本发明涉及锂离子电池,具体涉及一种锂电池电解液及注液方法。
背景技术:
1、锂电池作为一种新能源电池,具有工作电压高、比容量高、充放电寿命长、无记忆效应等优点。锂电池逐渐成为人们选择的主流能源,因此对锂电池的需求越来也越高;同时锂电池使用的安全性也越来越成为人们关注的焦点,锂电池的制造方向逐渐趋于高能量、高容量,这就使得电芯极片朝着高面密度、高压实密度方向设计,锂电池的一次注液量也随着电芯尺寸的增大而增多,而高面密度、高压实密度的设计也使得浸润难度增大,因此大尺寸的锂电池随着注液量的增多,注液浸润效率逐渐趋于偏低的水平,一次注液越来越困难逐渐成为锂电加工制程的难点。公开号为cn114171800a的中国专利申请文献公开了一种补锂电池及其制备方法,公开号为cn113097667a的中国专利申请文献公开了一种改善锂离子电池化成界面的方法,其均公开了烘烤后进行一次注液,化成后进行二次注液的工艺;但传统电解液因添加了部分锂盐添加剂,以改善电池的低温下性能。因此类似该类电解液不耐高温的问题一直存在,在烘烤后的一次注液过程中可能会发生电解液变质等情况。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题在于如何改善电池注液效率。
2、本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题:
3、一种锂电池电解液,包括第一电解液和第二电解液;所述第一电解液包括第一锂盐、第一有机溶剂和成膜添加剂,所述成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯和亚硫酸丙烯酯按质量比为1.5-2:1.5-2的混合物;所述第二电解液包括第二锂盐、第二有机溶剂和锂盐添加剂。
4、优选地,所述第一锂盐和第二锂盐均为氯化锂、氟化锂、硝酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟磷酸锂中的一种或多种的混合物。
5、优选地,所述第一锂盐和第二锂盐均为六氟磷酸锂、二氟磷酸锂的混合物。
6、优选地,所述第一有机溶剂和第二有机溶剂均为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、甲酸乙酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、丙酸甲酯中的一种或多种的混合物。
7、优选地,所述第一有机溶剂和第二有机溶剂均为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按质量比30:70的混合物。
8、优选地,所述锂盐添加剂为双氟磺酰亚胺锂盐、三(三甲基硅烷)硼酸酯、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟草酸磷酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、硫酸乙烯酯、甲基二磺酸亚甲酯中的一种或多种的混合物。
9、优选地,所述锂盐添加剂为双氟磺酰亚胺锂盐、三(三甲基硅烷)硼酸酯、硫酸乙烯酯按重量比为1-1.5:0.5-1:1.5的混合物。
10、优选地,所述第一电解液中第一锂盐的质量含量为13~16%;所述第二电解液中第二锂盐的质量含量为13~16%;所述第一电解液中成膜添加剂的质量含量为1~5%,所述第二电解液中锂盐添加剂的质量含量为1~5%。
11、优选地,所述第一电解液中第一有机溶剂的质量含量为80-83%;所述第二电解液中第二有机溶剂的质量含量为80-83%。
12、优选地,在电解液制备过程中,以浓度为0.5mol/l的lipf6溶液、浓度为0.5mol/l的lipo2f2溶液、浓度为0.1mol/l的碳酸亚乙烯酯溶液、浓度为0.1mol/l的亚硫酸丙烯酯溶液、浓度为0.15mol/l的双氟磺酰亚胺锂盐溶液、浓度为0.15mol/l的三(三甲基硅烷)硼酸酯溶液、浓度为0.15mol/l的硫酸乙烯酯溶液为原料。
13、优选地,所述浓度为0.5mol/l的lipf6溶液、浓度为0.5mol/l的lipo2f2溶液、浓度为0.1mol/l的碳酸亚乙烯酯溶液、浓度为0.1mol/l的亚硫酸丙烯酯溶液、浓度为0.15mol/l的双氟磺酰亚胺锂盐溶液、浓度为0.15mol/l的三(三甲基硅烷)硼酸酯溶液、浓度为0.15mol/l的硫酸乙烯酯溶液的溶剂均为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按质量比30:70的混合物。
14、优选地,所述第一电解液与第二电解液的质量比为9:1。
15、优选地,第一电解液包括六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯;所述第二电解液包括六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、双氟磺酰亚胺锂盐、三(三甲基硅烷)硼酸酯、硫酸乙烯酯。
16、本发明还提出一种所述的锂电池电解液注液锂电池的方法,包括以下步骤:
