[发明专利]一种锰酸锂动力电池用电解液

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池电解液，尤其涉及一种锰酸锂动力电池用电解液。

背景技术

近十多年来，锂离子电池已经广泛地应用于移动通讯、摄影机、照相机、复读机、MP3播放机等便携式电器，而且每年均以20％的速度递增。目前普遍使用的动力电池有四种：铅酸电池，镍镉电池，镍氢电池和锂离子电池。锂离子电池被普遍认为具有如下的优点：比能量大；比功率高；自放电小；无记忆效应；循环特性好；可快速放电，且效率高；工作温度范围宽；无环境污染等，因此有望进入21世纪最好的动力电源行列。

目前全球的电动车市场，特别是电动自行车(EB)处于蓄势待发阶段，据专家预测，近两年将会引爆全球大盛行。根据市场调查公司的调查，2004年全球EB的市场需求量约500万辆，2005年约为1000万辆，预计每年以30％的速率递增。其中中国大陆为最大的潜在市场，年需求量达300万辆以上。而这些电动车的电源在2005年以前主要使用铅酸、镍镉和镍氢电池，2005年以后将逐步被锂离子电池代，2010～2050年主要采用锂离子电池。美国能源部通过调查得出结论：HEV将成为近期市场的主流产品，估计2020年HEV将占世界汽车总数的50％。

锂离子电池的性能主要取决于所用电池内部材料的结构和性能。这些电池内部材料包括正极材料、负极材料、电解液和隔膜等。负极材料一般选用碳材料，目前的发展比较成熟，而正极材料的选择已经成为制约锂离子电池性能进一步提高、价格进一步降低的重要因素。在目前的商业化生产的锂离子电池中，正极材料的成本约占整个电池成本的40％左右，正极材料价格的降低直接决定着锂离子电池价格的降低。与当前普遍使用的钴酸锂相比，尖晶石锰酸锂资源丰富，价格低廉，并且热稳定性好，耐过充电，大电流充放电性能优越，对环境无污染，安全性高，成为最有前景的正极材料之一。国际上，日本的动力锂电池技术研发最早，技术水平最高，以三洋、日立为代表的锂电池厂家全部选择锰酸锂作为动力型锂离子电池正极材料，并广泛应用于电动自行车及电动汽车上。锰酸锂是目前主流的正极材料。

动力电池的要求有：能量密度高；比功率高，可以大电流放电；可以急速充电；可以在较高温度条件下正常工作，而不出现安全问题和容量、循环性能大幅度衰减的情况；价格便宜。锰酸锂以其资源丰富、价格低廉、无毒等优点成为锂离子电池最有前景的正极材料，但锰酸锂结构不稳定，容易发生锰溶解，导致结构变形，降低循环性能，尤其是在高温(55℃)条件下，容量衰减更严重。除了通过正极材料修饰改性及电池工艺改进提高锰酸锂的循环性能，开发优异的电解液也是改善锰酸锂容量衰减的重要手段。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种锰酸锂动力电池用电解液，该电解液通过控制非水有机溶剂比例，以及加入成膜添加剂、防过充添加剂、控制酸度和水份含量的添加剂、锂盐稳定剂等功能添加剂，使采用本电解液的锂离子电池具有优异的安全性能、循环寿命和高温性能。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：

一种锰酸锂动力电池用电解液，该电解液包含：锂盐、非水有机溶剂，还含有占电解液总重量的0.5％～5％的成膜添加剂、2％～10％的防过充添加剂、0.01％～0.5％的控制酸度和水份含量的添加剂和0.1～5％的锂盐稳定剂。

上述的锂盐选自LiPF₆、LiBF₄、LiBOB或LiODFB中的任何一种或几种组合，含量为0.7M～1.5M。

上述的非水有机溶剂选自碳酸酯及其卤代衍生物、羧酸酯、磺酸酯或磷酸酯中的任何一种或几种。

上述的碳酸酯及其卤代衍生物选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯，碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、氯代碳酸乙烯酯、氯代碳酸丙烯酯、二氯代碳酸丙烯酯、三氯代碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸丙烯酯、二氟代碳酸丙烯酯或三氟代碳酸丙烯酯中的任何一种或几种。

上述的羧酸酯选自甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯或丁酸乙酯中的任何一种或几种；所述的磺酸酯选自亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯；所述的磷酸酯选自磷酸三甲酯、磷酸三乙酯或磷酸三丁酯中的任何一种或几种。

上述的成膜添加剂选自碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1，3-磺酸丙内酯或1，4-磺酸丁内酯中的任何一种或几种组合。

上述的防过充添加剂选自苯醚及其卤代衍生物、苯基化合物、烷基苯环衍生物、卤代苯环衍生物、噻吩、呋喃或金属茂合物中的任何一种或几种组合。

上述的控制酸度和水份含量的添加剂选自胺类、烷基硅氮烷类中的任何一种或几种组合。