CN102208682A - 一种锂二次电池电解液添加剂及溶剂 - Google Patents

一种锂二次电池电解液添加剂及溶剂 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种锂二次电池电解液添加剂及溶剂,属于锂电池材料领域。所述添加剂结构式如下式:

Description

一种锂二次电池电解液添加剂及溶剂
技术领域
本发明涉及一种锂二次电池电解液添加剂及溶剂,具体地说,涉及一种适合在低温环境工作的锂二次电池电解液添加剂,还涉及一种锂二次电池电解液的溶剂,所述溶剂能在锂二次电池的阳极上被还原形成固体电解质界面(SEI)膜,属于锂电池材料领域。
背景技术
近年来,随着电子和信息产业的快速发展,移动通讯、数字处理机、便携式计算机的广泛应用,空间技术和国防装备技术需求的不断进步以及电动汽车(EV)的研制和开发,人们对化学电源,特别是高性能的二次电池的需求迅速增长。
锂二次电池具有工作电压高、体积小、质量轻、能量高、无记忆效应、无污染、自放电小和循环寿命长等优良特性,是21世纪化学电源发展的主体能源。其中,电解液作为锂二次电池的重要组成部分,在很大程度上影响着锂二次电池的电化学性能和安全性能。为了保证锂二次电池的低内阻、长寿命和安全性好的性能,一般要求锂二次电池的电解液应当满足如下特性:首先,要求其在较宽的温度范围内离子电导率高并且锂离子的迁移数大,以减少电池在充放电过程中的浓差极化;其次,要求其电化学窗口较宽,满足在电化学过程中电极反应的单一性,并与电极的相容性要好;最后,还要求其安全性好,闪点高或不燃烧。
锂二次电池电解液主要由锂盐、溶剂和添加剂三部分组成,研究发现,通过改变电解液的组成来改善锂二次电池在低温下的性能被证明是可行的技术途径。但是,目前商品化的锂二次电池还很难满足诸如电动车、航天技术和军事等重要领域的需要,主要原因之一就是商品化的锂二次电池在低温下性能不佳,即电池的循环性能、容量性能以及倍率性能等性能差,这主要是由于低温下锂二次电池电解液的电导率低造成的。此外,为了提高电解液与锂二次电池阳极的相容性,通常希望电解液能在锂二次电池的阳极表面形成一层固体电解质界面膜,以起到保护阳极的作用。近年来,为了在锂二次电池的阳极表面形成一层固体电解质界面膜,一些新型的成膜化合物已经在锂二次电池电解液中得到应用,例如碳酸亚乙烯酯(VC),参见国际专利公开文本WO2009042958-A1。但是现有技术中的这些成膜化合物通常闪点和沸点很低,而且氧化电位也不高,限制了它们的进一步应用。
发明内容
针对现有锂二次电池的电解液在低温下电导率低,电解液中在阳极表面形成固体电解质界面膜的溶剂化合物闪点、沸点和氧化电位低的缺陷,本发明的目的之一是提供一种锂二次电池电解液添加剂,所述电解液添加剂可以显著提高锂二次电池电解液在低温下的电导率。
本发明的目的之二是提供一种锂二次电池电解液的溶剂,所述溶剂能在锂二次电池的阳极上被还原形成固体电解质界面膜,具有很好的成膜性能,并具备高的闪点、沸点和氧化电位,是锂二次电池阳极上固体电解质界面膜的理想的成膜材料。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
一种锂二次电池电解液添加剂,所述添加剂为化学结构式如式I所示的线性碳酸酯:
Figure BDA0000059733250000021
其中,R选自碳原子数为1~20的烷基或用卤素原子取代氢的碳原子数为1~20的烷基(部分或完全取代);R′选自碳原子数为1~20的烷基、用卤素原子取代氢的碳原子数为1~20的烷基(部分或完全取代)、碳原子数为1~20的烷氧乙基、用卤素原子取代氢的碳原子数为1~20的烷氧乙基(部分或完全取代)、碳原子数为6~30的芳基或用卤素原子取代氢的碳原子数为6~30的芳基(部分或完全取代)其中之一;其中,所述卤素原子选自氟原子、氯原子、溴原子或碘原子其中之一。其中,R优选为碳原子数为1~6的烷基;R′优选为碳原子数为1~6的烷基;更优选R和R′分别独立地选自碳原子数为1~3的烷基。
一种锂二次电池电解液,所述电解液主要由锂盐、溶剂和添加剂三部分组成,其中,所述添加剂为本发明所提供的一种锂二次电池电解液添加剂,所述添加剂为化学结构式如式I所示的线性碳酸酯:
Figure BDA0000059733250000022
其中,R选自碳原子数为1~20的烷基或用卤素原子取代氢的碳原子数为1~20的烷基(部分或完全取代);R′选自碳原子数为1~20的烷基、用卤素原子取代氢的碳原子数为1~20的烷基(部分或完全取代)、碳原子数为1~20的烷氧乙基、用卤素原子取代氢的碳原子数为1~20的烷氧乙基(部分或完全取代)、碳原子数为6~30的芳基或用卤素原子取代氢的碳原子数为6~30的芳基(部分或完全取代)其中之一;其中,所述卤素原子选自氟原子、氯原子、溴原子或碘原子其中之一。其中,R优选为碳原子数为1~6的烷基;R′优选为碳原子数为1~6的烷基;更优选R和R′分别独立地选自碳原子数为1~3的烷基。以所述电解液中溶剂和添加剂的总体质量为100%计,所述添加剂的质量百分数为1~50%。
所述锂盐的种类和物质的量浓度为本领域锂二次电池电解液所使用的常规非水电解质的锂盐种类和物质的量浓度。所述锂盐包括但不限于由Li+和选自由PF6 -,AsF6-、BF4 -、Cl-、Br-、I-、ClO4 -、CH3CO2 -、C(CF2SO2)3 -、SCN-、CF3SO3 -、N(SO2CF3)2 -、N(SO2C2F5)-、B(C2O4)2 -或BF2C2O4 -中的一种或一种以上混合的阴离子所构成的锂盐,所述锂盐为一种单独使用或一种以上混合使用。所述锂盐的物质的量浓度优选为0.5~2.0mol/L。
所述溶剂为本领域锂二次电池电解液所使用的常规非水电解质的溶剂。所述溶剂包括但不限于离子液体、砜类化合物、氰类化合物、碳酸酯、亚硫酸酯、醚、乙腈、内酰胺或酮等,所述溶剂为一种单独使用或一种以上混合使用。所述溶剂优选为一种以上的溶剂混合,并且其中一种溶剂为异氰酸酯类化合物。
所述异氰酸酯类化合物的结构式如式II~IX所示:
Figure BDA0000059733250000031
Figure BDA0000059733250000041
Figure BDA0000059733250000051
所述式II~IX中:
(1)-NCO表示异氰酸酯基,即-N=C=O;
(2)R1、R2、R3、R4、R5、R9、R10、R11和R12分别独立地表示H;或者,
具有1~20个碳原子的未卤化、部分卤化或全部卤化的直链或支链烷基;或者,
具有2~20个碳原子的未卤化、部分卤化或全部卤化的直链或支链烯基;或者,
具有2~20个碳原子的未卤化、部分卤化或全部卤化的炔基;或者,
具有3~7个碳原子的饱和的环烷基、部分饱和的环烷基或完全不饱和的环烷基;或者,
