專利名稱：：鋰離子電池非水電解液及含有該電解液的鋰離子電池的制作方法
技術領域：
：本發明涉及一種鋰離子電池非水電解液及含有該電解液的鋰離子電池。
背景技術：
：鋰離子電池作為新一代綠色環保電池，已日漸成為便攜式電源和動力電池的主導。這些領域對鋰離子電池的要求主要體現在高電導率、大比容量及長循環壽命等性能上，而鋰離子電池電解液的組成是決定這些性能的關鍵因素之一。鋰離子電池有機電解液一般由電解質鋰鹽和有機溶劑兩部分組成，其中有機溶劑一般都是由兩種以上的有機溶劑組成的混合溶劑，在商品化的鋰離子電池得到應用的電解質鋰鹽一般為六氟磷酸鋰，有機溶劑主要有EC(碳酸乙烯酯)、PC(碳酸丙烯酯)、DMC(碳酸二甲酯)、DEC(碳酸二乙酯)、EMC(碳酸甲乙酯)等鏈狀和環狀碳酸酯。此外，添加劑也是鋰離子電池有機電解液的重要組成部分，在鋰離子電池有機電解液中添加少量某些物質，就能顯著地改善電池的某些性能，如電解液的電導率和電池的循環效率。目前，對提高電解液導電能力的添加劑的研究主要著眼于提高導電鋰鹽的溶解和電離同時希望對電池循環性能及比容量能夠有顯著的促進提高作用。文獻中公開了一些能夠提高電解液導電能力的添加劑，例如乙酰氨及其衍生物、含氮芳香雜環化合物和氟代硼基化合物(莊全超，武山，劉文元，陸兆達.鋰離子蓄電池有機電解液添加劑[J].電源技術，2002,26(5):393-395.)，然而這些提高電解液導電能力的添加劑對電池的循環性能和比容量的提高作用不顯著。
發明內容為了克服現有的含有提高導電能力的添加劑的鋰離子電池非水電解液改善電池循環性能和比容量程度有限的情況，本發明提供了一種能夠在顯著提高導電能力的情況下，同時也能夠顯著改善鋰離子電池循環性能和比容量的非水電解液，還提供了一種利用該非水電解液的鋰離子電池。本發明提供的鋰離子電池非水電解液含有鋰鹽和有機溶劑，還含有氨基多元醇。本發明提供的鋰離子電池包括電極組和非水電解液，所述電極組和非水電解液密封在電池殼體內，所述電極組包括正極、負極及隔膜，其中，所述非水電解液為本發明提供的上述非水電解液。利用本發明提供的鋰離子電池非水電解液，特別是本發明提供的鋰離子電池，顯著地提高了非水電解液的導電能力，并改善了現有的利用含有提高導電能力的添加劑的非水電解液的鋰離子電池的循環性能和比容量。具體實施例方式本發明提供了一種鋰離子電池非水電解液，該電解液含有鋰鹽和有機溶劑，其中，該電解液還含有氨基多元醇。所述氨基多元醇可以為任何公知的氨基多元醇，例如碳原子數為3-8，羥基數為3-5的氨基多元醇，其中，優選三羥甲基氨基甲垸(C4H03N)、2-氨基-2-羥甲基-l，3-丁二醇(C5H1303N)、2-氨基-2-羥甲基-l,3，4-丁三醇(C5H1304N)和2-氨基-2-羥甲基-l,3-戊二醇(C6H1503N)中的一種或多種。其中，該電解液還可以含有其它類型的常規添加劑，例如Y-丁內酯(Y-BL)和/或碳酸亞乙烯酯(VC)。其中，所述有機溶劑可以為任何常規的碳酸酯，優選為包括環狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯，所述環狀碳酸酯例如可以為碳酸乙烯酯(EC)和/或碳酸丙烯酯(PC);所述鏈狀碳酸酯例如可以選自碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲乙酯(EMC)中的一種或幾種。所述環狀碳酸酯與所述鏈狀碳酸酯的體積比可以為1:1-3。其中，所述鋰鹽可以為任何常規的用于鋰離子非水電解液的鋰鹽，例如可以選自高氯酸鋰(LiC104)、六氟磷酸鋰(LiPF6)、四氟硼酸鋰(LiBF4)、六氟砷酸鋰(LiAsF6)、雙(草酸基)硼酸鋰(LiBOB)、三氟甲烷磺酸鋰(LiCF3S03)、雙-(三氟甲磺酰基)亞氨鋰(LiN(CF3S02)2)中的一種或幾種。其中，所述鋰鹽的濃度可以為0.6-2.0摩爾/升，所述氨基多元醇的濃度可以為0.3-3.0摩爾/升。本發明提供的電解液可以采用公知的用于制備鋰離子電池非水電解液的方法進行制備。例如，將鋰鹽、有機溶劑和添加劑按照上述含量范圍混合攪拌均勻即可。