17、s1、电芯烘烤后直接进行一次注液;其中,一次注液过程中使用第一电解液注液,且电芯本体的温度≥70℃;
18、s2、化成后进行二次注液;其中,二次注液过程中使用第二电解液注液。
19、优选地,电芯本体的温度为70-80℃。
20、本发明还提出一种锂电池,采用所述的注液方法注液而成。
21、本发明提出的注液方法采用高温的方式,使得注液浸润的效率进一步加快,即电芯在高温烘烤后不经过冷却立即进行注液;其中要求高温注液的温度≥70℃;所述锂电池注液工序需进行两次注液,即一次注液和二次注液。所述一次注液位于高温烘烤工序后,所述二次注液位于化成工序之后。所述锂电池电解液包括第一电解液和第二电解液,所述第一电解液为一次注液使用,在高温下电解液不发生变化,所述第二电解液为二次注液使用,能满足设计电芯要求的低温性能。本发明即结合一次注液前的电芯烘烤工序;利用高温下有利于极片浸润的原理,一次注液采用高温的方式进行注液,即电池烘烤后不经过冷却直接进行注液,利用电池的高温状态有利于浸润的原理来解决浸润困难的问题,同时也能提高电池生产效率、节约能耗。
22、本发明通过提供两种不同的电解液方案,即一次注液不添加相应不满足高温下需求的添加剂;原理是锂电池化成只是需要参与成膜反应的相应有机溶剂及成膜添加剂,需要满足锂电池后续相关电性能的电解液溶剂及添加剂可在化成后的二次注液添加,且本身满足该性能的相应添加剂比例含量占比较低,二次注液量的比例含量能满足全电池需要。因此本发明的方案可有效解决注液效率问题。
23、本发明的优点在于:
24、本发明结合一次注液前的电芯烘烤工序;利用高温下有利于极片浸润的原理,一次注液采用高温的方式进行注液,即电池烘烤后不经过冷却直接进行注液,利用电池的高温状态有利于浸润的原理来解决电池因设计逐渐趋于大尺寸、高面密度和高压实的浸润困难的问题,可以提高浸润效率,节约注液时间。另外本发明的电解液耐高温,在烘烤后可以取消现有电芯冷却工序,极大的提高了烘烤-注液的整线效率,同时取消的工序也可以带来能耗的减小,本发明的方法可以较大程度的降低电池生产成本。
1.一种锂电池电解液,其特征在于:包括第一电解液和第二电解液;所述第一电解液包括第一锂盐、第一有机溶剂和成膜添加剂,所述成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯和亚硫酸丙烯酯按质量比为1.5-2:1.5-2的混合物;所述第二电解液包括第二锂盐、第二有机溶剂和锂盐添加剂。
2.根据权利要求1所述的锂电池电解液,其特征在于:所述第一锂盐和第二锂盐均为氯化锂、氟化锂、硝酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟磷酸锂中的一种或多种的混合物。
3.根据权利要求1所述的锂电池电解液,其特征在于:所述第一有机溶剂和第二有机溶剂均为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、甲酸乙酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、丙酸甲酯中的一种或多种的混合物。
4.根据权利要求1所述的锂电池电解液,其特征在于:所述锂盐添加剂为双氟磺酰亚胺锂盐、三(三甲基硅烷)硼酸酯、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟草酸磷酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、硫酸乙烯酯、甲基二磺酸亚甲酯中的一种或多种的混合物。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的锂电池电解液,其特征在于:所述第一电解液中第一锂盐的质量含量为13~16%;所述第二电解液中第二锂盐的质量含量为13~16%;所述第一电解液中成膜添加剂的质量含量为1~5%,所述第二电解液中锂盐添加剂的质量含量为1~5%。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的锂电池电解液,其特征在于:在电解液制备过程中,以浓度为0.5mol/l的lipf6溶液、浓度为0.5mol/l的lipo2f2溶液、浓度为0.1mol/l的碳酸亚乙烯酯溶液、浓度为0.1mol/l的亚硫酸丙烯酯溶液、浓度为0.15mol/l的双氟磺酰亚胺锂盐溶液、浓度为0.15mol/l的三(三甲基硅烷)硼酸酯溶液、浓度为0.15mol/l的硫酸乙烯酯溶液为原料。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的锂电池电解液,其特征在于:所述第一电解液与第二电解液的质量比为9:1。
8.一种采用如权利要求1-7中任一项所述的锂电池电解液注液锂电池的方法,其特征在于,包括以下步骤:
9.根据权利要求8所述的采用所述的锂电池电解液注液锂电池的方法,其特征在于:电芯本体的温度为70-80℃。
10.一种锂电池,其特征在于:采用如权利要求8或9所述的注液方法注液而成。