具有1~20个碳原子的未卤化、部分卤化或全部卤化的烷氧基;或者,
卤素原子;或者,
-NO2;或者,
-CN;
(3)R6和R7分别独立地存在或者不存在,
当R6和R7分别独立地存在时,R6和R7分别独立地表示具有1~20个碳原子的未卤化、部分卤化或全部卤化的直链或支链烷基;或者,
具有2~20个碳原子的未卤化、部分卤化或全部卤化的直链或支链烯基;或者,
具有2~20个碳原子的未卤化、部分卤化或全部卤化的炔基;或者,
具有1~20个碳原子的未卤化、部分卤化或全部卤化的烷氧基;或者,
亚砜基;
当R6和R7分别独立地不存在时,所述异氰酸酯基直接与苯环相连;
(4)R8表示具有1~20个碳原子的未卤化、部分卤化或全部卤化的直链或支链烷基;或者,
具有1~20个碳原子的未卤化、部分卤化或全部卤化的烷氧基;或者,
亚砜基;
(5)R13和R15分别独立地表示具有1~20个碳原子的未卤化、部分卤化或全部卤化的直链或支链烷基;或者,
具有2~20个碳原子的未卤化、部分卤化或全部卤化的直链或支链烯基;或者
具有2~20个碳原子的未卤化、部分卤化或全部卤化的炔基;或者,
具有3~7个碳原子的饱和的环烷基、部分饱和的环烷基或完全不饱和的环烷基;或者,
具有1~20个碳原子的未卤化、部分卤化或全部卤化的烷氧基;或者,
卤素原子;或者,
-CN:
(6)R14表示具有1~20个碳原子的未卤化、部分卤化或全部卤化的直链或支链烷基;或者,
具有2~20个碳原子的未卤化、部分卤化或全部卤化的直链或支链烯基;或者,
具有2~20个碳原子的未卤化、部分卤化或全部卤化的炔基;或者,
具有3~7个碳原子的饱和的环烷基、部分饱和的环烷基或完全不饱和的环烷基;或者,
具有1~20个碳原子的未卤化、部分卤化或全部卤化的烷氧基。
以所述电解液中溶剂和添加剂的总体质量为100%计,所述异氰酸酯类化合物的质量百分数为1~50%。如果所述异氰酸酯类化合物在所述电解液中的含量低于1%,就无法形成稳定而致密的固体电解质界面膜,如果所述异氰酸酯类化合物在所述电解液中的含量高于50%,就会大大降低所述电解液的电导率,劣化使用所述电解液的锂二次电池性能。
一种锂二次电池,所述锂二次电池主要由阴极、隔膜、阳极和电解液组成;其中,所述电解液为本发明所提供的电解液;优选所述阳极具有部分或全部形成于其表面上的固体电解质界面膜,所述固体电解质界面膜包含还原态的本发明所提供的异氰酸酯类化合物;所述阳极的活性材料选自本领域锂二次电池中使用的常规阳极活性材料;隔膜选自本领域锂二次电池中使用的常规多孔隔离膜;阴极的活性材料选自本领域锂二次电池中使用的常规阴极活性材料。
有益效果
1.本发明提供的一种锂二次电池电解液添加剂,由于其分子与锂离子的螯合作用方式会导致相对较小的溶剂化络合物半径,因此锂离子在溶液中的迁移阻力较小,移动较快,大大改善了常规非水溶剂的导电能力,添加在锂二次电池电解液中,可显著提高锂二次电池电解液在低温下的电导率;
2.本发明提供的一种含有异氰酸酯类化合物的锂二次电池电解液溶剂,其中,由于所述异氰酸酯类化合物具有优异的特性,例如对甲苯磺酰异氰酸酯(PTSI),具有价格低廉、沸点高(270℃)、闪点高(145℃)、熔点低(5℃)、粘度低、氧化电位高(高于5V)、在锂二次电池的阳极表面能形成稳定而致密的固体电解质界面膜以及与锂二次电池的电极相容性好的优点。因此含有所述电解液溶剂的电解液不仅安全性和氧化分解电位高,而且可在锂二次电池的阳极表面形成稳定的固体电解质界面膜;
3.采用本发明提供的一种锂二次电池电解液的锂二次电池,由于其电解液中添加有本发明提供的一种锂二次电池电解液添加剂,因此所述锂二次电池在低温下的循环性能、容量性能和倍率性能均得到很大的改善,综合性能得到提高;由于其电解液中添加有本发明所提供的一种含有异氰酸酯类化合物的锂二次电池电解液溶剂,因此所述锂二次电池安全性、寿命以及电化学性能优异。
具体实施方式
为了充分说明本发明的特性以及实施本发明的方式,下面给出实施例。
实施例1
以溶剂和添加剂的质量为100%计,分别称取质量百分数为20%的碳酸乙烯酯(EC)、50%的碳酸甲乙酯(EMC)和30%的添加剂A并混合,得到混合溶液,然后加入锂盐LiClO4,充分搅拌均匀,直至溶液澄清、无沉淀后,得到电解液样品;其中,LiClO4的物质的量浓度为1mol/L。电解液样品在充满氩气的手套箱中配制。添加剂A的结构式如式A所示,
Figure BDA0000059733250000071
将所述电解液样品放入到铂金电导电极(上海雷磁)中,使用CHI604D电化学工作站(上海辰华)对其分别在-35℃(低温)、20℃(常温)和80℃(高温)下进行交流阻抗测试,通过电导率常数与交流阻抗谱中读到的最低点x轴的数据的比值得到相应的电导率,结果见表一。
以中间相碳微球(MCMB)为阴极、锂金属箔片为阳极,以本领域纽扣型半电池的常规制备方法提供一种纽扣型半电池。将所述电解液使用于所述纽扣型半电池中,将所述纽扣型半电池分别在-35℃(低温)和20℃(常温),恒定电流条件下以0.05C的电流倍率放电至0.005V,然后在恒定电流条件下以0.05C的电流倍率再充电至2V,这样的充放电持续进行50次,测得50次循环后所述纽扣型半电池的放电容量见表二。
实施例2
以溶剂和添加剂的质量为100%计,分别称取质量百分数为20%碳酸乙烯酯、50%碳酸甲乙酯和30%添加剂B并混合,得到混合溶液,然后加入锂盐LiClO4,充分搅拌均匀,直至溶液澄清、无沉淀后,得到电解液样品;其中,LiClO4的物质的量浓度为1mol/L。电解液样品在充满氩气的手套箱中配制。添加剂B的结构式如式B所示,
Figure BDA0000059733250000081
将所述电解液样品放入到铂金电导电极(上海雷磁)中,使用CHI604D电化学工作站(上海辰华)对其分别在-35℃、20℃和80℃下进行交流阻抗测试,通过电导率常数与交流阻抗谱中读到的最低点x轴的数据的比值得到相应的电导率,结果见表一。
以中间相碳微球为阴极、锂金属箔片为阳极,以本领域纽扣型半电池的常规制备方法提供一种纽扣型半电池。将所述电解液使用于所述纽扣型半电池中,将所述纽扣型半电池分别在-35℃和20℃,恒定电流条件下以0.05C的电流倍率放电至0.005V,然后在恒定电流条件下以0.05C的电流倍率再充电至2V,这样的充放电持续进行50次,测得50次循环后所述纽扣型半电池的放电容量见表二。
实施例3
以溶剂和添加剂的质量为100%计,分别称取质量百分数为20%的碳酸乙烯酯、50%的碳酸甲乙酯和30%的添加剂C并混合,得到混合溶液,然后加入锂盐LiClO4,充分搅拌均匀,直至溶液澄清、无沉淀后,得到电解液样品;其中,LiClO4的物质的量浓度为1mol/L。电解液样品在充满氩气的手套箱中配制。添加剂C结构式如式C所示,
Figure BDA0000059733250000082
