CN102306834A - 一种改善软包锂锰电池胀气的电解质溶液 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锂锰电池电解质溶液，是一种改善软包锂锰电池胀气的电解质溶液，由三类成份组成：⑴锂盐，⑵碳酸酯类和/或醚类有机溶剂，⑶添加剂；添加剂占电解质溶液的质量百分比是0.01%-20%，锂盐在电解质溶液中的摩尔浓度是0.01-2摩尔/升；添加剂为含亚硫酰基和/或含磺酰基的化合物。本发明电解质溶液中的添加剂化合物先于电解液的有机溶剂分解，致使在电极表面形成钝化层，从而抑制了电解液的有机溶剂的分解而产生气体，达到改善软包锂锰电池胀气的目的。

Description

一种改善软包锂锰电池胀气的电解质溶液

技术领域

本发明及一种锂锰电池电解质溶液，具体的说是一种改善软包锂锰电池胀气的电解质溶液。

背景技术

锂二氧化锰电池，以下简称锂锰电池，属于一次锂电池。锂锰电池具有高的放电电流、脉冲放电能力、没有电压滞后情况等优势占一次锂电池中近50%的产品，广泛应用于智能电表、电子安防和RFID等领域。锂锰电池常见的形态有圆柱锂锰和扣式锂锰，现在锂锰电池又发展到一种新的形态：软包装锂锰电池。这种发展又大大拓展了锂锰电池的应用领域，如在智能交通(高速公路不停车收费***、车辆路径和道口识别***等)、电子关锁、电子密匙、有源电子卡和电子标签等需要锂锰电池具有较小厚度的应用上。由于一般软包锂锰电池厚度较薄，而且其应用领域一般都在较高的温度下使用，如果使用常规的电解液体系，由于电解液和负极的反应会产生气体，这些气体进而会影响软包锂锰电池的厚度，导致其无法应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提出一种改善软包锂锰电池胀气的电解质溶液，同时保证软包锂锰电池工作容量的发挥。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

一种改善软包锂锰电池胀气的电解质溶液，该电解质溶液由三类成份组成：⑴锂盐，⑵碳酸酯类和/或醚类有机溶剂，⑶添加剂；添加剂占电解质溶液的质量百分比是0.01%-20%，锂盐在电解质溶液中的摩尔浓度是0.01-2摩尔/升；添加剂为含亚硫酰基和/或含磺酰基的化合物；锂盐为以下物质中的至少一种：LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄、LiCF₃SO₃、LiN(CF₃SO₂)₂、LiC₄F₉SO₃、LiN(C_xF_2x+1SO₂)（CyF_2y+1SO2），式中x和y为自然数。

添加剂为含亚硫酰基和/或含磺酰基的化合物，有机溶剂为碳酸酯类和/或醚类，锂锰电池初始充电过程中，添加剂化合物先于电解液的有机溶剂分解，致使在电极表面形成钝化层，从而抑制了电解液的有机溶剂的分解而产生气体，达到改善软包锂锰电池胀气的目的。

添加剂占电解质溶液的质量百分比是0.01%-20%，当添加量较少时，就无法形成有效的保护膜，阻止不了电解液和负极的副反应发生；当添加量过多时，由于形成保护膜较厚，内阻增加，会对锂锰电池的电性能造成影响。

本发明进一步限定的技术方案是：

前述的改善软包锂锰电池胀气的电解质溶液，碳酸酯类有机溶剂为环状的碳酸酯类和/或链状碳酸酯类化合物；环状的碳酸酯类化合物选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、γ-丁内酯中的一种或几种共存；链状碳酸酯类化合物选自碳酸乙丁酯、碳酸甲丁酯、碳酸二丁酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、碳酸二正丙酯、碳酸二异丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙丙酯、碳酸乙异丙酯和碳酸甲丙酯中的一种或几种并存。

前述的改善软包锂锰电池胀气的电解质溶液，醚类有机溶剂选自四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1，3-二氧环戊烷、二甲氧甲烷、1,2-二甲氧乙烷、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、四氢呋喃、缩二乙二醇二甲醚；缩三乙二醇二甲醚和缩四乙二醇二甲醚中的一种或几种共存。

前述的改善软包锂锰电池胀气的电解质溶液，添加剂是下列化合物中的一种或几种共存：1,3-丙烷磺酸内酯、1,4-丁基磺酸内酯、二甲基亚硫酸酯、二乙基亚硫酸酯、烷基磺酸酐、磺酸乙烯酯、1，3-丙烯磺酸内酯、甲烷二磺酸亚甲酯。

