[发明专利]用于钛酸锂负极电池的电解液及包括其的二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及可充电电池领域，具体涉及可充电钛酸锂电池。

背景技术

钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)具有尖晶石结构，其用作锂离子电池的负极材料时，比容量的理论值为175mAh/g。另外由于其晶格常数在嵌脱锂过程中不发生变化，是一种“零应变”材料。钛酸锂具有优良的电化学特性和结构稳定性，因此是一种非常具有应用前景的锂离子电池的负极材料。

目前，用于锂电池的电解液包括非水性溶剂和溶于其中的溶质盐(例如0.9～1.3mol/L的六氟磷酸锂(LiPF₆))。非水性溶剂由高介电溶剂和低粘度溶剂组成，其中高介电溶剂选用(环状)碳酸酯如丙烯碳酸酯(PC)和乙烯碳酸酯(EC)，高介电溶剂具有较高的介电常数，有利于锂离子的扩散。低粘度溶剂选用(线性)碳酸酯如二甲基碳酸酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲乙酯(EMC)。DMC、DEC或EMC能与丙烯碳酸酯(PC)或乙烯碳酸酯(EC)以任意比例互溶，得到的非水性溶剂具有高的锂盐解离能力、高的抗氧化性、低粘度和高的导电性。

尽管目前制备了性能优异的Li₄Ti₅O₁₂材料，利用上述电解液制备的钛酸锂电池在充放电过程中，电解液中会发生副反应，导致电极表面钝化和电解液挥发。因此钛酸锂电池经过上百次充放电循环后，电池的体积会膨胀，进而导致燃烧甚至爆炸等问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本发明的实施例提供了一种用于钛酸锂负极电池的电解液，包括：

非水性溶剂，其含有：

20％～60％(重量)的PC或EC；

44％～74％(重量)的线性碳酸酯；

1％～5％(重量)的FEC；

1％～5％(重量)的PEC；以及

溶于所述非水性溶剂中的LiPF₆。

优选的，所述FEC与PEC的质量比为1：2～2：1。

优选的，所述FEC的含量为所述非水性溶剂质量的2％～4％，所述PEC的含量为所述非水性溶剂质量的2％～4％。

优选的，所述FEC的含量为所述非水性溶剂质量的2％～3％，所述PEC的含量为所述非水性溶剂质量的2％。

优选的，所述LiPF₆的浓度是0.9～1.3mol/L。

优选的，所述线性碳酸酯含有24％～40％(重量)的DMC和15％～40％(重量)的EMC。

本发明的实施例还提供了一种二次电池，包括：

负极和正极；以及

如上所述的电解液。

优选的，所述负极材料是Li₄Ti₅O₁₂。

优选的，所述正极材料是Li[Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3]O或LiCoO₂。

氟代碳酸乙烯酯(FEC)和支柱1烯-1,3-丙磺酸内酯(PES)作为添加剂加入非水性电解液中，降低了钛酸锂电池(在充放电循环上百次之后)的体积膨胀，另外还提高了钛酸锂电池的容量保持率。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1是实施例1的钛酸锂电池在室温下充放电循环容量曲线。

图2是实施例1的钛酸锂电池在55℃下充放电循环容量曲线。

图3是对比例1的钛酸锂电池在55℃下充放电循环容量曲线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。为了方便叙述，以下用PC、DMC、EMC、FEC、PES、LiPF₆分别表示丙烯碳酸酯、二甲基碳酸酯、碳酸甲乙酯、氟代碳酸乙烯酯、支柱1烯-1,3-丙磺酸内酯和六氟磷酸锂。

实施例1

制备二次电池