本發明涉及電池
技術領域：
，具體涉及一種鈦酸鋰電池電解液及鈦酸鋰電池。
背景技術：
：現有技術中，鈦酸鋰材料在電池中作為負極材料使用，由于其自身特性的原因，材料與電解液之間容易發生相互作用并在充放循環反應過程中產生氣體析出，因此普通的鈦酸鋰電池容易發生脹氣，導致電芯鼓包，電性能也會大幅下降，極大地降低了鈦酸鋰電池的理論循環壽命。測試數據表明，普通的鈦酸鋰電池在循環過程中就會發生脹氣的現象，導致無法正常使用，這也是制約鈦酸鋰電池大規模應用的一個重要原因。技術實現要素：本發明的目的是針對現有技術中的上述不足，提供一種鈦酸鋰電池電解液及鈦酸鋰電池，其能減少鈦酸鋰電池的產氣，進而提高鈦酸鋰電池的高溫存儲與循環性能，同時進一步提高材料的倍率性能。本發明的目的通過以下技術方案實現：一種鈦酸鋰電池電解液，由鋰鹽、有機溶劑組成，所述有機溶劑由如下原料組成：10wt%-99.9wt%腈類溶劑、0wt%-89wt%輔溶劑、0.1wt%-5wt%添加劑組成。研究發現鈦酸鋰電池在循環過程中，在1.55V以上，形成巖鹽相的Li7Ti5O12中，該材料容易與有機溶劑發生化學還原反應。現在常用的電解液有機溶劑線性碳酸酯分解產生H2,而環狀碳酸酯產生烯烴類氣體。因此，選擇合適的電解液體系是解決鈦酸鋰電池的關鍵。腈類溶劑不會與充電狀態中巖鹽相的Li7Ti5O12材料發生副反應,可以有效避免因羰基或羥基存在而發生的一些催化反應，減少了電解液的分解，降低了鈦酸鋰產氣的幾率，減少了鈦酸鋰電池中的脹氣現象，進而提高了鈦酸鋰電池的存儲和循環性能。其中，所述腈類溶劑為乙腈、丙腈、甲氧基丙腈、異丙腈、丁二腈、丁腈、己二腈、戊腈、戊二腈、葵二腈、丙烯腈、環己基腈、1,2-環己基二腈、鄰苯二腈中的至少一種中的至少一種。優選為乙腈、丁二腈和己二腈按重量比為1:1:1的比例混合組成。乙腈導電率較高，但循環性能較差，漏電流現象較嚴重；丁二腈可以擴寬電解液的電化學窗口，提高電解液的工作電壓，有效抑制電解液的分解，減小正極材料的阻抗值，但丁二腈的粘度較大，會導致電池的倍率性能下降，影響電池的比容量和循環性能；己二腈，能提高電池的比容量、首次充放電效率和拓寬電解液的電化學穩定窗口，從而提高電解液的熱穩定性，并改善電解液的循環性能。本發明通過乙腈、丁二腈和己二腈的復配模式，大大提高了電池容量和熱穩定性，改善了電解液的循環性能。其中，所述輔溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、2-甲氧基乙醚、四氫呋喃、二氧戊環、Y-丁內酯、Y-戊內酯、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、1-甲基-2-吡咯烷酮、二甲氧基乙烷、環丁砜或二甲基亞砜中的至少一種。腈類溶劑雖然能夠抑制電解液的產氣，但其粘度較大，且與低電位電極相容性較差，極易在負極表面發生聚合反應，為此與常用的輔溶劑進行復配，可以使復配電解液具有較高的電導率和較低的粘度，滿足鋰電池的充放電需求，改善電池循環情況，優選地，所述輔溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺按重量比2:2:1:1的比例混合組成，所述輔溶劑占有機溶劑的25wt%-38wt%，該配比可以大大地提高電解液的穩定性，降低電阻率。其中，所述添加劑包括硼類添加劑，所述硼類添加劑為二氟草酸硼酸鋰和二草酸硼酸鋰中的至少一種，硼類添加劑用量為有機溶劑的0.1wt%-2.5wt%。含硼化合物可以改善電池的循環性能，延長電池壽命，但會增加電池的首次不可逆容量損失，添加量較大時會導致體系的熱穩定性下降，也影響電解液的離子導電，優選用量為0.1wt%-2.5wt%。其中，所述添加劑包括鹵素添加劑，所述鹵素添加劑由氟代碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯和氟代苯按重量比1:1:1的比例組成，鹵素添加劑的用量為0.1wt%-2.5wt%。氟代碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯、氟代苯引入的氟原子可以降低有機溶劑熔點，提高有機溶劑閃點，大大地改善了電解液的低溫和安全性能，并且借助氟原子的吸電子效應，可以在較高電位條件下在負極界面還原并優先鈍化電極表面，起到成膜助劑的效果，在負極形成穩定的鈍化膜從而抑制電解液分解，減少容量損失，充分提高電池的容量效率及壽命。