前述的改善软包锂锰电池胀气的电解质溶液，亚硫酰基的结构式：

磺酰基的结构式：

其中R1，R2是相同或者不同的基团，代表直链（有/无支链）或环状的含（或不含）氧脂肪烃，含1-6个碳原子。

本发明的有益效果是：本发明采用添加剂化合物在电极表面形成钝化层，从而防止电解液的氧化性分解，锂锰电池初始充电过程中，添加剂化合物先于电解液的有机溶剂分解，致使在电极表面形成钝化层，从而抑制了电解液的有机溶剂的分解而产生气体，达到改善软包锂锰电池胀气的目的，采用该电解液体系同时保证了锂锰电池的工作容量发挥。

具体实施方式

实施例1

制备750mAh的284646软包装锂锰电池，分别灌注不同添加剂含量的电解液，将其储存60度6周后，测试其厚度变化和其相对添加量为0%时常温0.2C容量变化。标准电解液为 1M LiClO4/PC-DME(1:1, vol)，添加剂为1,3丙烷磺酸内酯。

具体见下表1：

添加剂添加量	厚度膨胀(60℃6周)	常温放电(以0%添加时记为100%）
			0%	30%	100.0%
1%	7.8%	99.9%
			2%	4.9%	99.7%
3%	2.8%	99.5%
			5%	2.6%	98.6%
7%	2.0%	98.0%
			10%	1.5%	97.0%

实施例2

制备750mAh的284646软包装锂锰电池，分别灌注不同添加剂含量的电解液，将其储存60度6周后，测试其厚度变化和其相对添加量为0%时常温0.2C容量变化。标准电解液为 1M LiClO4/PC-DME-DXL(1:1:1, vol)，添加剂为硫酸乙烯酯。

具体见下表2：

添加剂添加量	厚度膨胀(60℃6周)	常温放电(以0%添加时记为100%）
			0%	35%	100.0%
1%	8.8%	99.8%
			2%	5.3%	99.5%
3%	3.2%	99.2%
			5%	2.4%	98.5%
7%	2.0%	98.0%
			10%	1.8%	97.5%

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种改善软包锂锰电池胀气的电解质溶液，其特征在于：该电解质溶液由三类成份组成：⑴锂盐，⑵碳酸酯类和/或醚类有机溶剂，⑶添加剂；所述的添加剂占电解质溶液的质量百分比是0.01%-20%，所述锂盐在电解质溶液中的摩尔浓度是0.01-2摩尔/升；所述的添加剂为含亚硫酰基和/或含磺酰基的化合物；所述锂盐为以下物质中的至少一种：LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄、LiCF₃SO₃、LiN(CF₃SO₂)₂、LiC₄F₉SO₃、LiN(C_xF_2x+1SO₂)（CyF_2y+1SO2），式中x和y为自然数。

2.如权利要求1所述的改善软包锂锰电池胀气的电解质溶液，其特征在于：所述的碳酸酯类有机溶剂为环状的碳酸酯类和/或链状碳酸酯类化合物；所述的环状的碳酸酯类化合物选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、γ-丁内酯中的一种或几种共存；所述的链状碳酸酯类化合物选自碳酸乙丁酯、碳酸甲丁酯、碳酸二丁酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、碳酸二正丙酯、碳酸二异丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙丙酯、碳酸乙异丙酯和碳酸甲丙酯中的一种或几种并存。

3.如权利要求1所述的改善软包锂锰电池胀气的电解质溶液，其特征在于：所述的醚类有机溶剂选自四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1，3-二氧环戊烷、二甲氧甲烷、1,2-二甲氧乙烷、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、四氢呋喃、缩二乙二醇二甲醚；缩三乙二醇二甲醚和缩四乙二醇二甲醚中的一种或几种共存。

4.如权利要求1所述的改善软包锂锰电池胀气的电解质溶液，其特征在于：所述的添加剂是下列化合物中的一种或几种共存：1,3-丙烷磺酸内酯、1,4-丁基磺酸内酯、二甲基亚硫酸酯、二乙基亚硫酸酯、烷基磺酸酐、磺酸乙烯酯、1，3-丙烯磺酸内酯、甲烷二磺酸亚甲酯。

5.如权利要求1所述的改善软包锂锰电池胀气的电解质溶液，其特征在于：所述亚硫酰基的结构式：

所述磺酰基的结构式：

其中R1，R2是相同或者不同的基团，代表直链（有/无支链）或环状的含（或不含）氧脂肪烃，含1-6个碳原子。