将所述电解液样品放入到铂金电导电极(上海雷磁)中,使用CHI604D电化学工作站(上海辰华)对其分别在-35℃、20℃和80℃下进行交流阻抗测试,通过电导率常数与交流阻抗谱中读到的最低点x轴的数据的比值得到相应的电导率,结果见表一。
以中间相碳微球为阴极、锂金属箔片为阳极,以本领域纽扣型半电池常规制备方法提供一种纽扣型半电池。将所述电解液使用于所述纽扣型半电池中,将所述纽扣型半电池分别在-35℃和20℃,恒定电流条件下以0.05C的电流倍率放电至0.005V,然后在恒定电流条件下以0.05C的电流倍率再充电至2V,这样的充放电持续进行50次,测得50次循环后所述纽扣型半电池的放电容量见表二。
实施例4
以溶剂和添加剂的质量为100%计,分别称取质量百分数为30%的碳酸乙烯酯、60%的碳酸甲乙酯和10%的添加剂D并混合,得到混合溶液,然后加入锂盐LiClO4,充分搅拌均匀,直至溶液澄清、无沉淀后,得到电解液样品;其中,LiClO4的物质的量浓度为1mol/L。电解液样品在充满氩气的手套箱中配制。添加剂D结构式如式D所示,
将所述电解液样品放入到铂金电导电极(上海雷磁)中,使用CHI604D电化学工作站(上海辰华)对其分别在-35℃、20℃和80℃下进行交流阻抗测试,通过电导率常数与交流阻抗谱中读到的最低点x轴的数据的比值得到相应的电导率,结果见表一。
以中间相碳微球为阴极、锂金属箔片为阳极,以本领域纽扣型半电池常规制备方法提供一种纽扣型半电池。将所述电解液使用于所述纽扣型半电池中,将所述纽扣型半电池分别在-35℃和20℃,恒定电流条件下以0.05C的电流倍率放电至0.005V,然后在恒定电流条件下以0.05C的电流倍率再充电至2V,这样的充放电持续进行50次,测得50次循环后所述纽扣型半电池的放电容量见表二。
实施例5
以溶剂和添加剂的质量为100%计,分别称取质量百分数为35%的碳酸乙烯酯、15%的碳酸甲乙酯和50%的添加剂E1并混合,得到混合溶液,然后加入锂盐LiClO4,充分搅拌均匀,直至溶液澄清、无沉淀后,得到电解液样品;其中,LiClO4的物质的量浓度为1mol/L。电解液样品在充满氩气的手套箱中配制。添加剂E1结构式如式E1所示,
Figure BDA0000059733250000101
将所述电解液样品放入到铂金电导电极(上海雷磁)中,使用CHI604D电化学工作站(上海辰华)对其分别在-35℃、20℃和80℃下进行交流阻抗测试,通过电导率常数与交流阻抗谱中读到的最低点x轴的数据的比值得到相应的电导率,结果见表一。
以中间相碳微球为阴极、锂金属箔片为阳极,以本领域纽扣型半电池常规制备方法提供一种纽扣型半电池。将所述电解液使用于所述纽扣型半电池中,将所述纽扣型半电池分别在-35℃和20℃,恒定电流条件下以0.05C的电流倍率放电至0.005V,然后在恒定电流条件下以0.05C的电流倍率再充电至2V,这样的充放电持续进行50次,测得50次循环后所述纽扣型半电池的放电容量见表二。
实施例6
以溶剂和添加剂的质量为100%计,分别称取质量百分数为20%的碳酸乙烯酯、50%的碳酸甲乙酯和30%的添加剂E2并混合,得到混合溶液,然后加入锂盐LiCF3SO3,充分搅拌均匀,直至溶液澄清、无沉淀后,得到电解液样品;其中,LiCF3SO3的物质的量浓度为0.6mol/L。电解液样品在充满氩气的手套箱中配制。添加剂E2结构式如式E2所示,
Figure BDA0000059733250000102
将所述电解液样品放入到铂金电导电极(上海雷磁)中,使用CHI604D电化学工作站(上海辰华)对其分别在-35℃、20℃和80℃下进行交流阻抗测试,通过电导率常数与交流阻抗谱中读到的最低点x轴的数据的比值得到相应的电导率,结果见表一。
以中间相碳微球为阴极、锂金属箔片为阳极,以本领域纽扣型半电池常规制备方法提供一种纽扣型半电池。将所述电解液使用于所述纽扣型半电池中,将所述纽扣型半电池分别在-35℃和20℃,恒定电流条件下以0.05C的电流倍率放电至0.005V,然后在恒定电流条件下以0.05C的电流倍率再充电至2V,这样的充放电持续进行50次,测得50次循环后所述纽扣型半电池的放电容量见表二。
实施例7
以溶剂和添加剂的质量为100%计,分别称取质量百分数为30%的碳酸乙烯酯、60%的碳酸甲乙酯和10%的添加剂二(2-甲氧乙基)碳酸酯并混合,得到混合溶液,然后加入锂盐LiCF3SO3,充分搅拌均匀,直至溶液澄清、无沉淀后,得到电解液样品;其中,LiCF3SO3的物质的量浓度为1mol/L。电解液样品在充满氩气的手套箱中配制。
将所述电解液样品放入到铂金电导电极(上海雷磁)中,使用CHI604D电化学工作站(上海辰华)对其分别在-35℃、20℃和80℃下进行交流阻抗测试,通过电导率常数与交流阻抗谱中读到的最低点x轴的数据的比值得到相应的电导率,结果见表一。
以中间相碳微球为阴极、锂金属箔片为阳极,以本领域纽扣型半电池常规制备方法提供一种纽扣型半电池。将所述电解液使用于所述纽扣型半电池中,将所述纽扣型半电池分别在-35℃和20℃,恒定电流条件下以0.05C的电流倍率放电至0.005V,然后在恒定电流条件下以0.05C的电流倍率再充电至2V,这样的充放电持续进行50次,测得50次循环后所述纽扣型半电池的放电容量见表二。
实施例8
以溶剂和添加剂的质量为100%计,分别称取质量百分数为20%的碳酸乙烯酯、50%的碳酸甲乙酯和30%的添加剂二(2-甲氧乙基)碳酸酯并混合,得到混合溶液,然后加入锂盐LiCF3SO3,充分搅拌均匀,直至溶液澄清、无沉淀后,得到电解液样品;其中,LiCF3SO3的物质的量浓度为1mol/L。电解液样品在充满氩气的手套箱中配制。
将所述电解液样品放入到铂金电导电极(上海雷磁)中,使用CHI604D电化学工作站(上海辰华)对其分别在-35℃、20℃和80℃下进行交流阻抗测试,通过电导率常数与交流阻抗谱中读到的最低点x轴的数据的比值得到相应的电导率,结果见表一。
以中间相碳微球为阴极、锂金属箔片为阳极,以本领域纽扣型半电池常规制备方法提供一种纽扣型半电池。将所述电解液使用于所述纽扣型半电池中,将所述纽扣型半电池分别在-35℃和20℃,恒定电流条件下以0.05C的电流倍率放电至0.005V,然后在恒定电流条件下以0.05C的电流倍率再充电至2V,这样的充放电持续进行50次,测得50次循环后所述纽扣型半电池的放电容量见表二。
实施例9
以溶剂和添加剂的质量为100%计,分别称取质量百分数为15%的碳酸乙烯酯、35%的碳酸甲乙酯和50%的添加剂二(2-甲氧乙基)碳酸酯并混合,得到混合溶液,然后加入锂盐LiCF3SO3,充分搅拌均匀,直至溶液澄清、无沉淀后,得到电解液样品;其中,LiCF3SO3的物质的量浓度为1mol/L。电解液样品在充满氩气的手套箱中配制。
