CN102208682B - 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 PDFInfo
- Publication number
- CN102208682B CN102208682B CN201110117437XA CN201110117437A CN102208682B CN 102208682 B CN102208682 B CN 102208682B CN 201110117437X A CN201110117437X A CN 201110117437XA CN 201110117437 A CN201110117437 A CN 201110117437A CN 102208682 B CN102208682 B CN 102208682B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- halogenated
- carbon atoms
- electrolyte
- additive
- mass
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 162
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 91
- 239000000654 additive Substances 0.000 title claims abstract description 83
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 title claims abstract description 83
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 71
- 239000002904 solvent Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims abstract description 73
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 29
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 claims abstract description 15
- -1 isocyanate compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 15
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 claims abstract description 14
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims description 36
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 claims description 36
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 26
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 claims description 12
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 claims description 10
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 claims description 8
- 125000000304 alkynyl group Chemical group 0.000 claims description 8
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N isocyanate group Chemical group [N-]=C=O IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 125000003375 sulfoxide group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract 8
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 abstract 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 54
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 49
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 28
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 27
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 27
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 27
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 27
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 26
- 229910003473 lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide Inorganic materials 0.000 description 24
- QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 24
- 239000002931 mesocarbon microbead Substances 0.000 description 23
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 21
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 20
- 238000001453 impedance spectrum Methods 0.000 description 20
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 20
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 20
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 20
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 18
- STLGQBDVSTWGIP-UHFFFAOYSA-N bis(2-methoxyethyl) carbonate Chemical compound COCCOC(=O)OCCOC STLGQBDVSTWGIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000006864 oxidative decomposition reaction Methods 0.000 description 10
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 description 9
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical compound O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000002000 Electrolyte additive Substances 0.000 description 7
- 229910000552 LiCF3SO3 Inorganic materials 0.000 description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 7
- 229910013188 LiBOB Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 6
- VLJQDHDVZJXNQL-UHFFFAOYSA-N 4-methyl-n-(oxomethylidene)benzenesulfonamide Chemical compound CC1=CC=C(S(=O)(=O)N=C=O)C=C1 VLJQDHDVZJXNQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- VEGHPSPMDZZFMB-UHFFFAOYSA-N ethyl 2-methoxyethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCCOC VEGHPSPMDZZFMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 125000004848 alkoxyethyl group Chemical group 0.000 description 4
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 4
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- FKTHNVSLHLHISI-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(isocyanatomethyl)benzene Chemical compound O=C=NCC1=CC=CC=C1CN=C=O FKTHNVSLHLHISI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ALQLPWJFHRMHIU-UHFFFAOYSA-N 1,4-diisocyanatobenzene Chemical compound O=C=NC1=CC=C(N=C=O)C=C1 ALQLPWJFHRMHIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WRJWRGBVPUUDLA-UHFFFAOYSA-N chlorosulfonyl isocyanate Chemical compound ClS(=O)(=O)N=C=O WRJWRGBVPUUDLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- WUDNUHPRLBTKOJ-UHFFFAOYSA-N ethyl isocyanate Chemical compound CCN=C=O WUDNUHPRLBTKOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N hexamethylene diisocyanate Chemical compound O=C=NCCCCCCN=C=O RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N toluene 2,4-diisocyanate Chemical compound CC1=CC=C(N=C=O)C=C1N=C=O DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical group [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical group [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005057 Hexamethylene diisocyanate Substances 0.000 description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 2
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- SERCPQYXEUPQHB-UHFFFAOYSA-N 5,6-diisocyanato-5-methylcyclohexa-1,3-diene Chemical compound O=C=NC1(C)C=CC=CC1N=C=O SERCPQYXEUPQHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910014332 N(SO2CF3)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- XOMPUFACNHSNPC-UHFFFAOYSA-N N=C=O.N=C=O.CC1=CC=CC=C1C Chemical compound N=C=O.N=C=O.CC1=CC=CC=C1C XOMPUFACNHSNPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N Sulfurous acid Chemical compound OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006183 anode active material Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 1
- 239000006182 cathode active material Substances 0.000 description 1
- 230000009920 chelation Effects 0.000 description 1
