专利名称：锂二次电池电解液的制作方法
技术领域：
本发明涉及锂离子电池制造技术领域，具体是锂二次电池用的非水电解液。
背景技术：
目前，锂二次电池由于工作电压高(3.6V)，体积小，质量轻，无记忆效应，无污染，自放电小，循环寿命长，在移动电话、摄像机、笔记本电脑、便携式电器上获得应用。该电池包括正极、电解液、负极。正极为钴酸锂、或锰酸锂或镍酸锂、电解液为六氟磷酸锂溶解在碳酸酯溶剂、负极为碳材料或金属锂。
现在常用的电解液制备考虑更多的是电解液体系的导电性，正、负极材料与电解液的相容性考虑得相对少些。正极钴酸锂、或锰酸锂或镍酸锂正极界在放电阶段部分电解液发生氧化分解。负极材料使用天然石墨或人造石墨负极界面在充电阶段还原分解。分解产物干扰电化学反应，使放电容量下降，因而影响电池电极循环寿命及充放电效率。
发明内容
为解决上述技术存在的问题和不足，本发明提供了高性能锂二次电池非水电解液，提高锂离子电池循环寿命及充放电效率。
本发明电解液所用溶剂包括环状碳酸酯如碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)等，链状碳酸酯包括碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)等。溶质为六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂中的一种。
本发明的一个目的是根据电池的使用温度范围、电池电化学性能要求及电池的安全性要求选择电解液体系。非水电解液含有碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的一种与碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一种或两种溶剂和六氟磷酸锂。电解液体系有EC/DMC、EC/DEC、EC/EMC、EC/DEC/DMC、PC/DEC/DMC。
本发明的另一个目的是选择适当的添加剂以改善电池的某些性能指标。
本发明电解液涉及的添加剂为含硫化合物，如SO2、SOCl2、SO2Cl2等，添加量为0.01-10％。该类化合物的加入使电解液在碳负极界面上形成较高的还原电位。电极界面还原产物可显著抑制溶剂分子的共插和还原分解，从而可大幅度提高电池电极的循环寿命和充放电效率。
本发明采用如下技术措施锂二次电池电解液是由碳酸酯类溶剂和电解质盐组成，其特点是非水电解液含碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的一种与碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一种或两种溶剂重量比85-90％，六氟磷酸锂重量比10-15％。
上述电解液的制法是在干燥环境中将碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的一种与碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一种或两种溶剂混合后按重量85-90∶10-15的比例将六氟磷酸锂溶于有机溶剂，得到锂二次电池非水电解液。
本发明还可以采用如下技术措施上述的电解液，其特点为电解液组成为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的一种与碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一种或两种溶剂重量比80-85％，六氟磷酸锂重量比10-15％，含硫添加剂0.01-10％。
上述电解液的制法是在干燥环境中将碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的一种与碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一种或两种溶剂混合后按重量80-85∶10-15∶0.01-10的比例将六氟磷酸锂和含硫添加剂溶于有机溶剂，得到锂二次电池非水电解液。
上述的电解液，其特点是含硫添加剂为SO2、SOCl2、SO2Cl2等。
下文为本发明的详细说明。
锂二次电池包括正极负极、电解液。一般正极为钴酸锂或锰酸锂或镍酸锂活性物质和导电粘合物，负极为可以吸收和释放锂离子的碳材料与导电粘合物。电解液根据溶剂的种类和性质选择几种溶剂混合后加入六氟磷酸锂。
锂二次电池所用电解液常用的溶剂种类及性质如下表表1一些常用溶剂的物理化学性质(25℃) 根据表中各种溶剂的性质，经常组成的电解液体系有EC/DMC、EC/DEC、EC/EMC、EC/DEC/DMC、PC/DEC/DMC。
图1为各种体系电解液导电性能随温度的变化曲线。
图2为各种体系电解液粘度随温度的变化曲线。
图中曲线1为EC/DMC＝1∶12为EC/DEC＝1∶13为EC/EMC＝1∶14为EC/DEC/DMC＝1∶1∶15为PC/DEC/DMC＝1∶1∶3本发明的优点和积极效果由图中变化可以看出，不同体系的电解液将直接影响电池的容量、高低温性能、循环寿命等指标。
一般而言，锂二次电池的性能除了考虑电解液体系的影响外，还应考虑正、负极材料与电解液的相容性。本发明的电解液与锂二次电池的正、负极材料有很好的相容性，特别是在非水电解液中加入一定量的含硫化合物，大幅度提高电池的循环寿命及充放电效率。
具体实施例下面结合实施例对本工艺进一步说明，但本发明并不仅限于本实施例1在水份小于20ppm的干燥箱中，配制EC/DEC、EC/DMC、EC/DEC/DMC、EC/EMC、EC/DMC/EMC、PC/DEC/DMC等体系的1摩尔六氟磷酸锂电解液。将电解液注入正极为锂钴化合物、负极为碳的锂二次电池中，该电池在室温(20℃)用恒电流(1CA)充电直至达到4.2V，然后的4.2V的恒电压下继续充电4小时。随后在恒电流(1CA)下放电。继续放电直至终了电压为2.7V。充放电循环重复300次，进行充放电容量、效率及循环寿命的测定。
电池的评估结果如表2表2
从300次充放电循环后，放电容量为初始放电容量的84.5％以上。
实施例2在水份小于20ppm的干燥箱中，配制EC/DEC、EC/DMC、EC/DEC/DMC、EC/EMC、EC/DMC/EMC、PC/DEC/DMC等体系的1摩尔六氟磷酸锂电解液，分别加入0.01-10％的含硫化合物，将各电解液分别注入正极为锂钴化合物、负极为碳的锂二次电池中，该电池在室温(20℃)用恒电流(1CA)充电直至达到4.2V，然后的4.2V的恒电压下继续充电4小时。随后在恒电流(1CA)下放电。继续放电直至终了电压为2.7V。充放电循环重复300次，进行充放电容量、效率及循环寿命的测定。
电池的评估结果如表3表3
从300次充放电循环后，放电容量为初始放电容量的90％以上。相比较加入含硫化合物，放电容量有大幅度的提高。
权利要求
1.锂二次电池电解液由碳酸酯类溶剂和电解质盐组成，其特征在于非水电解液含碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的一种与碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一种或两种溶剂重量比85-90％，六氟磷酸锂重量比10-15％。
2.根据权利要求1的电解液，其特征在于电解液组成为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的一种与碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一种或两种溶剂重量比80-85％，六氟磷酸锂重量比10-15％，含硫添加剂0.01-10％.
3.根据权利要求2的电解液，其特征在于含硫添加剂为SO2、SOCl2、SO2Cl2。
全文摘要
锂二次电池用非水电解液属于锂离子电池制造技术领域。电解液是由有机碳酸酯和电解质盐组成,溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的一种与碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯的一种或几种,电解质盐为LiPF
文档编号H01B1/12GK1339846SQ0114144
公开日2002年3月13日 申请日期2001年9月25日 优先权日2001年9月25日
发明者孙新华, 欧秀芹 申请人:天津化工研究设计院