其中，所述腈類溶劑占有機溶劑的60wt%-70wt%，所述輔溶劑占有機溶劑的25wt%-39wt%。大量使用腈類溶劑可以大大地降低碳酸鋰電池的循環厚度膨脹率、高溫存儲厚度膨脹率以及提高其倍率維持率和500次循環保持率，但用量超出有機溶劑的70wt%后，提升作用低，并且會使電芯的反應電阻增加，影響電池性能，因此用量優選為有機溶劑的60wt%-70wt%。其中，所述鋰鹽為LiPF6、LiBF4、LiCFSO3、LiN(SO2CF3)2、LiN（SO2C2F5）2、LiPF4(CF3)2、LiPF（C2F5）3中的一種以上的混合物。其中，所述鋰鹽的濃度為0.5-1.5mol/L。濃度的提升可以提高離子載體密度，有助于界面反應頻率，但濃度過高，則會導致離子導電度顯著下降和粘度上升的現象，使電池的整體電阻上升，故優選為1.0mol/L。一種鈦酸鋰電池，包括：正極極片；負極極片，所述負極極片的負極活性物質為鈦酸鋰；隔膜，間隔于相鄰正負極片之間；以及上述的鈦酸鋰電池電解液。本發明的鈦酸鋰電池采用鈦酸鋰作為負極活性物質，可以提高負極電位，避免低電位情況負極活性物質易與腈類溶劑發生副反應，從而延長電池壽命。其中，所述正極極片的正極活性物質為鈷酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鎳錳酸鋰中的一種。本發明的有益效果：1、腈類溶劑不會與充電狀態中巖鹽相的Li7Ti5O12材料發生副反應,可以有效避免因羰基或羥基存在而發生的一些催化反應，減少了電解液的分解，降低了鈦酸鋰產氣的幾率，減少了鈦酸鋰電池中的脹氣現象，進而提高了鈦酸鋰電池的存儲和循環性能；2、腈類溶劑與低電位電極（特別是石墨）相容性較差，極易在負極表面發生聚合反應，本發明采用電位較高的鈦酸鋰作為電位負極，可避免電解液與電極的副反應，從而增強鈦酸鋰電池電解液的穩定性。具體實施方式結合以下實施例對本發明作進一步描述。實施例1制備鈦酸鋰電池電解液：所述碳酸鋰電池電解液由鋰鹽LiPF6和有機溶劑組成，所述有機溶劑由99.9wt%腈類溶劑乙腈和0.1wt%添加劑LiDFOB組成。制備鈦酸鋰電池正極極片：將不同正極活性物質，與聚偏氟乙烯(PVDF)、導電碳黑(SP)按照質量比93:2:5與N-甲基吡咯烷酮(NMP)混合，通過攪拌得到漿料，在涂布機上將其涂布于集流體鋁箔后烘干，冷壓、分條后得到正極極片；制備鈦酸鋰電池負極極片：將鈦酸鋰作為負極活性物質，與聚偏氟乙烯(PVDF)、導電碳黑(SP)按照質量比93:2:5與N-甲基吡咯烷酮(NMP)混合，通過攪拌得到漿料，在涂布機上將其涂布于集流體鋁箔后烘干，冷壓、分條后得到負極極片；制備鈦酸鋰電池：將制備的鈦酸鋰電池正極極片、鈦酸鋰負極極片（分別焊接上極耳）和隔膜（以聚乙烯膜作為隔膜）經過卷繞工藝制成鈦酸鋰電池；然后注入上述制備的鈦酸鋰電池電解液；并進行化成，之后將其抽氣并真空封裝，將產生的氣體排出，完成鈦酸鋰電池的制備。測試電壓范圍：1.8—2.8V。實施例2本實施例與實施例1的區別在于：所述有機溶劑由80wt%乙腈、19.5wt%丙腈和0.5wt%LiDFOB組成。實施例3本實施例與實施例1的區別在于：所述鋰鹽為LiBF4,所述有機溶劑由80wt%丙腈、19.5wt%DMC和0.5wt%LiDFOB組成。實施例4本實施例與實施例1的區別在于：所述鋰鹽為LiBF4,所述有機溶劑由70wt%葵二腈、29.5wt%DMC和0.5wt%LiDFOB組成。實施例5本實施例與實施例1的區別在于：所述鋰鹽為LiN(SO2CF3)2,所述有機溶劑由60wt%環己基腈、39wt%PC、1wt%LiBOB組成。實施例6所述鋰鹽為LiN(SO2CF3)2,本實施例與實施例1的區別在于：所述有機溶劑由60wt%1,2-環己基二腈、39wt%DEC、1wt%LiBOB組成。實施例7本實施例與實施例1的區別在于：所述鋰鹽由LiPF4(CF3)2、LiPF（C2F5）3按重量比1:1的比例組成，所述有機溶劑由10wt%丙腈、89wt%PC、1wt%LiBOB組成。