兼顾高低温性能的软包电池电解液开发项目立项书

东莞杉杉电池材料有限企业兼顾高下温性能的软包电池电解液开发项目立项书

一、立项根据

（一）项目目的及意义能源危机，资源短缺与环境污染是人类生存面临日勺严峻挑战，寻找洁净，可再生，资源节省型的二次能源是人类社会可持续发展亟需处理的任务之一，锂电池是新一代绿色环境保护电池，具有电压高，比能量大，充放电寿命长，安全环境保护等特点，成为便携式电源和动力电源日勺主导目前，常规的锂电池电解液在-20C下放电容量仅80%左右，而-40C基本放不出电量，而行业内的大多数低温电解液也仅具有低温放电性能，其循环性能和高温性能都较差，从而大大限制了锂离子电池的应用范围，因此，怎样提高锂离子电池在宽温度范围内的放电性能，一直是锂离子电池领域研究工作者持续努力日勺方向针对既有技术的局限性，试图找寻一种加工制备简便，成本低且高下温性能及电性能优良的兼顾高下温性能电解液是很有必要；要做到同步兼顾高下温性能，还需要克服电池高温环境下使用和储存容量损失快欧I缺陷,一般考虑加入耐高温添加剂，重要是形成稳定的负极表面，防止正极活性材料中溶出的金属离子在负极石墨电极上沉积，从而有效制止电解液在负极表面的I分解，提高锂电池在高温下的使用；在较宽的温度范围内具有很好的性能，不受地区限制，可以满足绝大部分地区使用的规定

（二）国内外技术发展现实状况及趋势软包电池自身的容量密度高，因此在国内外电池体系研究中都占有较重日勺分量深圳市欣旺达电子有限企业刊登专利CN10142325一种软包电池，包括一种或一种串联区J电芯，所述电芯的电极为像片，所述电芯中区I至少一种银片电极被弯折后与一种PTC一极相接，其特性在于在所述被弯折的银片电极下面设有至少一层铁氟龙胶纸本发明可以大量节省人工成本和材料成本，并且可以完全实现机械化地在被弯折的I银片电极2下面放置铁氟龙胶纸5,如此可以大大地提高生产效率，且完全可以防止镁片会刺破电芯，导致电芯报废的问题欣旺达电子股份有限企业CN10207889专利发明公开一种超薄型软包电池的封装构造，包括电芯、PTC、保护板，PTC直接固定在保护板上，PTC上固定安装有碰片，碰片另一端固定安装在电芯的一种极耳上，电池极耳处固定设有绝缘纸本发明处理了使用L型转接导致的厚度厚日勺问题，将电池厚度做到最小，本发明绝缘措施简朴,不仅提高了产线日勺生产效率，同步还消除了因绝缘纸质量而引起的隐患；本发明取消了部分日勺绝缘胶纸，减少了成本相比使用小封装的PTC跟碰片以外，本发明减少了产品成本结合目前锂电池在电动车EVs/混合电动车HEVs领域/军用领域和航天领域时发展需求，对电池的高下温性能提出了更苛刻口勺规定，要兼顾夏季及冬季不一样的温度变化，这就需求在锂电池电解液研究中必须同步考虑到高温性能及低温性能三项目的产业前景化分析锂电池自上个世纪九十年代开发问世以来，在短短十几年内，得到了迅速发展，软包锂离子电池具有能量密度更高，循环寿命更好等长处，电芯不易爆炸，受到破坏时仅气鼓，漏液,伤害力小，因此备受青睐，伴随市场对锂电池产品规定的逐年加高，锂电池产品从低端的硬质钢壳，铝壳，逐渐更换成软质铝塑膜外包装的高端产品同步，市场对于高下温性能H勺规定也越来越高，需要同步满足电池的高温及低温规定，尤其是电动汽车炙热化的I发展，使得这个领域产业化前景非常巨大，兼顾高下温电解液也成为了目前亟需攻克的课题

二、研究开发内容、措施、技术路线一重要研究内容重要从软包电池的自身特性，电解液溶剂理化性质，电解质锂盐的稳定性，功能添加剂等方面来考虑1软包电池日勺自身特性软包电池具有体积容量密度高的长处，然而其在高下温-40-60°C、防气胀等方面，对电解液有更高的规定从溶剂、添加剂和电解质三个方面，来改善软包电池电解液性能

