電解液、鋰離子電池及其制備工藝的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用于鋰離子電池的電解液、使用該電解液的鋰離子電池及該鋰離 子電池的制備工藝。
【背景技術】
[0002] 鋰離子電池的工作電壓3. 7V，是鎳氫電池的工作電壓的3倍以上，目前手持移動 的數碼產品基本上都使用的是鋰離子電池。目前主要應用的鋰離子電池分為：硬包裝的鋁 殼鋰離子電池，圓柱鋰離子電池及軟包裝的鋰離子電池。其中，軟包裝的鋰離子電池近年來 發展快速，尤其在智能手機及平板電腦上應用廣泛。
[0003] 在鋰離子電池首次充放電過程中，電極材料與電解液在固液相界面上發生反應， 形成一層覆蓋于電極材料表面的鈍化層。這種鈍化層是一種界面層，具有固體電解質的特 征，是電子絕緣體卻是鋰離子的優良導體，鋰離子可以經過該鈍化層自由地嵌入和脫出，因 此這層鈍化膜被稱為"固體電解質界面膜"（solid electrolyte interface)，簡稱SEI膜。 在電解液體系中，主要參與成膜的溶劑是EC (碳酸乙烯酯），反應式如下：
[0004] 2EC+2e +2Li+- (CH2OCO2Li)2 丨 +CH2= CH2 個
[0005] 目前，在軟包裝鋰離子電池的生產工藝中，除了進行第一次的封裝（頂封+側封） 外，需要使用到二次封裝抽氣的工藝，即需要將第一次充電（預充）所產生的氣體通過手工 或真空的方式抽出，再進行一次封裝；封裝完成后再進行電池化成分容。因此，在進行第一 次電池封裝時需要預留包裝膜作為氣袋并在二次封裝時抽氣封裝后裁切；這不僅會導致包 裝膜的物料成本增加較大，而且工序的時間及制造成本都有所增加。

【發明內容】

[0006] 基于此，有必要提供一種可以降低預充時產生的氣體量的電解液、使用該電解液 的鋰離子電池及該鋰離子電池的制備工藝能夠降低物料成本和制造成本。
[0007] -種用于鋰離子電池的電解液，包括鋰鹽、非水溶劑及添加劑，所述非水溶劑包括 碳酸乙烯酯及碳酸二乙酯，所述添加劑包括以下組分：碳酸亞乙烯酯、亞硫酸亞乙酯、氟代 碳酸乙烯酯及六甲基二硅胺烷。
[0008] 在其中一個實施例中，所述電解液中，以質量分數計，所述碳酸乙烯酯為30~50 份，所述碳酸二乙酯為40~60份。
[0009] 在其中一個實施例中，所述鋰鹽為六氟磷酸鋰；所述電解液中，以質量分數計，所 述六氟磷酸鋰為12. 5~14. 5份。
[0010] 在其中一個實施例中，所述添加劑中，以質量分數計，所述碳酸亞乙烯酯為1~3 份，所述亞硫酸亞乙酯為2~4份、所述氟代碳酸乙烯酯為2~4份，所述六甲基二硅胺烷 為1~3份。
[0011] -種鋰離子電池，包括上述任一種電解液。
[0012] -種鋰離子電池的制備方法，包括以下步驟：
[0013] 使用包裝膜對鋰離子電池的電芯進行包裝并預留注液口得到半成品；
[0014] 除去所述半成品中的水分；
[0015] 通過所述注液口向所述半成品中注入上述任一種電解液；
[0016] 除去所述半成品中的氣體并密封所述注液口得到鋰離子電池；
[0017] 對所述鋰離子電池進行老化處理；及
[0018] 對所述鋰離子電池進行預充及化成分容。
[0019] 在其中一個實施例中，所述預充的條件為：以0.01~0.02C恒流充電60~120分 鐘，再以0.1 C~0. 2恒流充電60~120分鐘。
[0020] 在其中一個實施例中，所述化成分容的條件為：以0. 2C~0. 5C恒流充電到4. 2V， 在4. 2V恒壓充電到電流為0. 02C，靜置10分鐘，再以0. 2C~0. 5C恒流放電到3V后靜置 10分鐘，再〇. 5C恒流充電到3. 85V并在3. 85V恒壓充電到電流為0. 02C。
[0021] 上述電解液中，添加劑包括碳酸亞乙烯酯（VC)、亞硫酸亞乙酯（ES)、氟代碳酸乙 烯酯（FEC)及六甲基二硅胺烷（HMDS)，VC和ES富含雙鍵，能夠有效捕捉SEI膜形成時產生 的自由基基團，減少自由基引發的化學反應，從而降低氣體的產生，如VC能夠在碳負極表 面發生自由基聚合反應，生成聚烷基碳酸鋰化合物；ES作為一種有機成膜添加劑，在碳負 極界面上具有良好的成膜作用；VC和FEC都夠在負極表面形成更致密及結構更穩定的SEI 膜，阻止電解液的進一步分解，HMDS能夠降低電解液中的HF和水含量，從而降低預充形成 SEI膜時的產氣量。