實施例8本實施例與實施例1的區別在于：所述鋰鹽由LiN(SO2CF3)2、LiN（SO2C2F5）2按重量比1:1的比例組成，所述有機溶劑由60wt%腈類溶劑、36wt%輔溶劑、4wt%添加劑組成。所述腈類溶劑由乙腈、丁二腈和己二腈按重量比為1:1:1的比例混合組成，所述輔溶劑由碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺按重量比2:2:1:1的比例混合組成，所述添加劑由2wt%硼類添加劑和2wt%鹵素添加劑組成，所述硼類添加劑由LiDFOB和LiBOB按重量比1:1的比例混合組成，所述鹵素添加劑由氟代碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯和氟代苯按重量比1:1:1的比例組成。實施例9本實施例與實施例1的區別在于：所述鋰鹽由LiPF6、LiBF4、LiCFSO3按重量比1:1：1的比例組成，所述有機溶劑由70wt%腈類溶劑、39wt%輔溶劑、1wt%添加劑組成。所述腈類溶劑由乙腈、丁二腈按重量比1:1的比例混合組成，所述輔溶劑由碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按重量比1:1的比例混合組成，所述添加劑為氟代苯。實施例10本實施例與實施例1的區別在于：所述鋰鹽由LiN(SO2CF3)2、LiN（SO2C2F5）2、LiPF4(CF3)2按重量比1:1:1的比例組成，所述有機溶劑由65wt%腈類溶劑、33wt%輔溶劑、2wt%添加劑組成。所述腈類溶劑由丙腈、異丙腈、丁二腈按重量比1:1:1的比例混合組成，所述輔溶劑由酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯按重量比1:1:1:1的比例混合組成，所述添加劑由1wt%LiDFOB和1wt%鹵素添加劑組成，所述鹵素添加劑由氟代碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯按重量比1:1:1的比例混合組成。對比例1本對比例與實施例1的區別在于：所述有機溶劑由30wt%EC、69wt%DMC、1wt%LiDFOB組成。鈦酸鋰電池循環性能測試：首先記錄循環前電池的厚度d1，然后在以0.5C的倍率充電，0.5C的倍率放電進行循環測試，循環500次后再次記錄電池的厚度d2，計算其厚度膨脹率(d2-d1)/d1。測試電壓范圍：1.8—2.8V。鈦酸鋰電池進行高溫存儲性能測試：首先記錄存儲前電池的厚度d3，然后在85℃下存儲4h，記錄存儲后電池的厚度d4，計算其厚度膨脹率(d4-d3)/d3。測試電壓范圍：1.8—2.8V。鈦酸鋰電池進行倍率性能測試：以分別以0.5C和10C的倍率進行充放電,記錄其不同倍率下的放電比容量為Cap1和Cap2,計算其倍率維持率Cap2/Cap1。測試電壓范圍：1.8—2.8V。鈦酸鋰電池的循環穩定性測試：以分別以1C的倍率進行充放電,記錄首次放電比容量和500次的放電比容量，分別記為Cap1st和Cap500th,計算其500次循環后容量保持率Cap500th/Cap1st。測試電壓范圍：2—3.4V。循環厚度膨脹率高溫存儲厚度膨脹率倍率維持率500次后循環保持率比較例1216%241%76%20%實施例1127%124%92%75%實施例2112%121%83%72%實施例3117%127%84%71%實施例4112%123%87%86%實施例5114%125%89%84%實施例6136%126%88%88%實施例7129%121%81%67%實施例890%89%95%95%實施例995%102%92%90%實施例1093%95%93%92%由上表可以看出，在電解液中加入腈類溶劑后，其高溫存儲，循環性能都得到了很大的改善，同時表現了優異的倍率性能。腈類溶劑用量為60%-70%時，性能尤為突出，最后應當說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對本發明保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發明作了詳細地說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的實質和范圍。當前第1頁1 2 3