- 229910001914 chlorine tetroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003411 electrode reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N glycolonitrile Natural products N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 150000003951 lactams Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M perchlorate Chemical compound [O-]Cl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
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
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：
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：
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：
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，
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，
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，
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，
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，
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，
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，
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，
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，
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，
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
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
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 (3)
1.一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％，所述锂盐的物质的量浓度为0.5～2.0mol/L；
所述添加剂为化学结构式如式Ⅰ所示的线性碳酸酯：
其中，R和R′分别独立地选自碳原子数为1～3的烷基；
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：
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％。
2.一种锂二次电池，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1所述的一种锂二次电池电解液。
3.根据权利要求2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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110117437XA CN102208682B (zh) | 2011-05-06 | 2011-05-06 | 一种锂二次电池电解液添加剂及溶剂 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110117437XA CN102208682B (zh) | 2011-05-06 | 2011-05-06 | 一种锂二次电池电解液添加剂及溶剂 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102208682A CN102208682A (zh) | 2011-10-05 |
| CN102208682B true CN102208682B (zh) | 2013-05-01 |
Family
ID=44697399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201110117437XA Active CN102208682B (zh) | 2011-05-06 | 2011-05-06 | 一种锂二次电池电解液添加剂及溶剂 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102208682B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3497738A4 (en) * | 2016-08-12 | 2020-05-06 | Viking Power Systems Pte. Ltd. | ELECTROLYTE CONTAINING ADDITIVE FOR HIGH-ENERGY RECHARGEABLE METAL ANODE BATTERIES |
Families Citing this family (12)
| 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 |
| US10615450B2 (en) * | 2016-10-14 | 2020-04-07 | Lg Chem, Ltd. | Electrolyte solution for lithium secondary battery and lithium secondary battery including the same |
| 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 |
| CN111224160B (zh) * | 2018-11-26 | 2022-04-15 | 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 |
| 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 |
| KR20220048542A (ko) * | 2020-10-13 | 2022-04-20 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 리튬 이차전지용 비수전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 |
| CN112615056B (zh) * | 2020-12-22 | 2023-03-31 | 九江天赐高新材料有限公司 | 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 |
| 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 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6797437B2 (en) * | 2001-12-28 | 2004-09-28 | Quallion Llc | Electrolyte system and energy storage device using same |
-
2011
- 2011-05-06 CN CN201110117437XA patent/CN102208682B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3497738A4 (en) * | 2016-08-12 | 2020-05-06 | Viking Power Systems Pte. Ltd. | ELECTROLYTE CONTAINING ADDITIVE FOR HIGH-ENERGY RECHARGEABLE METAL ANODE BATTERIES |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102208682A (zh) | 2011-10-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102208682B (zh) | 一种锂二次电池电解液添加剂及溶剂 | |
| US8288040B2 (en) | High voltage electrolyte | |
| US8394539B2 (en) | Lithium salts of fluorinated borate esters for lithium-ion batteries | |
| US20210005937A1 (en) | ELECTROLYTES FOR RECHARGEABLE Zn-METAL BATTERY | |
| CN104022310B (zh) | 锂离子二次电池及含有该电解液的锂离子电池 | |
| EP1329975B1 (en) | Non-aqueous liquid electrolyte secondary cell and non-aqueous liquid electrolyte electric double layer capacitor | |
| CN102368561B (zh) | 一种可充放电锂硫电池 | |
| Saruwatari et al. | Imidazolium ionic liquids containing LiBOB electrolyte for lithium battery | |
| CN102964372B (zh) | 卤硅烷功能化碳酸酯电解质材料,其制备方法及在锂离子电池电解液中的应用 | |
| Matsui et al. | Design of an electrolyte composition for stable and rapid charging–discharging of a graphite negative electrode in a bis (fluorosulfonyl) imide-based ionic liquid | |
| CN107706454B (zh) | 一种促进石墨碳负极成膜的氟代烷基磺酰亚胺类添加剂及含该添加剂的电解液 | |
| CN112086685B (zh) | 三锂盐-四元溶剂体系性能互补型5v锂离子电池电解液 | |
| JP2018035059A (ja) | リチウムビス（フルオロスルホニル）イミド組成物 | |
| JP2018035060A (ja) | リチウムビス（フルオロスルホニル）イミド組成物 | |
| Li et al. | A pentafluorophenylboron oxalate additive in non-aqueous electrolytes for lithium batteries | |
| WO2003090298A1 (en) | Nonaqueous electrolytes based on organosilicon ammonium derivatives for high-energy power sources | |
| CN113381074A (zh) | 一种低温电解液及其应用 | |
| WO2015186568A1 (ja) | 非水電解液およびそれを用いた蓄電デバイス | |
| US11456485B2 (en) | Sulfone sulfonylimide combinations for advanced battery chemistries | |
| KR100736909B1 (ko) | 리튬 전지용 비수 전해액 및 이를 포함하는 리튬이차전지 | |
| Qin et al. | Oligo (ethylene oxide)-functionalized trialkoxysilanes as novel electrolytes for high-voltage lithium-ion batteries | |
| KR100726889B1 (ko) | 리튬 전지용 비수 전해액 및 이를 포함하는 리튬이차전지 | |
| Sheina et al. | Physico-chemical and electrochemical properties of lithium bis (oxalate) borate solutions in sulfolane | |
| CN115663281A (zh) | 一种含氯代烃类稀释剂的不可燃局部高浓度离子液体电解液及应用 | |
| KR102240799B1 (ko) | 이미다졸륨 기능화된 이미드 기반 리튬 염, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이온 배터리용 전해질 조성물 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240319 Address after: 912, 9th Floor, Building 683, Zone 2, No. 5 Zhongguancun South Street, Haidian District, Beijing, 100081 Patentee after: Beijing Institute of Technology Xihe Qingyuan Technology Co.,Ltd. Country or region after: Zhong Guo Address before: 100081 No. 5 South Main Street, Haidian District, Beijing, Zhongguancun Patentee before: BEIJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY Country or region before: Zhong Guo |