[发明专利]一种可改善磷酸铁锂电池低温性能的非水电解液及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可改善锂电池性能的非水电解液，特别是可改善磷酸铁锂电池低温性能的非水电解液，属电池材料领域。

本发明还涉及该非水电解液的制备方法。

背景技术

锂离子电池以其能量密度高、寿命长、重量轻的优势获得了迅速发展。经过十几年的发展，它已广泛应用于移动通讯、电动汽车、航空航天各领域。在锂离子电池优势明显的同时也存在着相应的安全隐患，电解液的分解，与正负极的反应会产生大量的热与气体，发生爆炸、起火现象。

近年来，人们不断在开发更为安全的正极材料，磷酸铁锂就是其中一种。磷酸铁锂材料环保，循环寿命长，高温稳定性好，安全性好，但其容量不高，室温导电率低，低温性能比较差。影响电池导电性能的除了材料本身的特性外，锂离子电解液对该性能也发挥着很重要的作用。电解液溶剂的选择和配比、锂盐浓度、添加剂的选择对电池性能有着至关重要的作用。

发明内容

本发明的目的正是为了克服上述已有技术的缺点与不足而提供一种可改善磷酸铁锂电池低温性能的非水电解液，从而能够更好改善磷酸铁锂电池的低温性能，提高容量和低温导电率，保证安全使用。

本发明还提供该电解液的制备方法。

本发明的目的是通过下列技术方案实现的：

一种可改善磷酸铁锂电池低温性能的非水电解液，它由下述重量百分比的原料组成的：

六氟磷酸锂10～15％、主溶剂65～75％、辅肋溶剂15～20％和添加剂1～4％，

所述的主溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯或碳酸甲乙酯中的一种或两种或两种以上的组合；

所述的辅助溶剂为乙酸甲酯和γ-丁内酯的两种组合；

所述的添加剂为碳酸亚乙烯酯和哌啶二酮类衍生物或邻苯二甲酸酐的组合，所述的哌啶二酮类衍生物为2，6-哌啶二酮、3-氨基-2，6-哌啶二酮。

所述可改善磷酸铁锂电池低温性能的非水电解液的制备方法，按下述步骤进行：

将提纯的65～75重量％主溶剂和15～20重量％辅助溶剂在水分≤10ppm惰性气体的保护下混合均匀制成非水溶剂，然后在-10度温度下冷冻12个小时，加入1～4重量％添加剂搅拌均匀后再缓慢加入10～15重量％的六氟磷酸锂搅拌10～20分钟，制成电解液，再置入不锈钢的钢瓶中用高纯氩气置换钢瓶内的空气，充放三次，即得到可改善磷酸铁锂电池低温性能的非水电解液。

本发明的选用的原料，碳酸乙烯酯，英文缩写EC、碳酸二甲酯，英文缩写DMC、碳酸丙烯酯，英文缩写PC、碳酸甲乙酯，英文缩写EMC、乙酸甲酯，英文缩写MA、γ-丁内酯，英文缩写GBL、碳酸亚乙烯酯，英文缩写VC、邻苯二甲酸酐，英文缩写PA、2，6-哌啶二酮，3-氨基-2，6-哌啶二酮，六氟磷酸锂，分子式LiPF6，选用的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯为主溶剂与乙酸甲酯和γ-丁内酯为混合辅助溶剂，采用具有较高电导率与较低粘度的溶剂相混溶，以保证提高电导率的同时保持一定的粘度，从而改善了磷酸铁锂低温性能不好的缺陷，采用添加剂碳酸亚乙烯酯和新型添加剂哌啶二酮类衍生物或者邻苯二甲酸酐联用，具有良好的成膜性能，同时能够很好地稳定电解液，使其不易变质。

混合辅助溶剂γ-丁内酯和乙酸甲酯，低熔点，高介电常数降低了电解液的低共熔点和与离子间的作用力，使离子易离解与迁移，所以在低温下可以防止离子电导率的下降。同时，低熔点、低粘度的乙酸甲酯降低了锂离子迁移时的粘滞阻力，也弥补了γ-丁内酯粘度较高的缺点，而γ-丁内酯具有较高的介电常数，从而能够提高电解液的导电率，但是γ-丁内酯粘度较高，不利于电解液容量发挥，所以选择粘度较低的乙酸甲酯来弥补γ-丁内酯的缺陷，使电解液保持较高的容量发挥。

添加剂2，6-哌啶二酮、3-氨基-2，6-哌啶二酮和邻苯二甲酸酐，具有一定的成膜特性，另外，氨基或者酸酐能够吸附微量水分，稳定电解液。与成膜添加剂碳酸亚乙烯酯VC联用，形成的SEI膜致密结实，容量发挥与循环寿命得到很大的提高。

由于采取上述技术方案使本发明技术具有如下优点及效果：

(a)采用较高电导率与较低粘度的溶剂相混溶在保证提高电导率的同时保持一定的粘度，从而改善了磷酸铁锂电池低温性能，提高容量和低温导电率；

(b)添加剂哌啶二酮类衍生物或者邻苯二甲酸酐，有一定的成膜特性，另外，添加剂氨基或者酸酐的存在能够吸附微量水分，稳定电解液。

具体实施方式

实施例1