[发明专利]钛酸锂电池及其电解液

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其是具有良好高温存储性能的钛酸锂电池极其电解液。

背景技术

当前，电子产品、电动工具、移动产品的快速发展需要高性能的电池。锂离子二次电池相对于铅酸蓄电池、镍镉电池、镍氢电池具有高的工作电压、高的比能量等优点，因此获得了广泛的应用。

其中以钛酸锂为阳极的电池是锂离子二次电池的一类。此钛酸锂电池以其独特的优点而在长循环寿命、低温、大倍率、高安全要求的场合具有潜在的应用，这些优点包括：

第一，钛酸锂是一种零应变材料，在满充与满放时体积几乎不发生任何变化，可避免在循环过程中体积变化造成的容量衰减，因此以钛酸锂作为阳极活性物质的锂离子二次电池比以石墨、锡硅合金作为阳极活性物质的锂离子二次电池具有更长的循环寿命。

第二，钛酸锂相对于锂的电位约为1.55V，远大于析锂电位，因此不会出现像石墨那样因析锂造成的安全问题。

第三，以钛酸锂作为阳极活性物质的锂离子二次电池相对于以石墨作为阳极活性物质的锂离子二次电池具有更好的安全性能和低温性能，且能够进行大倍率的充电和放电。

但是，以钛酸锂作为阳极活性物质的锂离子二次电池至少具有以下缺陷：电池在高温时容易胀气，影响了电池性能的稳定性。其原因在于钛酸锂在嵌锂状态时具有较强的还原性，电解液的溶剂很容易在钛酸锂电极上发生还原反应，尤其在高温时反应更明显。

通过以上的分析可知，电解液是影响钛酸锂电池高温性能的重要因素，有鉴于此，确有必要提供一种具有抑制钛酸锂电池高温产气的电解液，及使用此电解液的电池。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种能够抑制钛酸锂电池产气的电解液。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种钛酸锂电池用电解液，其包括溶质，溶剂和添加剂，所述添加剂为丁二腈或己二腈的一种或两种，其质量含量为1～10％。当含量小于1％时，阳极表面的反应产物量较少，对阻止后续阳极表面副反应的效果不明显；当含量大于10％时，化成时添加剂在阳极表面发生还原反应，其覆盖在阳极表面的反应产物较多，使得电芯的反应电阻增加，相应地，倍率及低温性能变差。故合适的丁二腈、己二腈添加剂的含量范围为1％～10％。

作为本发明钛酸锂电池用电解液的一种改进，添加剂的质量含量为2％～6％。

作为本发明钛酸锂电池用电解液的一种改进，添加剂的质量含量为5％。

作为本发明钛酸锂电池用电解液的一种改进，所述溶剂为碳酸乙烯酯(EC)，加上碳酸丙烯酯(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。

作为本发明钛酸锂电池用电解液的一种改进，所述溶质为LiPF₆。

本发明的另一个目的在于：提供一种以钛酸锂为阳极的锂离子二次电池，其包括阴极及其活性物质、阳极及其活性物质、介于二者之间的隔离膜、电解液以及外包装，所述阳极活性物质为钛酸锂，所述电解液为前述段落中所述的电解液。

作为本发明钛酸锂电池的一种改进，所述阴极活性物质为锰酸锂，钴酸锂或锰镍钴三元材料。

作为本发明钛酸锂电池的一种改进，所述阴极活性物质为锰镍钴三元材料。

作为本发明钛酸锂电池的一种改进，所述阴极活性物质为LiNi_0.33Co_0.33Mn_0.33O₂。

相对现有技术，本发明的钛酸锂电池用电解液中含有丁二腈、己二腈添加剂，此添加剂在钛酸锂电池化成时于钛酸锂阳极上发生还原反应，生成的反应产物覆盖在阳极表面，抑制电解液中的溶剂在阳极表面的反应，减少产气量，从而减小电芯在存储，尤其是高温存储时的厚度膨胀，提高电池的高温存储性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明及其有益效果作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：