[发明专利]一种含纳米颗粒的锂离子电池电解液

说明书

【技术领域】

本发明涉及锂离子电池电解液技术领域，特别涉及一种含纳米颗粒的锂离子电池电解液。

【背景技术】

随着EV(电动车)/PHEV(插电式混合动力车)/HEV(混合动力车)等汽车市场的迅速发展，众多电池厂家争相涉足动力电池行业。在此背景下锂离子电池的用途多样化，性能要求也逐渐多样化。例如兼顾高低温性能、高电压循环、阻燃性能、高倍率性能等要求，除过以上性能要兼顾，安全性能要求也是更加的苛刻，例如150℃热板冲击等。为了满足不断提升的性能要求，锂离子电池制造厂家不断革新工艺，原材料厂家不断开发新材料以满足不同客户群体提出的性能要求。

相关技术的飞速发展，呈现出技术路线的多样化。例如，电池制造厂家在制作正负极极片时，加入特殊添加剂，从而不需要使用特别的电解液体系，就可以满足非常苛刻的性能要求。正负极材料厂家在材料制作过程中利用特殊包覆物，将材料的各项电化学性能提高。总之，新技术新方法的应用都使得锂离子电池相关技术得到很大程度上的提高。

目前纳米技术在锂离子电池领域的使用，全部集中在正极、负极、隔膜领域。例如碳纳米管对石墨材料的包覆，纳米级颗粒的正极材料等。或者有日本电池制造商将纳米颗粒喷涂于极片表面，以此提高电池的安全性能。

为了满足锂离子电池产业未来发展的需要，必须开发出高安全性、高环境适应性的动力电池电解液材料。主要应从电解液的溶剂、溶质和添加剂的选择上进行考量，目前电解液的考量标准主要表现在以下几个方面：

1、尽量选择工作温度范围宽的溶剂；

2、选择合适的溶质，提高电池的环境适应性。例如目前通常所用的LiPF6(锂六氟磷酸盐)分解温度低，从60℃开始就有少量分解，在较高温度或恶劣的环境下，分解的比例大大增加，产生HF(氢氟酸)等游离酸，从而使电解液酸化，最终导致电极材料的损坏以及电池性能的急剧恶化。

3、添加适量的阻燃添加剂、氧化还原穿梭添加剂、保护正负极成膜添加剂等。

但是，上述解决方案均是传统的方式，相对于目前正被广泛使用的纳米技术，在锂离子电池的电解液领域并未使用。

【发明内容】

本发明所要解决的一个技术问题就在于提供一种含纳米颗粒的锂离子电池电解液，其是在液态的锂离子电池电解液中加入纳米级的无机化合物颗粒，通过纳米级的无机化合物颗粒吸附电解液中氢氟酸，克服电解液体系在电池循环过程中容量衰减、胀气等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：本发明的电解液包括采用锂盐的溶质和用于溶解溶质的有机溶剂，于溶剂中加入有纳米级的无机化合物颗粒。

进一步而言，上述技术方案中，所述的无机化合物颗粒为：二氧化硅、氧化铝、碳酸锂中的一种或者几种的结合。

进一步而言，上述技术方案中，所述的无机化合物颗粒在电解液中的质量含量为：百分之一至万分之一。

进一步而言，上述技术方案中，所述的溶质为：高氯酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂中的一种或者几种结合。

进一步而言，上述技术方案中，所述的溶剂为：乙酸乙酯、乙酸甲酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲酯中的一种或几种结合。

进一步而言，上述技术方案中，所述的无机化合物颗粒的颗粒度为50um以下。

本发明采用上述技术方案后，其是在液态的锂离子电池电解液中加入纳米级的无机化合物颗粒，通过纳米级的无机化合物颗粒吸附电解液中氢氟酸，克服电解液体系在电池循环过程中容量衰减、胀气等问题。另外，纳米级的无机化合物颗粒还可以提高电解质的导电率。

本发明所采用的技术方案中，其采用的无机化合物颗粒：二氧化硅、氧化铝、碳酸锂，具有以下的3个共同特点：

1.属于颗粒粒径小于50um以下的无机颗粒

2.同有机化合物不发生任何反应

3.在电解液体系中可以溶解，也可以不溶解。即使溶解也只是一小部分。

【具体实施方式】

为了更好的描述本发明，下面通过实施例来具体说明：

实施例1

在充氩气的手套箱中(H₂O＜10ppm)，将各有机溶剂按照如下比例配置溶剂：乙酸乙酯(EC)/二甲基碳酸酯(DMC)/碳酸乙基甲酯(EMC)＝1∶1∶1(wt％)。溶剂占电解液总重量的86.5％。

作为锂盐的溶质为六氟磷酸锂(LiPF₆)，其浓度为1摩尔，溶质占电解液总重量的12.5％。

添加剂VC(碳酸亚乙烯酯)的加入量为1％。