本發明還提供了一種鋰離子電池，該鋰離子電池包括電極組和非水電解液，所述電極組和非水電解液密封在電池殼體內，所述電極組包括正極、負極及隔膜，其中，所述非水電解液可以為以上所述本發明的任一種非水電解液。由于本發明只涉及對現有技術鋰離子電池非水電解液的改進，因此對鋰離子電池的其它組成和結構沒有特別的限制。例如，所述正極可以是本領域技術人員公知的各種正極，通常包括集電體及涂覆和/或填充在該集電體上的正極材料。所述集電體可以是本領域技術人員所公知的各種集電體，如鋁箔、鍍鎳鋼帶，本發明選用鋁箔作集電體。所述正極材料可以是本領域技術人員所公知的各種正極材料，通常包括正極活性物質、粘合劑和選擇性含有的導電劑，所述正極活性物質可以選自鋰離子電池常規的正極活性物質，如LixNh.yCoO2(其中，0.9《x《l.l，0《y《1.0)、LimMn2.nBn02(其中，B為過渡金屬，0.9《m《l.l，0《n《1.0)、Li!+aMbMn2—b04(其中，-0.1《a《0.2，0《b《1.0，M為鋰、硼、鎂、鋁、鈦、鉻、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鎵、釔、氟、碘、硫元素中的一種或幾種)。本發明所述的正極材料對粘合劑沒有特別的限制，可以采用本領域已知的所有可用于鋰離子電池的粘合劑。優選所述粘合劑為憎水性粘合劑與親水性粘合劑的混合物。所述憎水性粘合劑與親水性粘合劑的比例沒有特別的限制，可以根據實際需要確定，例如，親水性粘合劑與憎水性粘合劑的重量比例可以為0.3:1-1:1。所述粘合劑可以以水溶液或乳液形式使用，也可以以固體形式使用，優選以水溶液或乳液形式使用，此時對所述親水性粘合劑溶液的濃度和所述憎水性粘合劑乳液的濃度沒有特別的限制，可以根據所要制備的正極漿料的拉漿涂布的粘度和可操作性的要求對該濃度進行靈活調整，例如所述親水性粘合劑溶液的濃度可以為0.5-4重量％，所述憎水性粘合劑乳液的濃度可以為10-80重量％。所述憎水性粘合劑可以為聚四氟乙烯、丁苯橡膠或者它們的混合物。所述親水性粘合劑可以為羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉、羥乙基纖維素、聚乙烯醇或者它們的混合物。所述粘合劑的含量為正極活性物質的0.01-8重量。％，優選為1-5重量％。本發明提供的正極材料還可以選擇性地含有現有技術正極材料中通常所含有的導電劑。由于導電劑用于增加電極的導電性，降低電池的內阻，因此本發明優選含有導電劑。所述導電劑的含量和種類為本領域技術人員所公知，例如，以正極材料為基準，導電劑的含量一般為0-15重量％，優選為0-10重量％。所述導電劑可以選自導電碳黑、乙炔黑、鎳粉、銅粉和導電石墨中的一種或幾種。負極的組成為本領域技術人員所公知，一般來說，負極可以包括導電基體及涂覆和/或填充在導電基體上的負極材料。所述導電基體為本領域技術人員所公知，例如可以選自銅箔、鍍鎳鋼帶、沖孔鋼帶中的一種或幾種。所述7負極活性材料為本領域技術人員所公知，它包括負極活性物質和粘合劑，所述負極活性物質可以選自鋰離子電池常規的負極活性物質，如天然石墨、人造石墨、石油焦、有機裂解碳、中間相碳微球、碳纖維、錫合金、硅合金中的一種或幾種。所述粘合劑可以選自鋰離子電池常規的粘合劑，如聚乙烯醇、聚四氟乙烯、羥甲基纖維素(CMC)、丁苯橡膠(SBR)中的一種或幾種。一般來說，所述粘合劑的含量為負極活性物質的0.5-8重量％，優選為2-5重量%。本發明所述用于制備正極漿料和負極漿料的溶劑可以選自常規的溶劑，如可以選自N-甲基吡咯垸酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)、二乙基甲酰胺(DEF)、二甲基亞砜(DMSO)、四氫呋喃(THF)以及水和醇類中的一種或幾種。溶劑的用量使所述漿料能夠涂覆到所述集電體上即可。一般來說，以所述正負極活性物質的重量為基準，所述溶劑的用量為100-150重量％。所述隔膜具有電絕緣性能和液體保持性能，設置于正極和負極之間，并與正極、負極和電解液一起密封在電池殼中。