天然石石墨負極所用的鋰離子電池的電解液(共6頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上天然石墨負極鋰離子電池用的電解液駱宏鈞;周冬蘭;程 琳摘要本發(fā)明公開了天然石墨負極鋰離子電池用的電解液，該電解液中含有如下結(jié)構(gòu)式的添加劑，式中R1為芳基、Cl-4烷基或氫；R2為氫、氟、Cl-4烷基或芳基；R3為氫、氟、Cl-4烷基或芳基，添加劑加入量為電解質(zhì)質(zhì)量的0.5%5%。該電解液有利于在天然石墨負極表面還原形成穩(wěn)定有效地固體電解質(zhì)界面膜，從而提高鋰離子電池容量，使天然石墨負極鋰離子電池具有循環(huán)性能和高低溫綜合性能好的優(yōu)點。1、天然石墨負極鋰離子電池的電解液，其特征在于：電解液中含有如下結(jié)構(gòu)式的添加劑，式中R1為芳基、Cl-4烷基或氫；R2為氫、氟、Cl-4烷基

2、或芳基；R3為氫、氟、Cl-4烷基或芳基，添加劑加入量為電解液質(zhì)量的0.5%5%。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液，其特征在于：所述添加劑中的芳基中的-H可任選被一個或多個獨立選自鹵素、OH或CN取代；所述的烷基中的-H可任選被一個或多個氟原子取代。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液，其特征在于：所述的添加劑中的R1為苯基；R2為氫，R3為氫。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液，其特征在于：所述的添加劑中的R1為2-溴苯基，R2為氫，R3為氫。5、根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的電解液，其特征在于：所述的電解液所用的電解質(zhì)為LiPF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF2SO2)2、LiClO4、L

3、i(C2O4)2B或LiAsF6中的至少一種。6、根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的電解液，其特征在于：所述的電解液所用的溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、-丁內(nèi)酯或環(huán)丁砜中的至少一種，電解液濃度0.51.2mol/L。7、根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的電解液，其特征在于：所述的鋰離子電池中的正極活性物質(zhì)選自鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、磷酸鐵鋰或鈷錳鎳三元材料。天然石墨負極鋰離子電池用的電解液技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及電化學(xué)領(lǐng)域，具體的屬于鋰離子電池領(lǐng)域，涉及以天然石墨為負極材料的鋰離子電池中的電解液。背景技術(shù)近年來，隨著電動汽車的快速發(fā)展的鋰離子電池在電動汽車中的廣泛應(yīng)用，小容量

4、的鋰離子電池已不能滿足市場使用要求，開發(fā)大容量動力型鋰離子電池成為人們深入研究的目標，并取得了一定的研究成果。如18650型電池的容量已經(jīng)由1.8Ah（2002）年提高到了2.6Ah（2006年）。在鋰離子電池中，負極材料是影響電池容量的重要因素之一。石墨類材料由于具有低嵌入電位、優(yōu)良的嵌入性能及平坦的電壓平臺，已成為目前商業(yè)化鋰離子電池中廣泛使用的負極材料。這類材料又分為人造石墨和天然石墨。人造石墨的放電容量一般在300330mAh/g，低于理論容量值，不太適用于大容量鋰離子電池的開發(fā)研究。而且，從長遠目標出發(fā)，其成本高的缺點也將限制以人造石墨為負極的鋰離子電池在電動汽車中的大量使用。天然石

5、墨具有放電容量高的優(yōu)點，接近372mAh/g的理論值，然而其容量衰減較快，特別是在碳酸丙烯酯電解液中。所以目前應(yīng)用比較少，但天然石墨價格低廉和容量較高的優(yōu)勢使其成為廣大電池廠制備大容量鋰離子電池負極材料的宏遠目標。電解液也是鋰離子電池的重要組成部分，在電池正、負極之間起輸送離子和傳導(dǎo)電流的作用，對電池性能產(chǎn)生很大的影響。目前商業(yè)化的鋰離子電池中，應(yīng)用廣泛的電解液是將LiPF6溶解在以碳酸乙烯酯為基礎(chǔ)的二元或三元混合溶劑（如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯），很少使用碳酸丙烯酯為溶劑。究其原因是：碳酸丙烯酯容易同Li+一起向石墨電極發(fā)生共嵌現(xiàn)象，導(dǎo)致電極剝離，進而使石墨電極可逆容量下降，甚至導(dǎo)

