一種含新型添加劑的鋰離子電池有機(jī)電解液的制作方法
【專利摘要】一種含新型添加劑的鋰離子電池有機(jī)電解液，其配制方法步棸是：①稱量0.01 g茶多酚，放入棕色試劑瓶中，在充滿高純氬氣的手套箱中敞口干燥24 小時；②在干燥后的茶多酚中分別加入10 毫升1摩爾/升的六氟磷酸鋰、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯以及碳酸二乙酯的電解液，震蕩至混合均勻，即得到一種含新型添加劑的鋰離子電池有機(jī)電解液；該一種含新型添加劑的鋰離子電池有機(jī)電解液能夠在電極、電解液界面形成表面致密的、電阻值較小的固態(tài)電解質(zhì)界面膜，從而在很大程度上提高了電極的容量與循環(huán)性能。
【專利說明】
一種含新型添加劑的鋰離子電池有機(jī)電解液
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種鋰離子電池有機(jī)電解液，尤其是一種含新型添加劑的鋰離子電池有機(jī)電解液。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰電池主要構(gòu)成部分包括正極、負(fù)極、電解液、隔膜和包裝材料等，作為關(guān)鍵材料的電解液為離子導(dǎo)體，不導(dǎo)電子，鋰離子電池有機(jī)電解液一般由三部分組成(I)電解質(zhì)鋰鹽；(2)有機(jī)溶劑；(3)添加劑。添加劑具有“用量小，見效快”的特點(diǎn)，少量的添加劑就能顯著地改善電池的某些性能如電解液的電導(dǎo)率、電池的循環(huán)效率和可逆容量等，在基本不增加電池成本的基礎(chǔ)上，就能顯著改善電池的某些性能。采用添加劑的方法來實(shí)現(xiàn)電池的過充電保護(hù)，對于簡化電池制造工藝，降低電池生產(chǎn)成本、提高電池容量與循環(huán)性能具有極其重要的意義。
[0003]鋰離子電池在首次充電過程中，會在電極表面形成一層固態(tài)電解質(zhì)界面膜。這層界面膜的形成會消耗電解液中有限的鋰離子，從而造成首次不可逆容量的損失。但優(yōu)良的界面膜具有有機(jī)溶劑不容性，允許鋰離子自由的進(jìn)出電極而溶劑分子無法穿越，從而阻止溶劑分子共插對電極的破壞，提高電池的循環(huán)效率和可逆容量等性能。若形成的界面膜太厚，在形成過程中會消耗較多的鋰離子，膜阻抗較高，造成電池的容量和循環(huán)性能下降；若形成的界面膜不夠光滑致密和穩(wěn)定，界面膜會逐漸溶解破裂，導(dǎo)致裸露的電極繼續(xù)和電解液發(fā)生反應(yīng)，消耗電解液，電池容量下降。通過選擇添加劑種類、調(diào)整添加劑用量以形成較薄的穩(wěn)定致密的高質(zhì)量界面膜對提高電池容量與循環(huán)壽命有十分重要的意義。引入電解液成膜添加劑是幫助形成穩(wěn)定且緊密的界面膜的經(jīng)濟(jì)有效的方法之一，對提高鋰離子電池的電化學(xué)性能有重要的意義。界面膜的成膜添加劑種類根據(jù)他們的功能和機(jī)制可分為兩類:(I)還原型添加劑，碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯、氟代碳酸乙烯酯是最典型的還原型添加劑，現(xiàn)被廣泛應(yīng)用于商業(yè)化鋰電池中。(2)反應(yīng)型添加劑，但是目前對于反應(yīng)型成膜添加劑的研究較少。目前還屬于一個相對空白的領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決填充界面膜的成膜添加劑中反應(yīng)型添加劑的空白，能更好的實(shí)現(xiàn)形成較薄的穩(wěn)定致密的高質(zhì)量界面膜;本發(fā)明提供了一種含新型添加劑的鋰離子電池有機(jī)電解液，通過優(yōu)化添加劑的質(zhì)量配比，以在電極和電解液表面形成一層穩(wěn)定致密的電阻值較小的界面膜，能夠有效的提高電池的容量與循環(huán)性能。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種含新型添加劑的鋰離子電池有機(jī)電解液的配置方法為:稱量0.0lg茶多酚，放入棕色試劑瓶中，在充滿高純氬氣的手套箱中敞口干燥24小時;在干燥后的茶多酚中分別加入10毫升I摩爾/升的六氟磷酸鋰-碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯以及碳酸二乙酯的電解液，震蕩至混合均勻，即得到需要的電解液;該一種含新型添加劑的鋰離子電池有機(jī)電解液在充滿高純氬氣的手套箱中配置完成。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:一種含新型添加劑的鋰離子電池有機(jī)電解液，通過優(yōu)化添加劑的質(zhì)量配比形成穩(wěn)定致密的電阻值較小界面膜，消耗了電解液里較少的鋰離子，阻止了電解液的進(jìn)一步的分解，提高了電池的容量和循環(huán)性能。
【附圖說明】
[0007]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做更進(jìn)一步的解釋。
