專利名稱：一種含有烯基磺酸內酯添加劑的鋰離子動力電池電解液的制作方法
技術領域：
本發明屬于鋰離子電池電解液技術領域，涉及適合于磷酸鐵鋰和錳酸鋰電池體系
電解液的添加劑，特別涉及一種含有烯基磺酸內酯添加劑的鋰離子動力電池電解液
背景技術：
在現有各類眾多的電池當中，鋰離子電池被稱為性能最為優越的可充電電池，號 稱"終極電池"。作為數碼設備的首選，已經廣泛的在手機、相機、筆記本電腦等便攜式數碼 產品中使用。特別是由于鋰離子電池的清潔環保特點，鋰離子電池的市場需求一直保持相 當高的增長速度，其可靠的功能也使得鋰離子電池在電動車方面的應用成為現實。目前鋰 離子動力電池已經在電動自行車中得到大力的推廣使用，隨著鋰離子動力電池技術水平的 不斷提高，將會被逐漸使用在汽車等大型動力運載工具中。 為了保證鋰離子動力電池的性能發揮和安全性能，必須對電池使用的材料進行優 選。目前鋰離子動力電池所使用的正極材料主要是磷酸鐵鋰和錳酸鋰，負極材料以人造石 墨類為主。在此優選正負極的基礎上，需要改變鋰離子電池電解液的組成成分，保證電池性 能的發揮。 常見鋰離子電池電解液體系的添加劑，主要適合于鈷酸鋰正極材料體系使用，而 磷酸鐵鋰和錳酸鋰因其各自特殊的化學結構，需要改變電解液的組成成分或者使用特殊的 添加劑，來改善電解液同磷酸鐵鋰和錳酸鋰正極材料的界面化學，同時也由于動力電池體 系的大容量、大功率和組成動力電池的單體電池一致性等問題，需要從電解液方面來改善 和解決。 經過對上述現有技術進行的研究，結果發現常見的鋰離子電池電解液添加劑亞 乙烯碳酸酯和1，3-丙烷磺酸內酯，可以改善電解液同負極材料的兼容性，并可以在負極表 面形成一層保護膜，同時可以保證電池在高溫條件下性能正常發揮。但是由于電池制作工 藝等條件的制約，組成動力電池的個別單體電池會在電池的多次充放電循環后，出現電池 內阻偏高，產氣量增大，從而影響整個動力電池組的性能。 研究結果也發現，如果僅僅使用亞乙烯碳酸酯和1， 3-丙烷磺酸內酯，并不能從根 本上解決電解液同采用磷酸鐵鋰和錳酸鋰為正極材料的電池體系所出現的問題。例如，采 用錳酸鋰電池體系的動力電池，由于錳酸鋰材料自身結構特點，會在充放電過程中出現材 料表面Mn2+的溶解，導致電池容量衰減，或者當電池體系處于高溫環境中時，這種表面Mn2+ 的溶解更加明顯，需要選擇特殊的添加劑來抑制這種材料表面的錳溶解。對于磷酸鐵鋰體 系的動力電池，會因為磷酸鐵鋰材料較低的離子電導率，影響材料在低溫條件下的充放電 性能。
發明內容
本發明的目的是提供一種含有烯基磺酸內酯添加劑的鋰離子動力電池電解液，解 決了現有技術中存在的磷酸鐵鋰和錳酸鋰因其各自特殊的化學結構，從而使得由磷酸鐵鋰電池組成的動力電池能夠具有良好的性能，解決了現有動力電池體系的大容量、大功率和 組成動力電池的單體電池一致性等問題， 本發明是在現有鋰離子動力電池電解液添加劑的基礎上加入新的添加劑烯基磺 酸內酯，來改善鋰離子動力電池中單體電池因充放電循環過程中內阻、厚度等改變，從而影 響單體電池的一致性的現象 本發明的另外一個目就是采用磷酸鐵鋰正極材料作為動力電池體系，提供一種促 進其電性能發揮的電解液，使得由磷酸鐵鋰電池組成的動力電池能夠具備更優質的性能。
本發明的第三個目的就是采用錳酸鋰正極材料作為動力電池體系，提供一種能夠 抑制表面Mn"溶解的電解液，減少電池體系處于高溫環境中容量的衰減，保證整個電池循 環及其容量的正常發揮。 本發明所采用的技術方案是，一種含有新型烯基磺酸內酯添加劑的鋰離子動力電 池電解液，所述的鋰離子動力電池電解液中采用磷酸鐵鋰正極材料和錳酸鋰正極材料為動 力電池體系，在現有鋰離子電池電解液中新加有含有抑制表面Mn"溶解的磺酸酯化合物的 添加劑。 本發明所述的含有烯基磺酸內酯添加劑的鋰離子動力電池電解液，其特征還在 于， 所述的烯基磺酸內酯化合物的重量為鋰離子電池電解液體系總重量1 5%，所 述的烯基磺酸酯化合物選自以下化學式