（2）电解液溶剂日勺理化性质通过减少溶剂中高熔点组分EC的含量，增大低熔点、高沸点欧I共溶剂（如、EP、EB）含量，可拓宽电解液工作温度范围；改善低温下（-40C）电导率低的问题，并合适改善高温下电解液流动性强的缺陷碳酸酯类包括环状碳酸酯和链状碳酸酯，环状碳酸酯重要有EC,PC,BC,其中EC具有较大日勺介电常数，因此在锂电池中获得较广泛的应用，线性碳酸酯的代表性范例包括碳酸二中酯（DMC）,碳酸二乙酯（DEC）以及碳酸乙基甲基酯（EMC）,此类溶剂都具有较低日勺粘度和较低的介电常数竣酸酯类同样也包括环状竣酸酯和链状竣酸酯两类，环状按酸酯中最重要日勺有机溶剂是丫-丁内酯和它的衍生物链状碳酸酯中具有低粘度和宽的熔沸点温度范围日勺溶剂有中酸甲酯（MF）,甲酸乙酯（EF）,乙酸甲酯（MA）,乙酸乙酯（EA）,丙酸乙酯（EP）,丁酸乙酯（EB）等溶剂由一种或几种碳酸酯和一种或几种低熔点高沸点的竣酸酯构成，通过试验从大量时按酸酯中筛选出丁酸甲酯，丁酸乙酯，丁酸丙酯，乙酸丁酯，他们的I熔沸点分别为-97C,

102.3℃；-98℃,

121.6℃；-

95.2℃,

142.7℃；-

77.9℃,

121.6℃；它们都是低熔点，高沸点的竣酸酯采用低熔点和高沸点及I竣酸酯类溶剂，尤其是丁酸甲酯，丁酸乙酯，丁酸丙酯系列，其温度范围更宽，使得电解液具有宽的I使用温度范围，保证电解液在高温时非常稳定，不发生分解，电池不胀气，由于该种溶剂常温下粘度比较低，因此在低温条件下可以使电解液具有一定的电导率，保证低温状况下容量的发挥，因此可以在一定程度上兼顾电解液的高下温性

（3）电解质锂盐的稳定性通过增强电解质的稳定性，也可改善高温性能；目前普遍使用的LiPF6热稳定性较差，分解产生日勺PF5和HF是强日勺路易斯酸，会与SEI膜的组分反应，破坏其稳定性;SEI膜的修复会导致不可逆容量和产气采用品有弱碱性的含氮有机物（如HMPA）,与LiPF6发生配位作用，可增强其稳定性，进而改善高温性能四氟硼酸锂（LIBF4）基电解液有很好的J低温放电性能，极化很小；LIBOB特有的I热稳定性和高温成膜性能被认为是最有潜力替代LIPF6日勺新型电解质盐；LiODFB电池不仅具有最佳H勺倍率性能，且其使用寿命及低温性能靠近LiPF_6电池而优于LiBOB电池,高温性能靠近LiBOB电池而优于LiPF6电池为了综合多种锂盐时长处，同步也可以考虑采用两种盐复合或一种锂盐作为添加剂的形式来改善电解液日勺兼顾高下温性能

（4）功能添加剂方面具有高还原电位，具有不饱和键欧I含硫化合物（如PTS）,产气更少，形成的SEI膜在高温下稳定性更好，可有效改善高温储存下的气胀和容量损失，并提高55C下的循环性能成膜添加剂考虑碳酸亚乙烯酯，1,3-丙烷酸内酯和Y-丁内酯，加入成膜添加剂及H勺长处重要是可以在电池预充过程中在负极材料表面形成由溶剂和锂盐还原得到构造稳定的SEI膜，优良的SEI膜可以起到保护碳负极的作用，可以在电化学循环过程中提高碳负极的稳定性加入高温添加剂重要是通过对SEI膜进行修饰和加固，使得其在高温循环过程中保持构造稳定，这样可以提高电池的高温循环稳定性防过充添加剂的加入可以有效提高电池的过充性能，保证不爆炸，不起火，到达可以实际应用的J目日勺同步考虑碱性添加剂七甲基二硅氮烷（-）技术创新点本项目的开展将会对兼顾高下温性能软包电池电解液的研发产生推进作用，从软包电池自身具有的优势及劣势来分析改善方案，选择合适的溶剂体系，电解质锂盐以及添加剂几种方面来入手，处理此项目目前所存在的问题，项目具有如下的特色和创新点1,运用软包电池体积容量密度高的优势，处理软包在高下温，胀气方面的劣势，从溶剂、添加剂和电解质三个方面，来改善软包电池电解液性能；

4、

2.应用新的溶剂体系，选择高熔点，低沸点的溶剂，拓宽温度范围；

3.开发新型添加剂，改善高温循环性能以及优良成膜性能；电解质锂盐H勺混合使用，发挥各自日勺优势，考察不一样锂盐之间的协同作用；

（三）重要技术指标技术指标:

1.常温下样品水分不不小于Ippm;在-40℃和60°C的环境下保持较高日勺电导率及合适日勺粘度；

2、60℃7天高温储存，内阻变化率不不小于25%,厚度变化率不不小于2%,容量保持率不小于85%,容量恢复率不小于94%；

3.-40℃

0.2C放电容量保持率50%

4.常温循环300周容量保持率80%；

三、研究开发措施及技术路线、技术路线以及工艺流程分析在处理软包高下温胀气问题产生日勺原因，分别从溶剂，溶质，添加剂三个方面来改善兼顾高下温性能的I软包电池电解液时开发筛选合适区J有机溶剂体系测定溶剂的常规物理性能常数，如熔沸点，可初步推断其在高、低温性能时体现，要同步兼顾到高下温性能，必须规定所选欧I溶剂温度范围较宽；选择合适的溶质及其浓度根据选择好的溶剂体系，选择适合口勺锂盐（或使用新型锂盐,或几种锂盐协同使用），充足考虑到锂盐在高下温条件下的稳定性及电化学性能；当有机溶剂体系和合适锂盐确定后，进行多种电化学性能的测试例如初次充放电曲线、放电容量等测试添加剂性能欧I研究在以上有机溶剂体系和锂盐筛选成功后，进行电解液体系最重要的添加剂性能的研究根据本项目的合作内容和规定，会发明新类型的添加剂保证锂电池兼顾高下温性能的电化学性能，考虑H勺添加剂类有

①改善高温储存下的气胀和容量损失PTS；

②成膜添加剂考虑碳酸亚乙烯酯，1,3-丙烷酸内酯和丫-丁内酯；

③高温添加剂重要是通过对SEI膜进行修饰和加固，使得其在高温循环过程中保持构造稳定，这样可以提高电池的高温循环稳定性;

④防过充添加剂的加入可以有效提高电池的过充性能，保证不爆炸，不起火,到达可以实际应用的目的；同步考察这些添加剂之间的协同作用，为高下温电解液日勺研究改善做好铺垫工作兼顾高下温电解液性能的评价工作在对有机溶剂体系、锂盐、添加剂三者的I筛选和性能研究有一定日勺数据积累后，展开不一样电池体系日勺性能的评价工作重要检测电解液在电池体系中高下温性能、循环性能、安全性能等此方面检测重要借助锂离子电池检测柜进行，同步配置阻抗测试根据测试数据对整个电解液体系中的I添加剂、锂盐浓度等在作出一定调整,并将继续进行上述测试工作兼顾高下温电解液性能的评价工作:在单体电池进行测试性能完全合格之后，会开展由单体电池组装成动力电池组的J性能此方面测试措施、技术路线等类似于上述单体电池的，不过关注欧I焦点将会是整个电池组充放电性能的一致性问题、整个电池组表面的热释放，以及电池组安全性能的测试此方面的性能改善重要立足两点电解液组分及性能的改善和电池构造设计方面H勺改善

四、既有研究开发基础兼顾高下温电解液日勺研究开发，已经在本项目承担单位东莞市杉杉电池材料有限企业进行了前期的探索性工作东莞市杉杉电池材料有限企业非常重视技术研发资金的投入，每年投入科研资金占销售收入日勺5%以上，已经形成了锂离子电池电解液研究开发工程中心既有色谱分析室、水分测试室、酸度测试室、电导率测试室、原子吸取测试室、电化学工作站等

五、研究开发项目组重要人员名单在本单位序号姓名性别年龄在职时间职务最高学历工作时间1陈柏源男34总工程师本科6年副主任工2侯涛男306年硕士3年程师技术中心主3方棋男38大学4年任4阳海鹰女295年工程师本科3年副主任工5汤敏敏女293年硕士3年程师助理工程6唐明明男275年大学3年师7周冬男286年工程师本科1年分析中心9丁婷女264年大学3年主管

六、计划工作进度估计项目起止时间05月一05月各阶段实行时间各阶段主要工作内容5月一7月软包电池前期资料搜集，并为本项目做好前期准备工作8月一10月兼顾高下温电解液前期资料搜集，并为本项目做好前期准备工作筛选合适时有机溶剂体系，借助循环伏安法对有机溶剂体系的电化11月一1月、、r,

一、/、__________•\rV/―•1rt i.i.i i~~t■_；、,q.a.▲/r.，4,i,j,_r,_选择合适口勺溶质及其浓度，并测试电解液体系的电导率等关键性数据,2月一4月考察溶质锂盐的稳定性选择匹配日勺添加剂，从成膜/改善气胀/过充等方面来考虑添加剂日勺5月一6月选择,同步考察不一样功能添加剂之间的协同作用_____________________电化学性能测试，如初次充放电曲线、放电容量等测试7月一9月完毕中期考核，初步到达乙方使用原则，并进行电池合用性试验，初步进10月一12月行电解液配方的调整电解液在电池、电池组中性能区评价，进行电解液配方的调整1月一2月I3月一4月完毕项目验收汇报、准备结题5月项目总结验收

七、研发经费估计单位；万元费用项目估计金额人员工资估计130直接投入估计150折旧费用与长期费用摊销估计35水电费估计9租赁费估计5委外检测费估计5设计费估计设备调试费估计无形资产摊销估计28其他费用估计25合计387立项时间5月6日部门审批总经理审批。