[0008]圖1是石墨電極的掃描電鏡圖，A與B為石墨電極在空白電解液中未經(jīng)過循環(huán)伏安測試的掃描電鏡圖；C與D為石墨電極在空白電解液經(jīng)過循環(huán)伏安測試后的掃描電鏡圖;E與F為石墨電極在添加0.1 %的茶多酚的電解液經(jīng)過循環(huán)伏安測試后的掃描電鏡圖。
[0009]圖2是石墨電極在添加茶多酚和未添加茶多酚的電解液體系中的循環(huán)性能曲線。
[0010]圖3是石墨電極在添加茶多酚和未添加茶多酚的電解液體系中的界面膜電阻值隨電壓變化圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]—種含新型添加劑的鋰離子電池有機(jī)電解液的配置方法為:
[0012]I).稱量0.0lg茶多酚，放入棕色試劑瓶中，在充滿高純氬氣的手套箱中敞口干燥24小時;
[0013]2).在干燥后的茶多酚中分別加入10毫升I摩爾/升的六氟磷酸鋰-碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯以及碳酸二乙酯的電解液，震蕩至混合均勻，即得到需要的電解液。
[0014]注:一種含新型添加劑的鋰離子電池有機(jī)電解液在充滿高純氬氣的手套箱中配置完成。
[0015]實(shí)施例1:
[0016]石墨電極在添加和未添加茶多酚的電解液體系中，電解液的容量對比試驗(yàn):
[0017]測試電池采用扣式半電池，電池組裝步驟如下:
[0018]①負(fù)極為鋰片，正極為制備好的石墨片；
[0019]②電池的組裝過程從下至上依次為負(fù)極殼—鋰片—隔膜—工作電極—正極殼；
[0020]③電解液為配置好的待測電解液:添加0.1%茶多酚的電解液以及未添加茶多酚的電解液；
[0021 ]④將通過步驟①、②組裝好的電池放入通過步驟③配制好的電解液中；
[0022]注:所用的扣式電池、電解池都是在充滿氬氣的手套箱中組裝完成的。
[0023]實(shí)驗(yàn)對比:從實(shí)驗(yàn)得到的石墨電極在添加茶多酚和未添加茶多酚的電解液體系中的循環(huán)性能曲線圖中能夠看出石墨電極在添加茶多酚的電解液中有較高的容量。
[0024]實(shí)施例2:
[0025]采用添加、未添加茶多酚的三電極玻璃電解池對電極片進(jìn)行循環(huán)、未循環(huán)伏安測試和電化學(xué)阻抗譜測試
[0026]測試采用三電極模擬電池，電池的組裝如下:
[0027]①首先剪切兩條金屬鋰片，尺寸IX 4cm和1.5 X 4cm，窄的鋰片作為參比電極，寬的鋰片作為對電級；
[0028]②將石墨電極片剪裁成1.5X 4cm的片，用作工作電極；
[0029]③將步驟①中制作好的鋰片與石墨電極片放倒相應(yīng)的鱷魚夾子上，盡量使頂端在同一水平面上；
[0030]③在電解池中分別倒入40ml配置好的添加與未添加茶多酚的電解液，
[0031]④將步驟①中的鋰片與步驟②中的電極片侵入到電解液，但不可與鱷魚夾子接觸，之后蓋緊橡膠塞;將裝好的電解池從手套箱中移除，靜置一段時間后，待電解液充分浸潤工作電極后，進(jìn)行相應(yīng)的電化學(xué)測試。
[0032]注:所用的三電極玻璃電解池是在充滿氬氣的手套箱中組裝完成的。
[0033]實(shí)驗(yàn)對比:從實(shí)驗(yàn)得到的掃描電鏡圖能夠看出:石墨電極在添加了茶多酚的電解液經(jīng)過循環(huán)伏安測試后的表面更致密;從實(shí)驗(yàn)得到的石墨電極在添加茶多酚和未添加茶多酚的電解液體系中的固態(tài)電解質(zhì)界面膜電阻值R隨電壓變化圖，能夠看出石墨電極在添加了茶多酚的電解液中表面界面膜電阻值R更小。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種含新型添加劑的鋰離子電池有機(jī)電解液，其配制方法步聚特征是:①稱量0.01g茶多酚，放入棕色試劑瓶中，在充滿高純氬氣的手套箱中敞口干燥24小時;②在干燥后的茶多酚中分別加入10毫升I摩爾/升的六氟磷酸鋰、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯以及碳酸二乙酯的電解液，震蕩至混合均勻，即得到一種含新型添加劑的鋰離子電池有機(jī)電解液。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含新型添加劑的鋰離子電池有機(jī)電解液，其特征是:一種含新型添加劑的鋰離子電池有機(jī)電解液在充滿高純氬氣的手套箱中配置完成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含新型添加劑的鋰離子電池有機(jī)電解液，其特征是:所述六氟磷酸鋰能夠用高氯酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟砷酸鋰、雙草酸硼酸鋰中的一種或多種組合替代。
【文檔編號】H01M10/0525GK105977537SQ201610585451
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年7月22日
【發(fā)明人】史月麗, 劉靜靜, 孫淑彬, 劉佳奇, 莊全超, 崔永莉, 鞠治成
【申請人】中國礦業(yè)大學(xué)