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CN111640989A - 一种降低钛酸锂电芯产气的电解液 - Google Patents

一种降低钛酸锂电芯产气的电解液 Download PDF

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邢丽英
马华
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Abstract

本发明创造提供了一种降低钛酸锂电芯产气的电解液，包含锂盐、有机溶剂、添加剂，所述有机溶剂为碳酸酯类物质，所述添加剂的体积为锂盐与有机溶剂的体积之和的1.0％‑10％。本发明创造所述的降低钛酸锂电芯产气的电解液可以在负极表面形成保护膜，有效的抑制电芯在后期循环及使用过程中电解液的分解，在预充电的过程中能够很好的阻止锂离子电池电极与电解液溶剂的直接接触，从而抑制了钛酸锂电芯的产气，解决了钛酸锂电芯产气引起的电池鼓胀及影响外观、使用的问题，从而提升工业产能，增加锂离子电池生产过程中的安全性，提升锂离子电池的循环性能。

Description

一种降低钛酸锂电芯产气的电解液
技术领域
本发明创造属于锂离子电池领域，尤其是涉及一种降低钛酸锂电芯产气的电解液。
背景技术
随着不可再生能源的匮乏和全社会对环境污染的控制，各国政府都在积极的鼓励发展新能源，而锂离子电池的发展和应用，已成为新能源行业的一个亮点。越来越多的大容量锂离子电池被应用到电动汽车和储能领域。为了满足电动汽车和储能的各种需求，对锂离子电池的性能和外观尺寸提出了越来越高的要求，尤其伴随着电池大容量的提升，电池的外观尺寸也会相应的增大。目前软包锂离子电池由于其在尺寸设计和制造中的优势，大容量的软包锂离子电池种类越来越多。
钛酸锂(Li4Ti5O12)具有尖晶石结构，是一种“零应变”电极材料，放电电压平稳，嵌锂电位高，不易引起金属锂析出，材料来源广，清洁环保。采用钛酸锂作为负极的电池，具有优异的循环性能，有望在电动车、储能电池中得到应用。但是在循环过程中，尤其在高温下，电池会在一定程度上产气，引起电池膨胀，影响外观及使用。
在现有技术中，电解液都是在有机溶剂中混合适当浓度的锂盐，不能从根本上降低电芯的产气。锂离子电池在预充电过程中产气多，严重影响锂离子电池工业生产的流畅性以及大幅度降低了工业产能；锂离子电池预充电过程中产气多的问题也影响了电池的循环性能等其他性能。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种降低钛酸锂电芯产气的电解液，可以在负极表面形成保护膜，有效的抑制电芯在后期循环及使用过程中电解液的分解，在预充电的过程中能够很好的阻止锂离子电池电极与电解液溶剂的直接接触，从而抑制了钛酸锂电芯的产气，解决了钛酸锂电芯产气引起的电池鼓胀及影响外观、使用的问题，从而提升工业产能，增加锂离子电池生产过程中的安全性，提升锂离子电池的循环性能。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种降低钛酸锂电芯产气的电解液，包含锂盐、有机溶剂、添加剂，所述有机溶剂为碳酸酯类物质，所述添加剂的体积为锂盐与有机溶剂的体积之和的1.0％-10％。
进一步的，所述锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、碳酸锂、高氯酸锂中的一种或几种的混合物。
进一步的，所述锂盐的物质的量浓度为0.5-2.0mol/L。
进一步的，所述锂盐的物质的量浓度优选为1.0-1.5mol/L。
进一步的，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯的一种或多种的混合物。
进一步的，所述有机溶剂优选为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的混合物，其中碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的体积比为10:10:60:20。
进一步的，所述添加剂为二氟草酸硼酸锂、碳酸乙烯亚乙酯、丁二酸酐、亚硫酸丙烯酯、硫酸亚乙烯酯、联苯、四氟草酸磷酸锂中的一种或多种的混合物。
进一步的，所述添加剂优选为为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、联苯的混合物，其中碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、联苯的质量百分比为0.7:0.7:2。
进一步的，所述添加剂为丁二酸酐、亚硫酸丙烯酯、四氟草酸磷酸锂的混合物，其中丁二酸酐、亚硫酸丙烯酯、四氟草酸磷酸锂的质量百分比为0.8:0.8:2。
相对于现有技术，本发明创造所述的降低钛酸锂电芯产气的电解液具有以下优势：可以在负极表面形成保护膜，有效的抑制电芯在后期循环及使用过程中电解液的分解，在预充电的过程中能够很好的阻止锂离子电池电极与电解液溶剂的直接接触，从而抑制了钛酸锂电芯的产气，解决了钛酸锂电芯产气引起的电池鼓胀及影响外观、使用的问题，从而提升工业产能，增加锂离子电池生产过程中的安全性，提升锂离子电池的循环性能。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将结合实施例来详细说明本发明创造。
实施例1
首先按照如下步骤制备电芯：
(1)制备正极、负极浆料：将90％质量比的镍钴锰酸锂材料、6％质量比的导电炭黑、4％质量比的PVDF分别加入到NMP中，经高速搅拌后均匀混合成正极浆料；将88％质量比的钛酸锂材料、5％质量比的导电炭黑、7％质量比的PVDF加入到NMP中，经高速搅拌后均匀混合成负极浆料。
(2)制备正极极片：将制备得到的正极浆料通过涂布机均匀涂覆在铝箔的两面，经干燥，碾压后，得到正极极片；将制备得到的负极浆料通过涂布机均匀涂覆在铝箔的两面，经干燥，辊压后，得到负极极片。
(3)制备电芯：将制备好的正、负极极片按正、负极交替的方式堆叠或卷绕成电芯，其中正负极以隔膜隔开，并保证附料区负极尺寸大于或等于正极尺寸；正、负极极耳通过焊接固定；
(4)将电芯放入气袋较大的电池壳体内封装，一侧留有注液口；封装完成后，电芯在80℃温度下烘烤24h除去水分。
(5)使用下述电解液注入烘烤后的芯包，铝塑膜封装，电芯容量为30-70Ah。检测锂离子电池的倍率性能及在60℃存储112天后的产气量，实验结果见表1。