化學式(1)1^03(^3，化學結構為
o 化學式(2)RS0AH5，化學結構為
化學式(3)1 03(:4113，化學結構為
<formula>formula see original document page 5</formula> 其化學結構中的R分別是氫原子、鹵素原子，或是含1個或2個碳原子的烷基。
所述的化學式(1) 、 (2) 、 (3)作為添加劑添加時，可加入一種或一種以上的磺酸酯 化合物。 本發明的含有烯基磺酸內酯添加劑的鋰離子動力電池電解液，采用錳酸鋰正極材 料的動力電池體系，提供一種能夠抑制表面Mn2+溶解的電解液，保證了整個電池循環及其 容量的充分發揮。改善了電解液同負極材料的兼容性，并可以在負極表面形成一層保護膜， 同時也可保證電池在高溫條件下性能正常發揮。組成動力電池的個別單體電池不會在電池 的多次充放電循環后，出現電池內阻偏高，產氣量增大以及影響整個動力電池組的性能的 現象。 采用含有烯基磺酸內酯為添加劑的鋰離子動力電池，不會在充放電過程中出現材 料表面Mn2+的溶解，導致電池容量衰減的現象，也不會影響材料在低溫條件下的充放電性 能，從而使得有磷酸鐵鋰電池組成的動力電池能夠較優的性能。 另外，上述本發明的基本構成中，化學式(1)、 (2)、 (3)可以選擇至少一種，以保證 電解液性能的充分發揮，更為重要的是可以保證在長循環條件下，產氣量小，電池不鼓脹。
具體實施例方式
下面結合具體實施方式
對本發明進行詳細說明。 —種含有烯基磺酸內酯添加劑的鋰離子動力電池電解液，所述的鋰離子動力電池 電解液中采用磷酸鐵鋰正極材料和錳酸鋰正極材料為動力電池體系，在現有鋰離子電池電 解液中新加有含有抑制表面Mn2+溶解的磺酸酯化合物的添加劑。 所述的烯基磺酸內酯化合物的重量為鋰離子電池電解液體系總重量1 5%，所 述的烯基磺酸酯化合物選自以下化學式
化學式(1)RS03C具，化學結構為
<formula>formula see original document page 5</formula> 化學式(2)1 03(:4115，化學結構為
<formula>formula see original document page 6</formula>
化學式(3)RS0^H3，化學結構為
<formula>formula see original document page 6</formula>
化合物:
其化學結構中的R分別是氫原子、鹵素原子，或是含1個或2個碳原子的烷基。 所述的化學式(1)、 (2)、 (3)作為添加劑添加時，可加入一種或一種以上的磺酸酯
為了更好的描述本發明，通過下面幾個實施例來具體說明 實施例1
采用磷酸鐵鋰正極材料的鋰離子電池中使用如下鋰離子電池電解液
在充氬氣的手套箱環境中(H20< lO卯m)，按比例1 : 1 : 1(wt^)取占總重量 的77. 5%的EC、 DEC、 EMC有機溶劑；取鋰鹽為六氟磷酸鋰(LiPF6)，占總重量的12. 5% ;取 添加劑為碳酸亞乙烯酯(VC)，占總重量的4%、丙烷磺酸內酯(PS)，占總重量的4%;取占總 重量2%的化學式(1)RS03C3H3為添加劑；依次加入容器充分攪拌均勻，即得到本發明鋰離 子動力電池電解液。
實施例2 采用磷酸鐵鋰正極材料的鋰離子電池中使用如下鋰離子電池電解液 在充氬氣的手套箱環境中(H20 < 10ppm)，按比例1 : 1 : 1(wt^)取占總重量