所述隔膜可以是本領域通用的各種隔膜，比如由本領域人員在公知的各廠家生產的各生產牌號的改性聚乙烯氈、改性聚丙烯氈、超細玻璃纖維氈、維尼綸氈或尼龍氈與可濕性聚烯烴微孔膜經焊接或粘接而成的復合膜。本發明提供的鋰離子電池的制備方法可以為本領域公知的制備鋰離子電池的方法，例如包括將所述制備好的正極和負極之間設置隔膜，構成電極組，將該電極組容納在電池殼中，注入電解液，然后將電池殼密封即可制得鋰離子電池。所述正極的制備方法包括在正極集電體上涂覆含有正極活性物質、粘合劑和選擇性含有的導電劑的漿料，干燥、輥壓、切片后即得正極。所述干燥通常在50-16(TC，優選80-150'C下進行。負極的制備方法與正極的制備方法相同，只是用含有負極活性物質和粘合劑的漿料代替含有正極活性物質、粘合劑和導電劑的漿料。8下面通過以下實施例對本發明進行更詳細地描述。實施例1該實施例用于說明本發明提供的非水電解液。在室溫下，將六氟磷酸鋰(LiPF6)和三羥甲基氨基甲烷分別以1摩爾/升和0.5摩爾/升溶解于有機溶劑(由體積比為1:1的EC和DEC組成)中，制備得到電解液樣品D1。實施例2該實施例用于說明本發明提供的非水電解液。在室溫下，將六氟磷酸鋰(LiPF6)、2-氨基-2-羥甲基-l,3-丁二醇分別以1.5摩爾/升、2.5摩爾/升溶解于有機溶劑(由體積比為1:1的EC和DEC組成)中，制備得到電解液樣品D2。實施例3該實施例用于說明本發明提供的非水電解液。在室溫下，將六氟磷酸鋰(LiPF6)、三羥甲基氨基甲烷和2-氨基-2-羥甲基-1，3_丁二醇分別以1摩爾/升、0.5摩爾/升和0.5摩爾/升溶解于有機溶劑(由體積比為1:1:1的EC、DEC和EMC組成)中，制備得到電解液樣品D3。實施例4該實施例用于說明本發明提供的非水電解液。在室溫下，將六氟磷酸鋰(LiPF6)和2-氨基-2-羥甲基-l,3,4-丁三醇分別以1.5摩爾/升和1摩爾/升溶解于有機溶劑(由體積比為1:1:1的PC、DEC和EMC組成)中，制備得到電解液樣品D4。實施例5該實施例用于說明本發明提供的非水電解液。在室溫下，將六氟磷酸鋰(LiPF6)和2-氨基-2-羥甲基-l，3-戊二醇分別以1摩爾/升和1.5摩爾/升溶解于有機溶劑(由體積比為hhh1的EC、DEC、EMC和DMC)中，制備得到電解液樣品D5。對比例1該對比例用于說明現有的電解液。在室溫下，將六氟磷酸鋰(LiPF6)以1摩爾/升溶解于有機溶劑(由體積比為l:1的EC和DEC組成)中，制備得到電解液樣品CD1。對比例2該對比例用于說明現有的電解液。在室溫下，將六氟磷酸鋰(LiPF6)以1摩爾/升溶解于有機溶劑(由體積比為l:1:1的EC、DEC和EMC組成)中，制備得到電解液樣品CD2。對比例3該對比例用于說明現有的電解液。在室溫下，將六氟磷酸鋰(LiPF6)和乙酰氨分別以1摩爾/升和0.5摩爾/升溶解于有機溶劑(由體積比為1:1的EC和DEC組成)中，制備得到電解液樣品CD3。對比例4該對比例用于說明現有的電解液。在室溫下，將六氟磷酸鋰(LiPF6)禾卩(C6H3F)02B(C6H3F2)分別以l摩爾/升和0.5摩爾/升溶解于有機溶劑(由體積比為1:1:1的EC、DEC和EMC組成)中，制備得到電解液樣品CD4。實施例6-10實施例6-10用于說明本發明提供的鋰離子電池的制備。將卯重量份鈷酸鋰LiCo02粉末、6重量份作為粘合劑的PVDF和4重量份作為導電劑的乙炔黑加入到100重量份作為溶劑的N-甲基-2-吡咯烷酮中，攪拌混合均勻，制得涂布所用的正極漿料。將制得的混合漿料采用拉漿的方式均勻涂布在鋁箔上，150'C下烘干、輥壓、裁切制得尺寸為373X43.5毫米的正極極片，其中含有0.6克活性成分LiCo02。將90重量份的MCMB、7重量份的PVDF和3重量份的乙炔黑加入到100重量份作為溶劑的N-甲基-2-吡咯垸酮中，攪拌混合均勻，制得涂布所用的負極漿料。將制得的混合漿料采用拉漿的方式均勻涂布在銅箔上，150°C下烘干、輥壓、裁切制得尺寸為373X43.5毫米的負極極片。