專利名稱：一種鋰離子電池電解液和電池的制作方法
技術領域：
本發明涉及材料化學領域及高能電池技術，具體是涉及一種鋰離子電池電解液及電池。
背景技術：
鋰離子電池電解液是電池的重要組成部分，在電池中承擔著正負極之間傳輸電荷的作用，它對電池的比容量、工作溫度范圍、循環效率及安全性能等至關重要。鋰離子電池電解液一般由高純有機溶劑、電解質鋰鹽和必要的添加劑組成。有機溶劑是電解液的主體部分，與電解液的性能密切相關，一般由高介電常數溶劑與低粘度溶劑混合使用；常用電解質鋰鹽有高氯酸鋰、六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰等，但從成本、安全性等多方面考慮，六氟磷酸鋰是商業化鋰離子電池采用的主要電解質；添加劑的使用尚未商品化，但一直是有機電解液的研究熱點之一。
自1991年鋰離子電解液開發成功，鋰離子電池很快進入了筆記本電腦、手機等電子信息產品市場，并且逐步占據主導地位。目前鋰離子電池電解液產品技術也正處于進一步發展中。在鋰離子電池電解液研究和生產方面，國際上從事鋰離子電池專用電解液的研制和開發的公司主要集中在日本、德國、韓國、美國、加拿大等國家，以日本的電解液發展最快，市場份額最大。日本Matsushita公司生產的電池正負極LiCoO2/Li-C，所用電解液是LiPF6/EC(EthyleneCarbonate，碳酸乙烯酯)+DEC(Diethyl Carbonate，碳酸二乙酯)+共溶劑；A&T Battery公司生產的電池正負極是LiCoO2/Li-C，所用電解液是LiBF4/PC(polyester Carbonate，聚碳酸酯)+EC+BLr-丁內酯。國內最常用電解液體系有EC+DMC(Dimethyl Carbonate，碳酸二甲酯)、EC+DEC、EC+DMC+EMC(Ethyl Methyl Carbonate，碳酸甲乙酯)、EC+DMC+DEC等。不同的電解液的使用條件不同，與電池正負極的相容性不同，分解電壓也不同。電解液組成為1mol/l LiPF6/EC+DMC+DEC+EMC，在性能上比普通電解液有更好的循環壽命、低溫性能和安全性能，能有效減少氣體產生，防止電池膨脹。EC/DEC、EC/DMC電解液體系的分解電壓是4.25V、5.10V。據Bellcore研究，LiPF6/EC+DMC與碳負極有良好的相容性，例如在LiC6/LiMnO4電池中，以LiPF6/EC+DMC為電解液，室溫下可穩定到4.9V，55℃可穩定到4.8V，其液相區為-20℃～130℃，突出優點是使用溫度范圍廣，與碳負極的相容性好，安全指數高，有好的循環壽命與放電性能。目前國內廣大電池生產廠商生產的電池正負極是LiCoO2/C，所用的電解液是1mol/l LiPF6/EC+DMC+EMC，其中EC∶DMC∶EMC質量比為1∶1∶1。該體系雖具有較好的安全性能和循環壽命，但是對電池正負極活性材料比容量的發揮有一定的影響。
發明內容本發明的目的在于克服目前廣泛使用的電解液的不足，提出一種能有效發揮活性物質性能的電解液及含有該種電解液的鋰離子電池。
為了達到上述目的，本發明所采取的技術方案是一種鋰離子電池電解液，包括電解質鹽和有機溶劑，所述有機溶劑包括碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯，其中各成分的重量含量為，碳酸甲乙酯5～15份、碳酸乙烯酯45～55份、碳酸二乙酯30～50份。
優選的是，所述有機溶劑由碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯組成。
優選的是，所述各成分的重量含量為，碳酸甲乙酯10份、碳酸乙烯酯50份、碳酸二乙酯40份。
本發明并提供含有上述電解液的鋰離子電池。
上述方案中所用到的EC是一種比較特殊的物質，常溫下為無色晶體，它的密度1.41g/cm3，熔點37℃，沸點248℃，閃點160℃，溶于乙醇、水等，性能穩定，堿性條件下能夠分解，與甲醇發生酯交換反應生成DMC和乙二醇。EC在石墨負極表面不發生分解，是鋰離子電池電解液的基礎組分之一。
DEC，常溫下為無色液體，密度0.972g/cm3，熔點-43℃，沸點127℃，閃點33℃。
EMC，密度1.00g/cm3，熔點-55℃，沸點109℃，閃點23℃，相對于DEC、DMC等，熱穩定性差，受熱或堿性條件下容易發生酯交換反應，生成DEC和DMC。
與現有技術相比，結合下面將要詳述的實施例，本發明有益的技術效果在于針對不同有機溶劑的各自物化特點，對溶劑進行組合，找到其中既能發揮各自優點又能相互抑止各自缺點的配比，使活性物質發揮其最優的電化學性能，特別是活性物質的比容量發揮性能，從而提高電池容量。
具體實施方式以下通過一些說明性實施例來進一步理解本發明。為明確起見，在下述實施例和對比例中所提到的注液電池均指同一批同型號(393048S)的電池，所說的同一批是指該批電池的前序生產工藝都一樣，而唯一不同的是注液工序中注入的電解液不同。