该电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂；所述的锂盐为六氟磷酸锂，锂盐在电解液中的浓度为0.5mol/L，所述的有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的混合物，其中碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的体积比为10:10:60:20。
实施例2
重复实施例1所述的步骤(1)-(4)，然后按照下述步骤(5)继续进行。
(5)使用下述电解液注入烘烤后的芯包，铝塑膜封装，电芯容量为30-70Ah。检测锂离子电池的倍率性能及在60℃存储112天后的产气量，实验结果见表1。
该电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂；所述的锂盐为六氟磷酸锂，锂盐在电解液中的浓度为0.5mol/L，所述的有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的混合物，其中碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的体积比为10:10:60:20。所述的添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、联苯的混合物，其中碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、联苯的质量百分比为0.7:0.7:2。
实施例3
重复实施例1所述的步骤(1)-(4)，然后按照下述步骤(5)继续进行。
(5)使用下述电解液注入烘烤后的芯包，铝塑膜封装，电芯容量为30-70Ah。检测锂离子电池的倍率性能及在60℃存储112天后的产气量，实验结果见表1。
该电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂；所述的锂盐为六氟磷酸锂，锂盐在电解液中的浓度为0.5mol/L，所述的有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的混合物，其中碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的体积比为10:10:60:20，所述的添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、联苯的混合物，其中碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、联苯的质量百分比为0.7:0.7:2。
实施例4
重复实施例1所述的步骤(1)-(4)，然后按照下述步骤(5)继续进行。
(5)使用下述电解液注入烘烤后的芯包，铝塑膜封装，电芯容量为30-70Ah。检测锂离子电池的倍率性能及在60℃存储112天后的产气量，实验结果见表1。
该电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂；所述的锂盐为六氟磷酸锂，锂盐在电解液中的浓度为0.5mol/L，所述的有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的混合物，其中碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的体积比为15:15:60:10，所述的添加剂为丁二酸酐、亚硫酸丙烯酯、四氟草酸磷酸锂的混合物，其中丁二酸酐、亚硫酸丙烯酯、四氟草酸磷酸锂的质量百分比为0.8:0.8:2。
表1 60℃存储不同时间内的产气量及倍率性能对比示意表
Figure BDA0002601609240000051
由上表可知，使用实施例1-4中电解液可以在预充电的过程中能够很好的阻止锂离子电池电极与电解液溶剂的直接接触，从而抑制了钛酸锂电芯的产气，解决了钛酸锂电芯产气引起的电池鼓胀及影响外观、使用的问题，并且较为明显的提升了锂离子电池的循环性能。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种降低钛酸锂电芯产气的电解液，其特征在于：包含锂盐、有机溶剂、添加剂，所述有机溶剂为碳酸酯类物质，所述添加剂的体积为锂盐与有机溶剂的体积之和的1.0％-10％。
2.根据权利要求1所述的一种降低钛酸锂电芯产气的电解液，其特征在于：所述锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、碳酸锂、高氯酸锂中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种降低钛酸锂电芯产气的电解液，其特征在于：所述锂盐的物质的量浓度为0.5-2.0mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种降低钛酸锂电芯产气的电解液，其特征在于：所述锂盐的物质的量浓度为1.0-1.5mol/L。
5.根据权利要求1所述的一种降低钛酸锂电芯产气的电解液，其特征在于：所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯的一种或多种的混合物。
6.根据权利要求5所述的一种降低钛酸锂电芯产气的电解液，其特征在于：所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的混合物，其中碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的体积比为10:10:60:20。
7.根据权利要求1所述的一种降低钛酸锂电芯产气的电解液，其特征在于：所述添加剂为二氟草酸硼酸锂、碳酸乙烯亚乙酯、丁二酸酐、亚硫酸丙烯酯、硫酸亚乙烯酯、联苯、四氟草酸磷酸锂中的一种或多种的混合物。
8.根据权利要求7所述的一种降低钛酸锂电芯产气的电解液，其特征在于：所述添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、联苯的混合物，其中碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、联苯的质量百分比为0.7:0.7:2。
9.根据权利要求7所述的一种降低钛酸锂电芯产气的电解液，其特征在于：所述添加剂为丁二酸酐、亚硫酸丙烯酯、四氟草酸磷酸锂的混合物，其中丁二酸酐、亚硫酸丙烯酯、四氟草酸磷酸锂的质量百分比为0.8:0.8:2。
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