樣，而唯一不同的是注液工序中注入的電解液不同。
實施例1電解液中有機溶劑的重量配比為EMC為33.3份，EC為33.3份，DEC為33.3份在密閉環(huán)境中將33.3gEMC，33.3gEC和33.3gDEC均勻混合，然后加入0.0912mol LiPF6充分混合。任意抽取30個未注液的393048S電池，于手套箱中將30個未注液的電池分別注入一定量上述配置的電解液，然后將已注液的電池老化、化成、封口，最后測定其容量，平均放電容量為549.6mah。
實施例2電解液中有機溶劑的重量配比為EMC為25份，EC為25份，DEC為50份在密閉環(huán)境中將25gEMC，25gEC和50gDEC均勻混合，然后加入0.0942mol LiPF6充分混合。任意抽取30個未注液的393048S電池，于手套箱中將30個未注液的電池分別注入一定量上述配置的電解液，然后將已注液的電池老化、化成、封口，最后測定其容量，平均放電容量為548.6mah。
實施例3
電解液中有機溶劑的重量配比為EMC為25份，EC為45份，DEC為31份在密閉環(huán)境中將25gEMC，45gEC和31gDEC均勻混合，然后加入0.0888mol LiPF6充分混合。任意抽取30個未注液的393048S電池，于手套箱中將30個未注液的電池分別注入一定量上述配置的電解液，然后將已注液的電池老化、化成、封口，最后測定其容量，平均放電容量為549.0mah。
實施例4電解液中有機溶劑的重量配比為EMC為40份，EC為45份，DEC為30份在密閉環(huán)境中將40gEMC，45gEC和30gDEC均勻混合，然后加入0.102mol LiPF6充分混合。任意抽取30個未注液的393048S電池，于手套箱中將30個未注液的電池分別注入一定量上述配置的電解液，然后將已注液的電池老化、化成、封口，最后測定其容量，平均放電容量為548.8mah。
實施例5電解液中有機溶劑的重量配比為EMC為36份，EC為29份，DEC為40份在密閉環(huán)境中將36gEMC，29gEC和40gDEC均勻混合，然后加入0.0977mol LiPF6充分混合。任意抽取30個未注液的393048S電池，于手套箱中將30個未注液的電池分別注入一定量上述配置的電解液，然后將已注液的電池老化、化成、封口，最后測定其容量，平均放電容量為549.1mah。
實施例6電解液中有機溶劑的重量配比為EMC為30份，EC為38份，DEC為42份在密閉環(huán)境中將30gEMC，38gEC和42gDEC均勻混合，然后加入0.1002mol LiPF6充分混合。任意抽取30個未注液的393048S電池，于手套箱中將30個未注液的電池分別注入一定量上述配置的電解液，然后將已注液的電池老化、化成、封口，最后測定其容量，平均放電容量為548.8mah。
對比例電解液中有機溶劑的重量配比為DMC為33.3份，EMC為33.3份，EC為33.3份在密閉環(huán)境中將33.3mlDMC，33.3mlEMC和33.3mlEC均勻混合，然后加入0.088molLiPF6充分混合。任意抽取30個未注液的393048S電池，于手套箱中將30個未注液的電池分別注入一定量上述配置的電解液，然后將已注液的電池老化、化成、封口，最后測定其容量，平均放電容量為538.4mah。
通過以上具體實施方式
，不難看出，采用本發(fā)明提供的電解液對電池的容量提高有較好的效果。以393048S為例來說，使用本發(fā)明提供的電解液要比使用目前廣泛應(yīng)用的電解液的電池容量要提高10個mah左右，而相應(yīng)生產(chǎn)成本沒有提高，值得推廣應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種鋰離子電池電解液，包括電解質(zhì)鹽和有機溶劑，其特征在于所述有機溶劑包括碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯，其中各成分的重量含量為，碳酸甲乙酯25～40份、碳酸乙烯酯25～45份、碳酸二乙酯30～50份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池電解液，其特征在于所述有機溶劑由碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋰離子電池電解液，其特征在于所述各成分的重量含量為，碳酸甲乙酯33.3份、碳酸乙烯酯33.3份、碳酸二乙酯33.3份。
4.一種鋰離子電池，其特征在于含有上述任意一項權(quán)利要求所述的電解液。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種鋰離子電池電解液，包括電解質(zhì)鹽和有機溶劑，所述有機溶劑包括碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯，其中各成分的重量含量為，碳酸甲乙酯25～40份、碳酸乙烯酯25～45份、碳酸二乙酯30～50份。本發(fā)明并提供含有上述電解液的鋰離子電池。本發(fā)明有益的技術(shù)效果在于針對不同有機溶劑的各自物化特點，對溶劑進行組合，找到其中既能發(fā)揮各自優(yōu)點又能相互抑止各自缺點的配比，使活性物質(zhì)發(fā)揮其最優(yōu)的電化學(xué)性能，特別是活性物質(zhì)的比容量發(fā)揮性能，從而提高電池容量。
文檔編號H01M10/40GK1956253SQ20051011834
公開日2007年5月2日 申請日期2005年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月26日
發(fā)明者雷葉 申請人:深圳市比克電池有限公司