的77. 5%的EC、 DEC、 EMC有機溶劑；取鋰鹽為六氟磷酸鋰(LiPF6)，占總重量的12. 5% ;取
添加劑為碳酸亞乙烯酯(VC)，占總重量的4%、丙烷磺酸內酯(PS)，占總重量的4%;取占總
重量2%的化學式(2)RS03C4H5為添加劑；依次加入容器充分攪拌均勻，即得到本發明鋰離
子動力電池電解液。 實施例3 在采用磷酸鐵鋰正極材料的鋰離子電池中使用如下鋰離子電池電解液 在充氬氣的手套箱環境中(H20< 10卯m)，按比例1 : 1 : 1(wt^)取占總重量的
77. 5%的EC、 DEC、 EMC有機溶劑；取鋰鹽為六氟磷酸鋰(LiPF6)，，占總重量的13. 5% ;取添
加劑為碳酸亞乙烯酯(VC)，占總重量的4X、丙烷磺酸內酯(PS)，占總重量的3X;取占總重
量2%的化學式(2)1 03(:4115為添加劑；依次加入容器充分攪拌均勻，即得到本發明鋰離子
動力電池電解液。 實施例4
在采用錳酸鋰正極材料的鋰離子電池中使用在如下鋰離子電池電解液 在充氬氣的手套箱環境中(H20< 10卯m)，按比例1 : 1 : 1(wt^)取占總重量的
76. 5%的EC、 DEC、 EMC有機溶劑；取鋰鹽為六氟磷酸鋰(LiPF6)，，占總重量的13. 5% ;取添
加劑為碳酸亞乙烯酯(VC)，占總重量的4%、丙烷磺酸內酯(PS)，占總重量的3%;取占總重
量3%的化學式(3)1 03(:4113為添加劑；依次加入容器充分攪拌均勻，即得到本發明鋰離子
動力電池電解液。 經性能對比試驗，本發明含有新型添加劑的鋰離子動力電池電解液的電池性能指標大大優于不含本發明所述添加劑的電池電解液。 上述實施方式只是本發明的一個實例，不是用來限制本發明的實施與權利范圍，凡依據本發明申請專利保護范圍所述的內容做出的等效變化和修飾，均應包括在本發明申請專利范圍內。
權利要求
一種含有烯基磺酸內酯添加劑的鋰離子動力電池電解液，所述的鋰離子動力電池電解液中采用磷酸鐵鋰正極材料和錳酸鋰正極材料為動力電池體系，在現有鋰離子電池電解液中新加有含有抑制表面Mn2+溶解的磺酸酯化合物的添加劑。
2. 根據權利要求1所述的含有烯基磺酸內酯添加劑的鋰離子動力電池電解液，其特征 在于，所述的烯基磺酸內酯化合物的重量為鋰離子電池電解液體系總重量1 5%，所述的 烯基磺酸酯化合物選自以下化學式化學式(1)RS0^H3，化學結構為<formula>formula see original document page 0</formula>化學式(2)RS0AHs，化學結構為化學式(3)RS0AH3，化學結構為其化學結構中的R分別是氫原子、鹵素原子，或是含1個或2個碳原子的烷基。
3.根據權利要求1或2所述的含有新型添加劑的鋰離子動力電池電解液，其特征在于， 所述的化學式(1)、 (2)、 (3)作為添加劑添加時，可加入一種或一種以上的磺酸酯化合物。
全文摘要
本發明提供了一種含有烯基磺酸內酯添加劑的鋰離子動力電池電解液，所述的鋰離子動力電池電解液中采用磷酸鐵鋰正極材料或錳酸鋰正極材料為動力電池體系。所述的磺酸酯化合物的重量為鋰離子電池電解液體系總重量1～5％；所述的磺酸酯化合物選自以下化學式化學式(1)RSO3C3H3；化學式(2)RSO3C4H5；化學式(3)RSO3C4H3；其化學結構中的R分別是氫原子、鹵素原子，或是含1個或2個碳原子的烷基。
文檔編號H01M10/056GK101719560SQ20091024988
公開日2010年6月2日 申請日期2009年11月30日 優先權日2009年11月30日
發明者侯濤, 陳柏源 申請人:東莞市杉杉電池材料有限公司