将所述电解液样品放入到铂金电导电极(上海雷磁)中,使用CHI604D电化学工作站(上海辰华)对其分别在-35℃、20℃和80℃下进行交流阻抗测试,通过电导率常数与交流阻抗谱中读到的最低点x轴的数据的比值得到相应的电导率,结果见表一。
以中间相碳微球为阴极、锂金属箔片为阳极,以本领域纽扣型半电池常规制备方法提供一种纽扣型半电池。将所述电解液使用于所述纽扣型半电池中,将所述纽扣型半电池分别在-35℃和20℃,恒定电流条件下以0.05C的电流倍率放电至0.005V,然后在恒定电流条件下以0.05C的电流倍率再充电至2V,这样的充放电持续进行50次,测得50次循环后所述纽扣型半电池的放电容量见表二。
实施例10
以溶剂和添加剂的质量为100%计,分别称取质量百分数为30%碳酸乙烯酯、60%碳酸甲乙酯和10%添加剂(2-甲氧乙基)乙基碳酸酯并混合,得到混合溶液,然后加入锂盐LiTFSI,充分搅拌均匀,直至溶液澄清、无沉淀后,得到电解液样品;其中,LiTFSI的物质的量浓度为1.2mol/L。电解液样品在充满氩气的手套箱中配制。
将所述电解液样品放入到铂金电导电极(上海雷磁)中,使用CHI604D电化学工作站(上海辰华)对其分别在-35℃、20℃和80℃下进行交流阻抗测试,通过电导率常数与交流阻抗谱中读到的最低点x轴的数据的比值得到相应的电导率,结果见表一。
以中间相碳微球为阴极、锂金属箔片为阳极,以本领域纽扣型半电池常规制备方法提供一种纽扣型半电池。将所述电解液使用于所述纽扣型半电池中,将所述纽扣型半电池分别在-35℃和20℃,恒定电流条件下以0.05C的电流倍率放电至0.005V,然后在恒定电流条件下以0.05C的电流倍率再充电至2V,这样的充放电持续进行50次,测得50次循环后所述纽扣型半电池的放电容量见表二。
实施例11
以溶剂和添加剂的质量为100%计,分别称取质量百分数为20%碳酸乙烯酯、50%碳酸甲乙酯和30%添加剂(2-甲氧乙基)乙基碳酸酯并混合,得到混合溶液,然后加入锂盐LiTFSI,充分搅拌均匀,直至溶液澄清、无沉淀后,得到电解液样品;其中,LiTFSI的物质的量浓度为1.2mol/L。电解液样品在充满氩气的手套箱中配制。
将所述电解液样品放入到铂金电导电极(上海雷磁)中,使用CHI604D电化学工作站(上海辰华)对其分别在-35℃、20℃和80℃下进行交流阻抗测试,通过电导率常数与交流阻抗谱中读到的最低点x轴的数据的比值得到相应的电导率,结果见表一。
以中间相碳微球为阴极、锂金属箔片为阳极,以本领域纽扣型半电池常规制备方法提供一种纽扣型半电池。将所述电解液使用于所述纽扣型半电池中,将所述纽扣型半电池分别在-35℃和20℃,恒定电流条件下以0.05C的电流倍率放电至0.005V,然后在恒定电流条件下以0.05C的电流倍率再充电至2V,这样的充放电持续进行50次,测得50次循环后所述纽扣型半电池的放电容量见表二。
实施例12
以溶剂和添加剂的质量为100%计,分别称取质量百分数为15%碳酸乙烯酯、35%碳酸甲乙酯和50%添加剂(2-甲氧乙基)乙基碳酸酯并混合,得到混合溶液,然后加入锂盐LiTFSI,充分搅拌均匀,直至溶液澄清、无沉淀后,得到电解液样品;其中,LiTFSI的物质的量浓度为1.2mol/L。电解液样品在充满氩气的手套箱中配制。
将所述电解液样品放入到铂金电导电极(上海雷磁)中,使用CHI604D电化学工作站(上海辰华)对其分别在-35℃、20℃和80℃下进行交流阻抗测试,通过电导率常数与交流阻抗谱中读到的最低点x轴的数据的比值得到相应的电导率,结果见表一。
以中间相碳微球为阴极、锂金属箔片为阳极,以本领域纽扣型半电池常规制备方法提供一种纽扣型半电池。将所述电解液使用于所述纽扣型半电池中,将所述纽扣型半电池分别在-35℃和20℃,恒定电流条件下以0.05C的电流倍率放电至0.005V,然后在恒定电流条件下以0.05C的电流倍率再充电至2V,这样的充放电持续进行50次,测得50次循环后所述纽扣型半电池的放电容量见表二。
实施例13
以溶剂和添加剂的质量为100%计,分别称取质量百分数为30%的碳酸乙烯酯、60%的碳酸甲乙酯和10%的添加剂二(2-甲氧乙基)碳酸酯并混合,得到混合溶液,然后加入锂盐LiBOB,充分搅拌均匀,直至溶液澄清、无沉淀后,得到电解液样品;其中,LiBOB的物质的量浓度为0.6mol/L。电解液样品在充满氩气的手套箱中配制。
将所述电解液样品放入到铂金电导电极(上海雷磁)中,使用CHI604D电化学工作站(上海辰华)对其分别在-35℃、20℃和80℃下进行交流阻抗测试,通过电导率常数与交流阻抗谱中读到的最低点x轴的数据的比值得到相应的电导率,结果见表一。
以中间相碳微球为阴极、锂金属箔片为阳极,以本领域纽扣型半电池常规制备方法提供一种纽扣型半电池。将所述电解液使用于所述纽扣型半电池中,将所述纽扣型半电池分别在-35℃和20℃,恒定电流条件下以0.05C的电流倍率放电至0.005V,然后在恒定电流条件下以0.05C的电流倍率再充电至2V,这样的充放电持续进行50次,测得50次循环后所述纽扣型半电池的放电容量见表二。
实施例14
以溶剂和添加剂的质量为100%计,分别称取质量百分数为20%碳酸乙烯酯、50%碳酸甲乙酯和30%添加剂(2-甲氧乙基)乙基碳酸酯并混合,得到混合溶液,然后加入锂盐LiBOB,充分搅拌均匀,直至溶液澄清、无沉淀后,得到电解液样品;其中,LiBOB的物质的量浓度为0.6mol/L。电解液样品在充满氩气的手套箱中配制。
将所述电解液样品放入到铂金电导电极(上海雷磁)中,使用CHI604D电化学工作站(上海辰华)对其分别在-35℃、20℃和80℃下进行交流阻抗测试,通过电导率常数与交流阻抗谱中读到的最低点x轴的数据的比值得到相应的电导率,结果见表一。
以中间相碳微球为阴极、锂金属箔片为阳极,以本领域纽扣型半电池常规制备方法提供一种纽扣型半电池。将所述电解液使用于所述纽扣型半电池中,将所述纽扣型半电池分别在-35℃和20℃,恒定电流条件下以0.05C的电流倍率放电至0.005V,然后在恒定电流条件下以0.05C的电流倍率再充电至2V,这样的充放电持续进行50次,测得50次循环后所述纽扣型半电池的放电容量见表二。
实施例15
以溶剂和添加剂的质量为100%计,分别称取质量百分数为15%的碳酸乙烯酯、35%的碳酸甲乙酯和50%的添加剂(2-甲氧乙基)(2-氯代乙基)碳酸酯并混合,得到混合溶液,然后加入锂盐LiBOB,充分搅拌均匀,直至溶液澄清、无沉淀后,得到电解液样品;其中,LiBOB的物质的量浓度为0.6mol/L。电解液样品在充满氩气的手套箱中配制。
将所述电解液样品放入到铂金电导电极(上海雷磁)中,使用CHI604D电化学工作站(上海辰华)对其分别在-35℃、20℃和80℃下进行交流阻抗测试,通过电导率常数与交流阻抗谱中读到的最低点x轴的数据的比值得到相应的电导率,结果见表一。