將正極極片、隔膜(聚丙烯膜)和負極極片依次疊層并巻繞好納入方形鋼殼體中，分別注入3.5克實施例l-5制備的電解液Dl-D5，制得鋰離子電池B1-B5。對比例5-8對比例5-8用于說明現有技術的鋰離子電池的制備。按照與實施例6-10相同的方法，分別制得鋰離子電池CB1-CB4，不同的是，注入的電解液分別為對比例l-4制備的電解液。電解液電導率測試采用電導儀(采用鉑黑電極，用0.01mol/L的KCl溶液校正電池常數)分別測定室溫(25°C)下電解液D1-D5以及CD1-CD4的電導率，結果如表1所示；表1<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>鋰離子電池性能測試使用BS-9300R二次電池性能檢測裝置對電池Al進行測試，測試環境為25"C、相對濕度30%，測定方法如下先將電池Bl-B5和CB1-CB4進行室溫化成(以小電流4mA充放電循環3次)，然后進行0.2C充放電循環，充放電截止電壓均為4.2-3V。測得各鋰離子電池室溫循環性能和正極比容量，結果如表2所示。比容量=首次放電容量/實際敷LiCo02料容量保持率=(第100次循環放電容量/首次放電容量)X100%表2<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>由表1可知，相對于現有技術制備的電解液CD1-CD4，本發明提供的電解液D1-D5的電導率較高；由表2可知，相對于利用己有技術制得的電池CB1-CB4，利用本發明提供的非水電解液D1-D5制得的電池B1-B5明顯地改善了電池的循環性能和正極比容量。權利要求1、一種鋰離子電池非水電解液，該電解液含有鋰鹽和有機溶劑，其特征在于該電解液還含有氨基多元醇。2、根據權利要求1所述的電解液，其中，所述氨基多元醇的碳原子數為3-8，羥基數為3-5。3、根據權利要求2所述的電解液，其中，所述氨基多元醇為三羥甲基氨基甲烷、2-氮基-2-羥甲基-l，3-丁二醇、2-氨基-2-羥甲基-l，3,4-丁三醇和2匿氨基-2-羥甲基-l，3-戊二醇中的一種或多種。4、根據權利要求1所述的電解液，其中，所述有機溶劑包括環狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯，所述環狀碳酸酯為碳酸乙烯酯和/或碳酸丙烯酯；所述鏈狀碳酸酯選自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的一種或幾種。5、根據權利要求4所述的電解液，其中，所述環狀碳酸酯與所述鏈狀碳酸酯的體積比為l:1-3。6、根據權利要求1所述的電解液，其中，所述鋰鹽選自高氯酸鋰、六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟砷酸鋰、雙(草酸基)硼酸鋰、三氟甲垸磺酸鋰和雙-(三氟甲磺酰基)亞氨鋰中的一種或幾種。7、根據權利要求l所述的電解液，其中，所述鋰鹽的濃度為0.6-2.0摩爾/升，所述氨基多元醇的濃度為0.3-3.0摩爾/升。8、一種鋰離子電池，該鋰離子電池包括電極組和非水電解液，所述電極組和非水電解液密封在電池殼體內，所述電極組包括正極、負極及隔膜，其特征在于，所述非水電解液為權利要求1-7中任意一項所述的電解液。全文摘要本發明提供了一種鋰離子電池非水電解液，該非水電解液含有鋰鹽和有機溶劑，還含有氨基多元醇。本發明還提供了一種鋰離子電池，該電池包括電極組和非水電解液，所述電極組和非水電解液密封在電池殼體內，所述電極組包括正極、負極及隔膜，其中，所述非水電解液為本發明提供的上述非水電解液。利用本發明提供的鋰離子電池非水電解液，特別是本發明提供的鋰離子電池，顯著地提高了非水電解液的導電能力，并改善了現有的利用含有提高導電能力的添加劑的非水電解液的鋰離子電池的循環性能和比容量。文檔編號H01M10/40GK101447589SQ20071019540公開日2009年6月3日申請日期2007年11月27日優先權日2007年11月27日發明者先雪峰,劉會權,哲呂申請人:比亞迪股份有限公司