實施例1電解液中有機溶劑的重量配比為EMC為10份，EC為50份，DEC為40份在密閉環境中將10gEMC，50gEC和40gDEC均勻混合，然后加入0.0866mol LiPF6充分混合。任意抽取30個未注液的393048S電池，于手套箱中將30個未注液的電池分別注入一定量上述配置的電解液，然后將已注液的電池老化、化成、封口，最后測定其容量，平均放電容量為548.1mah。
實施例2電解液中有機溶劑的重量配比為EMC為5份，EC為45份，DEC為50份在密閉環境中將5gEMC，45gEC和50gDEC均勻混合，然后加入0.0884molLiPF6充分混合。任意抽取30個未注液的393048S電池，于手套箱中將30個未注液的電池分別注入一定量上述配置的電解液，然后將已注液的電池老化、化成、封口，最后測定其容量，平均放電容量為548.0mah。
實施例3電解液中有機溶劑的重量配比為EMC為15份，EC為55份，DEC為30份在密閉環境中將15gEMC，55gEC和30gDEC均勻混合，然后加入0.0848mol LiPF6充分混合。任意抽取30個未注液的393048S電池，于手套箱中將30個未注液的電池分別注入一定量上述配置的電解液，然后將已注液的電池老化、化成、封口，最后測定其容量，平均放電容量為547.8mah。
實施例4電解液中有機溶劑的重量配比為EMC為15份，EC為44份，DEC為45份在密閉環境中將15gEMC，44gEC和45gDEC均勻混合，然后加入0.0925mol LiPF6充分混合。任意抽取30個未注液的393048S電池，于手套箱中將30個未注液的電池分別注入一定量上述配置的電解液，然后將已注液的電池老化、化成、封口，最后測定其容量，平均放電容量為547.9mah。
實施例5電解液中有機溶劑的重量配比為EMC為8份，EC為53份，DEC為35份在密閉環境中將8gEMC，53gEC和35gDEC均勻混合，然后加入0.0816molLiPF6充分混合。任意抽取30個未注液的393048S電池，于手套箱中將30個未注液的電池分別注入一定量上述配置的電解液，然后將已注液的電池老化、化成、封口，最后測定其容量，平均放電容量為547.8mah。
實施例6電解液中有機溶劑的重量配比為EMC為13份，EC為43份，DEC為46份在密閉環境中將13gEMC，43gEC和46gDEC均勻混合，然后加入0.0908mol LiPF6充分混合。任意抽取30個未注液的393048S電池，于手套箱中將30個未注液的電池分別注入一定量上述配置的電解液，然后將已注液的電池老化、化成、封口，最后測定其容量，平均放電容量為548.0mah。
對比例電解液中有機溶劑的重量配比為DMC為33.3份，EMC為33.3份，EC為33.3份在密閉環境中將33.3mlDMC，33.3mlEMC和33.3mlEC均勻混合，然后加入0.088mol LiPF6充分混合。任意抽取30個未注液的393048S電池，于手套箱中將30個未注液的電池分別注入一定量上述配置的電解液，然后將已注液的電池老化、化成、封口，最后測定其容量，平均放電容量為538.4mah。
通過以上具體實施方式
，不難看出，采用本發明提供的電解液對電池的容量提高有較好的效果。以393048S為例來說，使用本發明提供的電解液要比使用目前廣泛應用的電解液的電池容量要提高10個mah左右，而相應生產成本沒有提高，值得推廣應用。
權利要求
1.一種鋰離子電池電解液，包括電解質鹽和有機溶劑，其特征在于所述有機溶劑包括碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯，其中各成分的重量含量為，碳酸甲乙酯5～15份、碳酸乙烯酯45～55份、碳酸二乙酯30～50份。
2.根據權利要求1所述的鋰離子電池電解液，其特征在于所述有機溶劑由碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯組成。
3.根據權利要求1或2所述的鋰離子電池電解液，其特征在于所述各成分的重量含量為，碳酸甲乙酯10份、碳酸乙烯酯50份、碳酸二乙酯40份。
4.一種鋰離子電池，其特征在于含有上述任意一項權利要求所述的電解液。
全文摘要
本發明提供了一種鋰離子電池電解液，包括電解質鹽和有機溶劑，所述有機溶劑包括碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯，其中各成分的重量含量為，碳酸甲乙酯5～15份、碳酸乙烯酯45～55份、碳酸二乙酯30～50份。本發明并提供含有上述電解液的鋰離子電池。本發明有益的技術效果在于針對不同有機溶劑的各自物化特點，對溶劑進行組合，找到其中既能發揮各自優點又能相互抑止各自缺點的配比，使活性物質發揮其最優的電化學性能，特別是活性物質的比容量發揮性能，從而提高電池容量。
文檔編號H01M6/16GK1794510SQ200510021950
公開日2006年6月28日 申請日期2005年10月21日 優先權日2005年10月21日
發明者雷葉 申請人:深圳市比克電池有限公司