[发明专利]二次注液的锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其是含乙腈或丙腈的电解液及使用此电解液的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池相对于铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池具有更高的能量密度、自放电小、循环寿命长等优点，当前已广泛应用于消费电子领域。

电解液是锂离子电池的重要组成部分。它是锂离子在正负极之间传输的载体与介质，同时亦提供锂离子。电解液的电导率是电解液的重要参数之一，对电极活性材料比容量的发挥、倍率等性能具有重要的影响。

当前常用的锂离子电池电解液使用LiPF₆为溶质，碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)等酯类为主溶剂，再加入相应的添加剂。其电导率在常温下约9mS/cm，在大倍率充放电时，由于锂离子传输速率的限制，会造成较大的浓差极化，从而使得电池的性能变差；-20℃时电解液电导率会降低到约2mS/cm或更低，此时锂离子传输速率进一步变小，浓差极化更大，从而极大地限制了锂离子电池的低温应用。

乙腈作为一种低粘度的溶剂，其加入会使得电解液的电导率增加。申请号为201010162383.4、200610047513.3、200580033496.1、200910043722.4的中国专利将乙腈、丙腈作为溶剂，制备了超级电容器用电解液。超级电容器是通过在极片上形成的双电层进行储能，发生的过程为物理过程，没有化学反应，因此含乙腈、丙腈的电解液可以使用。

但是在锂离子电池中，却完全不同。锂离子电池在满充时石墨阳极的电位约5mV(vs.Li⁺/Li)，而乙腈的还原电位较高，在1.6V(vs.Li⁺/Li)时还原反应就开始发生，在更低的电位时，还原反应会更剧烈。使用含乙腈的电解液会造成电池化成时大量气体的产生，电池性能变差。造成此结果的根本原因在于石墨阳极不能形成良好的SEI(固体电解质界面层)，故乙腈的还原反应不能得到抑制，因此含乙腈的电解液不能直接用作锂离子电池的电解液。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，而提供了一种使用含有乙腈或丙腈的电解液的锂离子电池。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种二次注液的锂离子电池，包含正极、负极、隔膜、电解液及外包装，电池制备过程中采用二次注液，第一次注液使用的电解液的溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、γ-丁内酯(BL)、甲酸甲酯(MF)、乙酸甲酯(MA)、丙酸乙酯(EP)、四氢呋喃(THF)中一种或几种的组合，第二次注液在化成后进行，所使用的电解液含有乙腈、丙腈中的至少一种。

作为本发明二次注液的锂离子电池的一种改进，所述第二次注液所使用的电解液中还可以含有碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、γ-丁内酯(BL)、甲酸甲酯(MF)、乙酸甲酯(MA)、丙酸乙酯(EP)、四氢呋喃(THF)中一种或几种的组合。

作为本发明二次注液的锂离子电池的一种改进，所述电解液中的溶质为LiPF₆。

作为本发明二次注液的锂离子电池的一种改进，所述的第二次注液可在干燥房中剪开气袋进行。

作为本发明二次注液的锂离子电池的一种改进，乙腈占第一次和第二次注液总溶剂的体积比的10％-60％。

作为本发明二次注液的锂离子电池的一种改进，丙腈乙腈占第一次和第二次注液总溶剂的体积比的45％。

作为本发明二次注液的锂离子电池的一种改进，所述电解液在25℃时电导率为10～50mS/cm。

作为本发明二次注液的锂离子电池的一种改进，所述电解液在-20℃时电导率为4～20mS/cm。

作为本发明二次注液的锂离子电池的一种改进，所述正极的活性物质为钴酸锂。

作为本发明二次注液的锂离子电池的一种改进，所述负极的活性物质为石墨。