以中间相碳微球为阴极、锂金属箔片为阳极,以本领域纽扣型半电池常规制备方法提供一种纽扣型半电池。将所述电解液使用于所述纽扣型半电池中,将所述纽扣型半电池分别在-35℃和20℃,恒定电流条件下以0.05C的电流倍率放电至0.005V,然后在恒定电流条件下以0.05C的电流倍率再充电至2V,这样的充放电持续进行50次,测得50次循环后所述纽扣型半电池的放电容量见表二。
实施例16
以溶剂和添加剂的质量为100%计,分别称取质量百分数为30%的碳酸乙烯酯、60%的碳酸甲乙酯和10%的添加剂二(2-甲氧乙基)碳酸酯并混合,得到混合溶液,然后加入锂盐LiODFB,充分搅拌均匀,直至溶液澄清、无沉淀后,得到电解液样品;其中,LiODFB的物质的量浓度为1mol/L。电解液样品在充满氩气的手套箱中配制。
将所述电解液样品放入到铂金电导电极(上海雷磁)中,使用CHI604D电化学工作站(上海辰华)对其分别在-35℃、20℃和80℃下进行交流阻抗测试,通过电导率常数与交流阻抗谱中读到的最低点x轴的数据的比值得到相应的电导率,结果见表一。
以中间相碳微球为阴极、锂金属箔片为阳极,以本领域纽扣型半电池常规制备方法提供一种纽扣型半电池。将所述电解液使用于所述纽扣型半电池中,将所述纽扣型半电池分别在-35℃和20℃,恒定电流条件下以0.05C的电流倍率放电至0.005V,然后在恒定电流条件下以0.05C的电流倍率再充电至2V,这样的充放电持续进行50次,测得50次循环后所述纽扣型半电池的放电容量见表二。
实施例17
以溶剂和添加剂的质量为100%计,分别称取质量百分数为20%碳酸乙烯酯、50%碳酸甲乙酯和30%添加剂(2-甲氧乙基)乙基碳酸酯并混合,得到混合溶液,然后加入锂盐LiODFB,充分搅拌均匀,直至溶液澄清、无沉淀后,得到电解液样品;其中,LiODFB的物质的量浓度为1mol/L。电解液样品在充满氩气的手套箱中配制。
将所述电解液样品放入到铂金电导电极(上海雷磁)中,使用CHI604D电化学工作站(上海辰华)对其分别在-35℃、20℃和80℃下进行交流阻抗测试,通过电导率常数与交流阻抗谱中读到的最低点x轴的数据的比值得到相应的电导率,结果见表一。
以中间相碳微球为阴极、锂金属箔片为阳极,以本领域纽扣型半电池常规制备方法提供一种纽扣型半电池。将所述电解液使用于所述纽扣型半电池中,将所述纽扣型半电池分别在-35℃和20℃,恒定电流条件下以0.05C的电流倍率放电至0.005V,然后在恒定电流条件下以0.05C的电流倍率再充电至2V,这样的充放电持续进行50次,测得50次循环后所述纽扣型半电池的放电容量见表二。
实施例18
以溶剂和添加剂的质量为100%计,分别称取质量百分数为15%的碳酸乙烯酯、35%的碳酸甲乙酯和50%的添加剂(2-甲氧乙基)(2-氯代乙基)碳酸酯并混合,得到混合溶液,然后加入锂盐LiODFB,充分搅拌均匀,直至溶液澄清、无沉淀后,得到电解液样品;其中,LiODFB的物质的量浓度为1mol/L。电解液样品在充满氩气的手套箱中配制。
将所述电解液样品放入到铂金电导电极(上海雷磁)中,使用CHI604D电化学工作站(上海辰华)对其分别在-35℃、20℃和80℃下进行交流阻抗测试,通过电导率常数与交流阻抗谱中读到的最低点x轴的数据的比值得到相应的电导率,结果见表一。
以中间相碳微球为阴极、锂金属箔片为阳极,以本领域纽扣型半电池常规制备方法提供一种纽扣型半电池。将所述电解液使用于所述纽扣型半电池中,将所述纽扣型半电池分别在-35℃和20℃,恒定电流条件下以0.05C的电流倍率放电至0.005V,然后在恒定电流条件下以0.05C的电流倍率再充电至2V,这样的充放电持续进行50次,测得50次循环后所述纽扣型半电池的放电容量见表二。
实施例19
本实施例为对照比较实施例,提供给一种未使用本发明所提供的一种锂二次电池电解液添加剂和一种含有异氰酸酯类化合物的锂二次电池电解液溶剂的锂二次电池电解液。
以溶剂和添加剂的质量为100%计,分别称取质量百分数为100%的环丁砜(TMS)然后加入锂盐LiTFSI,充分搅拌均匀,直至溶液澄清、无沉淀后,得到电解液样品;其中,LiTFSI的物质的量浓度为1mol/L。电解液样品在充满氩气的手套箱中配制。
将所述电解液样品放入到铂金电导电极(上海雷磁)中,使用CHI604D电化学工作站(上海辰华)对其分别在-35℃、20℃和80℃下进行交流阻抗测试,通过电导率常数与交流阻抗谱中读到的最低点x轴的数据的比值得到相应的电导率,结果见表一。
以中间相碳微球为阴极、锂金属箔片为阳极,以本领域纽扣型半电池常规制备方法提供一种纽扣型半电池。将所述电解液使用于所述纽扣型半电池中,将所述纽扣型半电池分别在-35℃和20℃,恒定电流条件下以0.05C的电流倍率放电至0.005V,然后在恒定电流条件下以0.05C的电流倍率再充电至2V,这样的充放电持续进行50次,测得50次循环后所述纽扣型半电池的放电容量见表二。
以直径为100nm的Pt丝为工作电极,以锂片为对电极和参比电极,将所述电解液进行循环伏安扫描(循环伏安扫描的范围为-0.3~6.0V,且扫描速率为0.1mV/s),测得所述电解液的氧化分解电位为5.1V。
实施例20
以溶剂和添加剂的质量为100%计,分别称取质量百分数为65%的环丁砜,5%的对甲苯磺酰异氰酸酯,30%的的添加剂二(2-甲氧乙基)碳酸酯(BMOEC)并混合,得到混合溶液,然后加入锂盐LiTFSI,充分搅拌均匀,直至溶液澄清、无沉淀后,得到电解液样品;其中,LiTFSI的物质的量浓度为1mol/L。电解液样品在充满氩气的手套箱中配制。
将所述电解液样品放入到铂金电导电极(上海雷磁)中,使用CHI604D电化学工作站(上海辰华)对其分别在-35℃、20℃和80℃下进行交流阻抗测试,通过电导率常数与交流阻抗谱中读到的最低点x轴的数据的比值得到相应的电导率,结果见表一。
以中间相碳微球为阴极、锂金属箔片为阳极,以本领域纽扣型半电池常规制备方法提供一种纽扣型半电池。将所述电解液使用于所述纽扣型半电池中,将所述纽扣型半电池分别在-35℃和20℃,恒定电流条件下以0.05C的电流倍率放电至0.005V,然后在恒定电流条件下以0.05C的电流倍率再充电至2V,这样的充放电持续进行50次,测得50次循环后所述纽扣型半电池的放电容量见表二。
以直径为100nm的Pt丝为工作电极,以锂片为对电极和参比电极,使用所述电解液进行循环伏安扫描(循环伏安扫描的范围为-0.3~6.0V,且扫描速率为0.1mV/s),测得所述电解液的氧化分解电位为5.3V。
实施例21
以溶剂和添加剂的质量为100%计,分别称取质量百分数为65%的环丁砜,5%的邻苯二甲基二异氰酸酯(BBI),30%的的添加剂二(2-甲氧乙基)碳酸酯并混合,得到混合溶液,然后加入锂盐LiTFSI,充分搅拌均匀,直至溶液澄清、无沉淀后,得到电解液样品;其中,LiTFSI的物质的量浓度为1mol/L。电解液样品在充满氩气的手套箱中配制。邻苯二甲基二异氰酸酯的结构式如式F所示,
