[发明专利]一种磷酸铁锂动力电池用低温电解液的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子动力电池电解液技术领域，公开了一种磷酸铁锂动力电池 用低温电解液的制备方法。

背景技术

随着全球石油资源紧张、大气环境污染加重，节能环保的电动汽车已被公认 为21世纪汽车工业发展的主要方向。中国政府对于新能源汽车相关技术开发及 产业化工作高度重视，在“十五”、“十一五”都设立了国家863“节能与新能源 汽车”重大专项。2009年以来，国家对新能源领域的扶持力度进一步加大，出 台了“十城千辆”电动汽车计划。

磷酸铁锂材料是我国电动汽车用锂离子动力电池中使用较多的正极材料，其 具有廉价、安全、循环寿命长等独特优势。但磷酸铁锂材料本身电导率较低，虽 然可以通过碳包覆和材料纳米化可在一定程度上提高磷酸铁锂材料的常温电导 率，但在低温条件下，尤其是在北方地区冬季-20度以下的使用环境中其放电性 能会由于电导率的缺陷而急剧下降至常温容量的20％以下，极大地限制了磷酸铁 锂动力电池的使用区域。

除提高磷酸铁锂材料本身性能之外，通过对锂离子动力电池用电解液的改进 也可在一定程度上改善动力电池的低温性能。主要由电解液中的溶剂、锂盐和添 加剂三方面入手进行改进。如通过溶剂复配种类、比例的变化，拓宽复合溶剂的 使用温度范围、降低低温下复合溶剂的粘度；减少常用锂盐——六氟磷酸锂的用 量，加入部分低温离子电导率较好的锂盐来增加电解液的低温导电性；此外，还 需要根据溶剂和锂盐的变化选择适宜的添加剂，以进一步提高电解液低温电导 率，改善电解液/电极界面稳定性以保证电解液的综合性能。

肖利芬等(电池，2004，34(1)：10-12；Electrochimica Acta，2004，49：4857-4863) 通过优化溶剂配比含量来提高电解液低温性能，获得了最佳电解液1M的LiPF₆EC/DMC/EMC(体积比8.3∶25∶66.7)，用于锂离子电池，在-40℃下以0.1C倍率 放电到2.0V容量能保持常温下的90.3％。

Wang等(Solid State lonics，2006，177：1477-1481)研究了1M LiPF₆ EC/MPC 的电解液，并将其用于LiMn₂O₄/Li电池。当EC与MPC比例为1∶3时，在-20℃ 下电池的放电容量可以达到111.6mA/g。

张升水等(Electrochemistry Communications，2002，4：928-932)发现LiBF₄电导率虽然没有相同溶剂中的LiPF₆电导率高，但LiBF₄基电解液有很好的低温 性能。在-30℃下，锂离子电池用电解液1M LiBF₄ PC/EC/EMC(质量比1∶1∶3) 的容量是20℃下的86％，而用LiPF₆基电解液只能保持72％。而且还发现LiBF₄基电解液在-30℃下还具有较小的极化程度。

虽然低温电解液的研究开展的较多，但对于磷酸铁锂这一新型动力电池用正 极材料，与之相配套的低温电解液的制备技术尚不完善。

发明内容

本发明提供了一种适用于磷酸铁锂动力电池用低温电解液的制备方法。目的 在于提高磷酸铁锂动力电池低温性能。

本发明为一种磷酸铁锂动力电池用低温电解液的制备方法；其特征在于：

在干燥惰性气体保护下，将经过脱水处理后的水分低于5ppm的多种有机溶 剂；按照一定比例加入带夹套的不锈钢配制釜中，搅拌混合均匀后按顺序逐渐加 入一定量的电解质盐和添加剂，控制配制温度不超过20℃，搅拌混合30～60分 钟，该溶液再经0.45、0.1微米的两步精密过滤器过滤后得到低温电解液产品。

作为本发明非水电解液中所用的有机溶剂选自下列溶剂中的一种或几种：碳 酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸乙烯酯(EC)、 碳酸丙烯酯(PC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、γ-丁内酯(GBL)、甲基九氟丁醚、 三氟甲基碳酸丙烯酯(TFPC)、乙酸甲酯(MA)、乙酸乙酯(EA)、甲酸甲酯(MF)、 丙酸甲酯(MP)、丙酸乙酯(EP)、丁酸甲酯(MB)、丁酸乙酯(EB)、乙酸三氟甲基乙 酯(TFEA)。