[0022] 上述鋰離子電池及其制備方法，使用的電解液可以降低預充形成SEI膜時的產氣 量，因此可以將預充及化成分容兩個工序合并進行，工藝較為簡單，同時可以減少包裝膜的 使用量，降低物料成本。
【附圖說明】
[0023] 圖1為實施例1~3及對比例制備的鋰離子電池的充放電循環容量的保持率曲 線。
【具體實施方式】
[0024] 為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明 的【具體實施方式】做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發 明。但是本發明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不 違背本發明內涵的情況下做類似改進，因此本發明不受下面公開的具體實施的限制。
[0025] -實施方式的電解液，用于鋰離子電池，電解液包括鋰鹽（即電解質）、非水溶劑 及添加劑。
[0026] 優選的，鋰鹽為六氟磷酸鋰（LiPF6)。當然，鋰鹽不限于為六氟磷酸鋰（LiPF 6)，還 可以為其他業內常用的鋰鹽，比如四氟合硼酸鋰（LiBF4)。
[0027] 優選的，該電解液中，以質量份數計，鋰鹽為12. 5~14. 5份。
[0028] 其中，非水溶劑包括碳酸乙烯酯（EC)及碳酸二乙酯（DEC)。
[0029] 優選的，電解液中，以質量分數計，碳酸乙烯酯為（EC) 30~50份，碳酸二乙酯 (DEC)為40~60份。當然該電解液中還可以包括其他業內常用的非水溶劑。
[0030] 添加劑包括碳酸亞乙烯酯（VC)、亞硫酸亞乙酯（ES)、氟代碳酸乙烯酯（FEC)及六 甲基二硅胺烷（HMDS)。
[0031] 優選的，在添加劑中，以質量份數計，碳酸亞乙烯酯（VC)為1~3份、亞硫酸亞乙 酯（ES)為2~4份、氟代碳酸乙烯酯（FEC)為2~4份及六甲基二硅胺烷（HMDS)為1~ 3份。
[0032] 上述電解液中，添加劑VC和ES富含雙鍵，能夠有效捕捉SEI膜形成時產生的自由 基基團，減少自由基引發的化學反應，從而降低氣體的產生，如VC能夠在碳負極表面發生 自由基聚合反應，生成聚烷基碳酸鋰化合物；ES作為一種有機成膜添加劑，在碳負極界面 上具有良好的成膜作用；且VC和FEC都夠在負極表面形成更致密及結構更穩定的SEI膜， 阻止電解液的進一步分解，而HMDS能夠降低電解液中的HF和水含量，從而降低預充形成 SEI膜時的產氣量。
[0033] 上述電解液由以下步驟配制：在充滿惰性氣體的手套箱中（水分〈10PPM，氧份 〈10PPM)，先將高純度非水溶劑均勻混合，用磁力攪拌機攪拌10~20分鐘；再將LiPF 6緩慢 倒入混合好的溶劑中，再用磁力攪拌機攪拌10~20分鐘；最后加入添加劑ES，FEC，VC及 HDMS，繼續用磁力攪拌機攪拌10~20分鐘后即可得到所需的電解液。
[0034] -實施方式的鋰離子電池，包括上述電解液。
[0035] 需要說明的是，鋰離子電池還包括正負極與隔膜卷繞形成的電芯、外殼等必要的 元件，在此不再一一贅述。
[0036] -實施方式的鋰離子電池的制備方法，包括以下步驟：
[0037] 步驟S110、使用包裝膜對鋰離子電池的電芯進行包裝并預留注液口得到半成品。
[0038] 優選的，使用的包裝膜為鋁塑膜。
[0039] 優選的，對鋰離子電池的電芯進行包裝的操作具體包括對包裝膜進行頂封及一邊 側封。本實施方式中，包裝膜的一邊未封口作為注液口。
[0040] 優選的，所述電芯由正極片、負極片及隔膜卷繞形成。正極片的制備包括正極混 料、涂膜、輥壓、分切、點焊極耳及貼膠等步驟。負極片的制備包括負極混料、涂膜、輥壓、分 切、點焊極耳及貼膠等步驟。進一步的，正極材料為鈷酸鋰，負極材料為人造石墨，隔膜為單 層厚度為16 μ m的聚乙烯隔離膜。
[0041] 步驟S120、除去半成品中的水分。
[0042] 優選的，在真空烤箱中烘烤除去水分。
[0043] 優選的，在真空度低于-0. 009MPa及60°C~80°C下烘烤4小時~12小時。
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