以直径为100nm的Pt丝为工作电极,以锂片为对电极和参比电极,使用所述电解液进行循环伏安扫描(循环伏安扫描的范围为-0.3~6.0V,且扫描速率为0.1mV/s),测得所述电解液的氧化分解电位为4.8V。
实施例22
以溶剂和添加剂的质量为100%计,分别称取质量百分数为65%的环丁砜,5%的2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI),30%的添加剂二(2-甲氧乙基)碳酸酯并混合,得到混合溶液,然后加入锂盐LiTFSI,充分搅拌均匀,直至溶液澄清、无沉淀后,得到电解液样品;其中,LiTFSI的物质的量浓度为1mol/L。电解液样品在充满氩气的手套箱中配制。2,4-甲苯二异氰酸酯的结构式如式G所示,
Figure BDA0000059733250000181
以直径为100nm的Pt丝为工作电极,以锂片为对电极和参比电极,使用所述电解液进行循环伏安扫描(循环伏安扫描的范围为-0.3~6.0V,且扫描速率为0.1mV/s),测得所述电解液的氧化分解电位为5.0V。
实施例23
以溶剂和添加剂的质量为100%计,分别称取质量百分数为65%的环丁砜,5%的对苯二异氰酸酯(PDI),30%的添加剂二(2-甲氧乙基)碳酸酯并混合,得到混合溶液,然后加入锂盐LiTFSI,充分搅拌均匀,直至溶液澄清、无沉淀后,得到电解液样品;其中,LiTFSI的物质的量浓度为1mol/L。电解液样品在充满氩气的手套箱中配制。对苯二异氰酸酯的结构式如式H所示,
Figure BDA0000059733250000182
以直径为100nm的Pt丝为工作电极,以锂片为对电极和参比电极,使用所述电解液进行循环伏安扫描(循环伏安扫描的范围为-0.3~6.0V,且扫描速率为0.1mV/s),测得所述电解液的氧化分解电位为4.7V。
实施例24
以溶剂和添加剂的质量为100%计,分别称取质量百分数为65%的环丁砜,5%的邻联甲苯二异氰酸酯(TODI),30%的添加剂二(2-甲氧乙基)碳酸酯并混合,得到混合溶液,然后加入锂盐LiTFSI,充分搅拌均匀,直至溶液澄清、无沉淀后,得到电解液样品;其中,LiTFSI的物质的量浓度为1mol/L。电解液样品在充满氩气的手套箱中配制。邻联甲苯二异氰酸酯的结构式如式I所示,
Figure BDA0000059733250000191
以直径位100nm的Pt丝为工作电极,以锂片为对电极和参比电极,使用所述电解液进行循环伏安扫描(循环伏安扫描的范围为-0.3~6.0V,且扫描速率为0.1mV/s),测得所述电解液的氧化分解电位为4.8V。
实施例25
以溶剂和添加剂的质量为100%计,分别称取质量百分数为65%的环丁砜,5%的异氰酸乙酯(EI),30%的添加剂二(2-甲氧乙基)碳酸酯并混合,得到混合溶液,然后加入锂盐LiTFSI,充分搅拌均匀,直至溶液澄清、无沉淀后,得到电解液样品;其中,LiTFSI的物质的量浓度为1mol/L。电解液样品在充满氩气的手套箱中配制。异氰酸乙酯的结构式如式J所示,
Figure BDA0000059733250000192
以直径为100nm的Pt丝为工作电极,以锂片为对电极和参比电极,使用所述电解液进行循环伏安扫描(循环伏安扫描的范围为-0.3~6.0V,且扫描速率为0.1mV/s),测得所述电解液的氧化分解电位为5.2V。
实施例26
以溶剂和添加剂的质量为100%计,分别称取质量百分数为65%的环丁砜,5%的六亚甲基二异氰酸酯(DHI),30%的的添加剂二(2-甲氧乙基)碳酸酯并混合,得到混合溶液,然后加入锂盐LiTFSI,充分搅拌均匀,直至溶液澄清、无沉淀后,得到电解液样品;其中,LiTFSI的物质的量浓度为1mol/L。电解液样品在充满氩气的手套箱中配制。六亚甲基二异氰酸酯的结构式如式K所示,
Figure BDA0000059733250000201
以直径为100nm的Pt丝为工作电极,以锂片为对电极和参比电极,使用所述电解液进行循环伏安扫描(循环伏安扫描的范围为-0.3~6.0V,且扫描速率为0.1mV/s),测得所述电解液的氧化分解电位为5.4V。
实施例27
以溶剂和添加剂的质量为100%计,分别称取质量百分数为65%的环丁砜,5%的氯磺酰异氰酸酯(CSI),30%的的添加剂二(2-甲氧乙基)碳酸酯并混合,得到混合溶液,然后加入锂盐LiTFSI,充分搅拌均匀,直至溶液澄清、无沉淀后,得到电解液样品;其中,LiTFSI的物质的量浓度为1mol/L。电解液样品在充满氩气的手套箱中配制。氯磺酰异氰酸酯的结构式如式L所示,
以直径位100nm的Pt丝为工作电极,以锂片为对电极和参比电极,使用所述电解液进行循环伏安扫描(循环伏安扫描的范围为-0.3~6.0V,且扫描速率为0.1mV/s),测得所述电解液的氧化分解电位为4.9V。
表一
Figure BDA0000059733250000203
Figure BDA0000059733250000211
由表一中的电导率数据可以看出,含本发明提供的添加剂的电解液在常温和高温下表现出很好的电导率,尤其在低温下,含本发明提供的添加剂的电解液的电导率数量级可以达到10-3
表二
Figure BDA0000059733250000212
Figure BDA0000059733250000221
由表二中的放电容量数据可以看出,添加对甲苯磺酰异氰酸酯的电解液表现出与中间相碳微球的阴极具有极好的相容性,50次循环后的放电容量接近理论容量(372mAh/g),这主要是因为添加有对甲苯磺酰异氰酸酯的电解液能在中间相碳微球的阴极表面形成稳定的固体电解质界面膜。同时,本发明所提供的线性碳酸酯添加剂还能大大改善锂二次电池的低温性能。
本发明包括但不限于以上实施例,凡是在本发明的精神和原则之下进行的任何等同替换或局部改进,都将视为在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锂二次电池电解液添加剂,其特征在于:所述添加剂为化学结构式如式I所示的线性碳酸酯:
Figure FDA0000059733240000011
其中,R选自碳原子数为1~20的烷基或用卤素原子取代氢的碳原子数为1~20的烷基;R′选自碳原子数为1~20的烷基、用卤素原子取代氢的碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为1~20的烷氧乙基、用卤素原子取代氢的碳原子数为1~20的烷氧乙基、碳原子数为6~30的芳基或用卤素原子取代氢的碳原子数为6~30的芳基其中之一;其中,所述卤素原子选自氟原子、氯原子、溴原子或碘原子其中之一。
2.根据权利要求1所述的一种锂二次电池电解液添加剂,其特征在于:R和R′分别独立地选自为碳原子数为1~6的烷基。
3.根据权利要求1所述的一种锂二次电池电解液添加剂,其特征在于:R和R′分别独立地选自碳原子数为1~3的烷基。
