[发明专利]锂二次电池电解液及电池

说明书

技术领域

本发明涉及材料化学领域及高能电池技术，具体是涉及一种锂离子二次电池的电解液及电池。

背景技术

锂离子电池电解液是电池的重要组成部分，在电池中承担着正负极之间传输电荷的作用，它对电池的比容量、工作温度范围、循环效率及安全性能等至关重要。锂离子电池电解液一般由高纯有机溶剂、电解质锂盐和必要的添加剂组成。有机溶剂是电解液的主体部分，与电解液的性能密切相关，一般由高介电常数溶剂与低粘度溶剂混合使用；常用电解质锂盐有高氯酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂等，但从成本、安全性等多方面考虑，六氟磷酸锂是商业化锂离子电池采用的主要电解质。

自1991年锂离子电解液开发成功，锂离子电池很快进入了笔记本电脑、手机等电子信息产品市场，并且逐步占据主导地位。目前锂离子电池电解液产品技术也正处于进一步发展中。在锂离子电池电解液研究和生产方面，国际上从事锂离子电池专用电解液的研制和开发的公司主要集中在日本、德国、韩国、美国、加拿大等国家，以日本的电解液发展最快，市场份额最大。日本Matsushita公司生产的电池正负极LiCoO₂/Li-C，所用电解液是LiPF₆/EC(Ethylene Carbonate，碳酸乙烯酯)+DEC(DiethylCarbonate，碳酸二乙酯)+共溶剂；A&T Battery公司生产的电池正负极是LiCoO₂/Li-C，所用电解液是LiBF₄/PC(polyester Carbonate，聚碳酸酯)+EC+BLr-丁内酯。国内最常用电解液体系有EC+DMC(DimethylCarbonate，碳酸二甲酯)、EC+DEC、EC+DMC+EMC(Ethyl MethylCarbonate，碳酸甲乙酯)、EC+DMC+DEC等。不同的电解液的使用条件不同，与电池正负极的相容性不同，分解电压也不同。电解液组成为1mol/lLiPF₆/EC+DMC+DEC+EMC，在性能上比普通电解液有更好的低温性能和安全性能，能有效减少气体产生，防止电池膨胀。EC/DEC、EC/DMC电解液体系的分解电压是4.25V、5.10V。据Bellcore研究，LiPF₆/EC+DMC与碳负极有良好的相容性，例如在LiC₆/LiMnO₄电池中，以LiPF₆/EC+DMC为电解液，室温下可稳定到4.9V，55℃可稳定到4.8V，其液相区为-20℃～130℃，突出优点是使用温度范围广，与碳负极的相容性好，安全指数高，有好的循环寿命与放电性能。目前国内广大电池生产厂商生产的电池正负极是LiCoO₂/C，所用的电解液是1mol/l LiPF₆/EC+DMC+EMC，其中EC∶DMC∶EMC质量比为1∶1∶1。该体系虽具有较好的安全性能和活性物质容量发挥，但高倍率放电性能有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的就是现有技术的上述问题，提供一种能够提高电池高倍率放电性能的锂二次电池电解液及含有该电解液的锂二次电池。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明公开了一种锂二次电池电解液，包括电解质、溶剂，所述电解质为六氟磷酸锂(LiPF₆)，所述溶剂含有碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙烯酯(EC)及碳酸甲乙酯(EMC)，所述溶剂还含有聚碳酸酯(PC)，并且所述电解质六氟磷酸锂在电解液中的浓度为1.1～2.1mol/L。

所述电解液中还含有添加剂，所述添加剂为碳酸亚乙烯酯(VC)。

优选的，所述溶剂由碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)及聚碳酸酯(PC)组成。

所述溶剂中各成分的重量份为，碳酸二甲酯(DMC)20～30份，碳酸甲乙酯(EMC)12～21份，碳酸乙烯酯(EC)35～55份，聚碳酸酯(PC)5～16份。

所述电解质六氟磷酸锂在电解液中的浓度为1.2～1.8mol/L。

所述添加剂的添加量占溶剂总质量的1.5～4.0％，优选为2.0～3.0％。

本发明还公开了含有上述电解液的锂二次电池。

由于采用了以上的方案，使本发明具备的有益效果在于：