[发明专利]加环状磺酸内酯和草酰硼酸锂组合物的碳酸酯电解液

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池，特别涉及一种锂离子电池用加环状磺酸内酯和草酰硼酸锂组合物的碳酸酯电解液。

背景技术

锂离子电池具有比能量高、重量轻、无记忆效应等优点，被广泛地应用在大功率的电子装置中，例如笔记本电脑、数码相机、DV、电动汽车及电动工具上，市场占有率远远高于同类的镍镉、镍氢电池。但目前国内生产的锂离子电池性能普遍逊于国外产品，尤其是循环性能。

锂离子电池是二次电池，可以反复充放电循环使用，在充放电过程中，其内部电极的体积和结构之间会发生可逆变化。锂离子电池通常使用含锂的活化物质的正极极片和特殊分子结构碳的负极极片。在充电过程中，外加电势迫使正极的化合物释放锂离子，嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中；放电时，锂离子从负极析出，重新和正极的化合物结合，锂离子的这种移动产生了电流。一般来说，要求电池有较好的充放电性能、循环寿命特性、高温放置特性。对于负极极片使用碳质材料的电池，随着电解液种类的变化，电池的性能会有很大不同。现有的碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯和碳酸亚乙酯为溶剂的电解液，溶剂会伴随着电极反应过程中气体的产生而分解，如此，随着充放电循环次数的增加，电池容量会逐渐降低。

使用碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯和碳酸亚乙酯为溶剂的电解液为非水电解液，是锂离子电池的关键材料，在很大程度上决定电池的性能，对电池的循环性能影响尤甚。这是因为，在锂离子电池化成时，电解液会在正负极上形成一层固体电解液膜〔SEI膜〕，这层固体电解质膜对锂离子的传导率比较低，会导致电池的充放电性能显著降低。电池的循环性能及倍率性能取决于这层SEI膜，而电解液组成影响SEI膜成分、结构及性能的优劣。

发明内容

为提高锂离子电池的充放电性能、循环性能和高温性能，本发明提供一种锂离子电池用为加环状磺酸内酯和草酰硼酸锂组合物的碳酸酯电解液。

本发明加环状磺酸内酯和草酰硼酸锂组合物的碳酸酯电解液，选用碳酸酯为溶剂，其配制比例为：溶剂  1重量份；锂盐  0.068-0.2重量份；添加剂  0.005-0.2重量份；

所述添加剂为环状磺酸内酯和草酰硼酸锂组合物，其组分重量比例为1∶0.1-12；优选为1∶0.5-5；进一步优选为1∶1-3。

所述电解液的配制重量比例的优选值为：溶剂  1重量份；锂盐  0.1-0.164重量份；添加剂  0.01-0.1重量份。

所述电解液的配制重量比例的进一步优选值为：溶剂  1重量份；锂盐  0.123-0.164重量份；添加剂  0.06-0.08重量份。

所述碳酸酯选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和γ-丁内酯中的一种或几种，优选为碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯。

所述碳酸酯的纯度大于99.98％，含水率小于0.0005％。

所述锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二乙酰硼酸锂和六氟化砷锂中的一种或几种。

所述环状磺酸内酯选自1，3-丙烷磺酸内酯、1，4-丁烷磺酸内酯、1，3-丁烷磺酸内酯和1，3-丙烯磺酸内酯中的一种或几种，优选为1，3-丙烷磺酸内酯。

所述电解液的配制方法如下：

4)加溶剂如反应器中；

5)加入锂盐，加热到40-55℃，搅拌，形成基础无水电解液；

6)将基础电解液冷却到室温，加入添加剂，即环状磺酸内酯和草酰二氟硼酸锂组合物，超声搅拌，形成无色透明的电解液。

本发明加环状磺酸内酯和草酰硼酸锂组合物的碳酸酯电解液，采用环状磺酸内酯和草酰二氟硼酸锂组合物为添加剂，环状磺酸内酯具有良好的成膜性能，草酰二氟硼酸锂与PF₆形成了蛰合物，组织LiPF₆分解产物PF₆和电解液之间的化学反应，提高了电解液体系的稳定性，并可提高一次充电时保护膜的形成，保护以碳酸酯为基础的电解液中负极，减少了电解液界面所消耗的不可逆容量，改善了循环性能，安全性能得到大幅度提高，同时不会影响电导率，电导率达11.0mS/cm；且生产工艺简单，成本低廉，循环性能提高50％以上，适用于各种锂离子电池。

附图说明

图1是本发明加环状磺酸内酯和草酰硼酸锂组合物的碳酸酯电解液和对比例电解液的循环性能对比曲线图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明加环状磺酸内酯和草酰硼酸锂组合物的碳酸酯电解液作更详尽的说明。

实施例一：

1)精制好的碳酸乙烯酯(EC)、γ-丁内酯(GBL)、碳酸甲乙酯(EMC)按重量比1∶1∶1混合均匀，得到880g碳酸酯溶液；