4.一种含有权利要求1~3任意一项所述的锂二次电池电解液添加剂的锂二次电池电解液,所述电解液主要由锂盐、溶剂和添加剂三部分组成,其特征在于:以所述电解液中溶剂和添加剂的总体质量为100%计,所述添加剂的质量百分数为1~50%。
5.根据权利要求4所述的一种锂二次电池电解液,其特征在于:所述锂盐的物质的量浓度为0.5~2.0mol/L。
6.根据权利要求4所述的一种锂二次电池电解液,其特征在于:溶剂中含有一种异氰酸酯类化合物,所述异氰酸酯类化合物的结构式如式II~IX所示:
Figure FDA0000059733240000012
Figure FDA0000059733240000021
Figure FDA0000059733240000031
所述式II~IX中:
(1)-NCO表示异氰酸酯基,即-N=C=O;
(2)R1、R2、R3、R4、R5、R9、R10、R11和R12分别独立地表示H;或者,
具有1~20个碳原子的未卤化或卤化的直链或支链烷基;或者,
具有2~20个碳原子的未卤化或卤化的直链或支链烯基;或者,
具有2~20个碳原子的未卤化或卤化的炔基;或者,
具有3~7个碳原子的环烷基;或者,
具有1~20个碳原子的未卤化或卤化的烷氧基;或者,
卤素原子;或者,
-NO2;或者,
-CN;
(3)R6和R7分别独立地存在或者不存在,
当R6和R7分别独立地存在时,R6和R7分别独立地表示具有1~20个碳原子的未卤化或卤化的直链或支链烷基;或者,
具有2~20个碳原子的未卤化或卤化的直链或支链烯基;或者,
具有2~20个碳原子的未卤化或卤化的炔基;或者,
具有1~20个碳原子的未卤化或卤化的烷氧基;或者,
亚砜基;
当R6和R7分别独立地不存在时,所述异氰酸酯基直接与苯环相连;
(4)R8表示具有1~20个碳原子的未卤化或卤化的直链或支链烷基;或者,
具有1~20个碳原子的未卤化或卤化的烷氧基;或者,
亚砜基;
(5)R13和R15分别独立地表示具有1~20个碳原子的未卤化或卤化的直链或支链烷基;或者,
具有2~20个碳原子的未卤化或卤化的直链或支链烯基;或者
具有2~20个碳原子的未卤化或卤化的炔基;或者,
具有3~7个碳原子的环烷基;或者,
具有1~20个碳原子的未卤化或卤化的烷氧基;或者,
卤素原子;或者,
-CN;
(6)R14表示具有1~20个碳原子的未卤化或卤化的直链或支链烷基;或者,
具有2~20个碳原子的未卤化或卤化的直链或支链烯基;或者,
具有2~20个碳原子的未卤化或卤化的炔基;或者,
具有3~7个碳原子的环烷基;或者,
具有1~20个碳原子的未卤化或卤化的烷氧基;
以所述电解液中溶剂和添加剂的总体质量为100%计,所述异氰酸酯类化合物的质量百分数为1~50%。
7.一种锂二次电池,所述锂二次电池主要由阴极、隔膜、阳极和电解液组成,其特征在于:所述电解液为如权利要4所述的一种锂二次电池电解液。
8.根据权利要求7所述的一种锂二次电池,其特征在于:所述电解液中锂盐的物质的量浓度为0.5~2.0mol/L。
9.根据权利要求7或8所述的一种锂二次电池,其特征在于:所述电解液的溶剂中含有一种异氰酸酯类化合物,所述异氰酸酯类化合物的结构式如式II~IX所示:
Figure FDA0000059733240000051
Figure FDA0000059733240000061
Figure FDA0000059733240000071
所述式II~IX中:
(1)-NCO表示异氰酸酯基,即-N=C=O;
(2)R1、R2、R3、R4、R5、R9、R10、R11和R12分别独立地表示H;或者,
具有1~20个碳原子的未卤化或卤化的直链或支链烷基;或者,
具有2~20个碳原子的未卤化或卤化的直链或支链烯基;或者,
具有2~20个碳原子的未卤化或卤化的炔基;或者,
具有3~7个碳原子的环烷基;或者,
具有1~20个碳原子的未卤化或卤化的烷氧基;或者,
卤素原子;或者,
-NO2;或者,
-CN;
(3)R6和R7分别独立地存在或者不存在,
当R6和R7分别独立地存在时,R6和R7分别独立地表示具有1~20个碳原子的未卤化或卤化的直链或支链烷基;或者,
具有2~20个碳原子的未卤化或卤化的直链或支链烯基;或者,
具有2~20个碳原子的未卤化或卤化的炔基;或者,
具有1~20个碳原子的未卤化或卤化的烷氧基;或者,
亚砜基;
当R6和R7分别独立地不存在时,所述异氰酸酯基直接与苯环相连;
(4)R8表示具有1~20个碳原子的未卤化或卤化的直链或支链烷基;或者,
具有1~20个碳原子的未卤化或卤化的烷氧基;或者,
亚砜基;
(5)R13和R15分别独立地表示具有1~20个碳原子的未卤化或卤化的直链或支链烷基;或者,
具有2~20个碳原子的未卤化或卤化的直链或支链烯基;或者
具有2~20个碳原子的未卤化或卤化的炔基;或者,
具有3~7个碳原子的环烷基;或者,
具有1~20个碳原子的未卤化或卤化的烷氧基;或者,
卤素原子;或者,
-CN;
(6)R14表示具有1~20个碳原子的未卤化或卤化的直链或支链烷基;或者,
具有2~20个碳原子的未卤化或卤化的直链或支链烯基;或者,
具有2~20个碳原子的未卤化或卤化的炔基;或者,
具有3~7个碳原子的环烷基;或者,
具有1~20个碳原子的未卤化或卤化的烷氧基;
以所述电解液中溶剂和添加剂的总体质量为100%计,所述异氰酸酯类化合物的质量百分数为1~50%。
10.根据权利要求9所述的一种锂二次电池,其特征在于:所述阳极表面具有固体电解质界面膜,所述固体电解质界面膜含有还原态的异氰酸酯类化合物。
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Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103682437A (zh) * 2012-09-11 2014-03-26 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种适用于钛酸锂电池的新型电解液体系
WO2014101609A1 (zh) * 2012-12-26 2014-07-03 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种适用于钛酸锂电池的新型电解液体系
CN108701865A (zh) * 2016-10-14 2018-10-23 株式会社Lg化学 用于锂二次电池的电解液以及包含其的锂二次电池
CN109167096A (zh) * 2018-09-05 2019-01-08 合肥国轩高科动力能源有限公司 电池电解液及其制备方法、锂硫二次电池
CN109804487A (zh) * 2016-08-12 2019-05-24 派立昂技术公司 用于高能量可再充电金属阳极电池的包含添加剂的电解质