6、致循環(huán)性能完全喪失。但是，碳酸丙烯酯具有支持電解質(zhì)溶解度大、使用溫度范圍廣、電位窗口寬、熔點低、沸點高等特點，采用碳酸丙烯酯基電解液的鋰離子電池具有高溫/低溫綜合性能好的優(yōu)點。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種有利于天然石墨負極表面形成穩(wěn)定有效地固體電解質(zhì)界面膜（SEI膜）的電解液。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：在天然石墨負極鋰離子電池的電解液中含有如下結(jié)構(gòu)式的添加劑，式中R1為芳基、Cl-4烷基或氫；R2為氫、氟、Cl-4烷基或芳基；R3為氫、氟、Cl-4烷基或芳基，添加劑加入量為電解液質(zhì)量的0.5%5%：所述添加劑中的芳基中的-H可任選被一個或多個獨立選自鹵素、OH或CN取代；所述的烷

7、基中的-H可任選被一個或多個氟原子取代；所述的添加劑中的R1為苯基；R2為氫，R3為氫；所述的添加劑中的R1為2-溴苯基，R2為氫，R3為氫。所述的電解液所用的電解質(zhì)為LiPF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF2SO2)2、LiClO4、Li(C2O4)2B或LiAsF6中的至少一種；所述的電解液所用的溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、-丁內(nèi)酯或環(huán)丁砜中的至少一種，電解液濃度0.51.2mol/L；所述的鋰離子電池中的正極活性物質(zhì)選自鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、磷酸鐵鋰或鈷錳鎳三元材料。本發(fā)明的有益效果是：該電解液有利于在天然石墨負極表面形成穩(wěn)定有效的固

8、體電解質(zhì)界面膜，從而提高鋰離子電池容量，使天然石墨負極鋰離子電池具有循環(huán)性能和高溫/低溫綜合性能好的優(yōu)點。附圖說明圖1為實施例1和比較例1所得的電解液分別注入到天然石墨為負極，鈷酸鋰為正極的鋰離子電池的循環(huán)性能對比圖。圖2為實施例2和比較例2所得的電解液分別注入到天然石墨為負極，鈷酸鋰為正極的鋰離子電池的循環(huán)性能對比圖。具體實施方式下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明做進一步的描述。實施例1將碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯以3：1：6的比例混合，向其中加入LiPF6電解質(zhì)并配成濃度為1mol/L的電解液溶液，然后向其中加入2%的添加劑（該添加劑是R1為苯基，R2、R3為氫的化合物）配成電解液。電解液體

9、系的H2O<10ppm，HF小于10ppm。比較例1將碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯以3：1：6的比例混合，向其中加入LiPF6電解質(zhì)并配成濃度為1mol/L的電解質(zhì)溶液，得到本比較例的電解液。電解液體系的水分含量（H2O）小于10ppm，HF小于10ppm。實施例2將碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯以1：1：1的比例混合，向其中加入LiPF6電解質(zhì)并配成濃度為1 mol/L 的電解質(zhì)溶液，然后向其中加入2%的碳酸亞乙烯酯和2%的添加劑（該添加劑是R1為2-溴苯基，R2、R3為氫時的化合物）配成電解液。電解液體系的水分含量（H2O）小于10ppm，HF小于10ppm。比較例2將碳酸

10、乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯以1：1：1的比例混合，向其中加入LiPF6電解質(zhì)并配成濃度為1mol/L的電解質(zhì)溶液，然后向其中加入2%的VC，得到本比較例的電解液。電解液體系的水分含量（H2O）小于10ppm，HF小于10ppm。電池性能測試將上述實施例1、2以及比較例1、2所得的電解液分別注入一、以鈷酸鋰為正極、天然石墨為負極構(gòu)成的鋰離子電池中，對經(jīng)過0.1C的電池分別進行常溫循環(huán)性能測試。測試電流為1C，截至電壓2.754.2V，循環(huán)300次，測試結(jié)果分別入圖1和圖2所示高低溫性能測試。將上述實施例1和比較例1所得到的電解液分別注入以鈷酸鋰為正極，天然石墨為負極構(gòu)成的鋰離子電池中，分別進行高溫/低溫性能測試，其結(jié)果列于表1。測定方法：將電池在常溫下用1C恒流恒壓到4.2V，接著4.2V恒壓充電到0.03C，然后用1C放電至2.75V，放電容量記為初始容量。將