CN110416616A (zh) * 2019-08-07 2019-11-05 中南大学 一种锂硫电池电解液及其应用
CN111224160A (zh) * 2018-11-26 2020-06-02 中国科学院大连化学物理研究所 一种锂离子电池用电解液及其应用
CN111834669A (zh) * 2019-04-15 2020-10-27 比亚迪股份有限公司 锂离子电池电解液以及锂离子电池
CN112599856A (zh) * 2021-03-01 2021-04-02 新乡华锐锂电新能源有限公司 一种适配高镍三元正极材料的电解液
CN112615056A (zh) * 2020-12-22 2021-04-06 广州天赐高新材料股份有限公司 一种用于制备电解液的添加剂组合物、及包含添加剂组合物的电解液、锂离子二次电池
CN114039094A (zh) * 2021-11-30 2022-02-11 天津市捷威动力工业有限公司 一种锂离子电池非水电解液和锂离子电池
CN114069049A (zh) * 2021-11-24 2022-02-18 中节能万润股份有限公司 一种含有磺酰胺结构基团的异氰酸酯类电解液添加剂及其应用
WO2022080669A1 (ko) * 2020-10-13 2022-04-21 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 이차전지용 비수전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030129498A1 (en) * 2001-12-28 2003-07-10 Quallion, Llc Electrolyte system and energy storage device using same
CN1790801A (zh) * 2004-12-14 2006-06-21 索尼株式会社 电池
CN1981406A (zh) * 2004-09-17 2007-06-13 三洋电机株式会社 非水电解液二次电池以及非水电解液
CN101533929A (zh) * 2008-03-10 2009-09-16 索尼株式会社 电解液和二次电池
CN101931107A (zh) * 2009-06-24 2010-12-29 聚和国际股份有限公司 用于电化学装置的电解液及其电化学装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030129498A1 (en) * 2001-12-28 2003-07-10 Quallion, Llc Electrolyte system and energy storage device using same
CN1981406A (zh) * 2004-09-17 2007-06-13 三洋电机株式会社 非水电解液二次电池以及非水电解液
CN1790801A (zh) * 2004-12-14 2006-06-21 索尼株式会社 电池
CN101533929A (zh) * 2008-03-10 2009-09-16 索尼株式会社 电解液和二次电池
CN101931107A (zh) * 2009-06-24 2010-12-29 聚和国际股份有限公司 用于电化学装置的电解液及其电化学装置

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103682437A (zh) * 2012-09-11 2014-03-26 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种适用于钛酸锂电池的新型电解液体系
WO2014101609A1 (zh) * 2012-12-26 2014-07-03 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种适用于钛酸锂电池的新型电解液体系
CN109804487A (zh) * 2016-08-12 2019-05-24 派立昂技术公司 用于高能量可再充电金属阳极电池的包含添加剂的电解质
CN108701865A (zh) * 2016-10-14 2018-10-23 株式会社Lg化学 用于锂二次电池的电解液以及包含其的锂二次电池
CN109167096A (zh) * 2018-09-05 2019-01-08 合肥国轩高科动力能源有限公司 电池电解液及其制备方法、锂硫二次电池
CN111224160A (zh) * 2018-11-26 2020-06-02 中国科学院大连化学物理研究所 一种锂离子电池用电解液及其应用
CN111834669B (zh) * 2019-04-15 2022-03-15 比亚迪股份有限公司 锂离子电池电解液以及锂离子电池
CN111834669A (zh) * 2019-04-15 2020-10-27 比亚迪股份有限公司 锂离子电池电解液以及锂离子电池
CN110416616A (zh) * 2019-08-07 2019-11-05 中南大学 一种锂硫电池电解液及其应用
CN110416616B (zh) * 2019-08-07 2021-04-27 中南大学 一种锂硫电池电解液及其应用
WO2022080669A1 (ko) * 2020-10-13 2022-04-21 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 이차전지용 비수전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
CN112615056A (zh) * 2020-12-22 2021-04-06 广州天赐高新材料股份有限公司 一种用于制备电解液的添加剂组合物、及包含添加剂组合物的电解液、锂离子二次电池
CN112599856A (zh) * 2021-03-01 2021-04-02 新乡华锐锂电新能源有限公司 一种适配高镍三元正极材料的电解液
CN114069049A (zh) * 2021-11-24 2022-02-18 中节能万润股份有限公司 一种含有磺酰胺结构基团的异氰酸酯类电解液添加剂及其应用
CN114069049B (zh) * 2021-11-24 2022-10-25 中节能万润股份有限公司 一种含有磺酰胺结构基团的异氰酸酯类电解液添加剂及其应用
CN114039094A (zh) * 2021-11-30 2022-02-11 天津市捷威动力工业有限公司 一种锂离子电池非水电解液和锂离子电池

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