CN102324564A - 一种电解液添加剂及含有该添加剂的锂离子电池 - Google Patents

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俞会根
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Abstract

本发明公开一种电解液添加剂及含有该添加剂的锂离子电池。添加剂为喹啉或者异喹啉及其衍生物中的一种，其结构如下：
Figure DDA0000089067800000011
或者

Description

一种电解液添加剂及含有该添加剂的锂离子电池
技术领域
本发明涉及一种可以提高锂离子电池的循环使用寿命及其高低温性能的锂离子电池电解液的添加剂，及该添加剂在锂离子电池中的应用。
背景技术
当人类进入21世纪，随着经济的快速发展，对于能源的需求也在不断的增加，为了推动可持续发展，锂离子电池作为一种新能源器件受到愈来愈多人们的关注，已成为高新技术重点之一，近年来取得了重大进展。在全球能源与环境问题越来越严峻的情况下，交通工具纷纷改用储能电池作为主要动力源，锂离子电池被认为是高容量、大功率电池的理想之选，将逐渐取代氢镍电池。
锂离子电池作为未来发展最具潜力的绿色储能器件，具有高的比容量、安全性好、自放电小等优点，但其循环寿命短(只有500～3000次)，尤其在高、低温条件下，它的循环寿命更短。这些导致锂离子电池在实际应用中存在一定局限性，因此提高锂离子电池的循环寿命及其高低温性能成为人们研究的焦点。在锂离子电池电解液中添加少量的某些物质作为添加剂是提高锂离子电池性能最经济最有效的方法之一。一般来说，在基本不增加电池成本的情况下，添加剂的使用能显著改善锂离子电池的循环寿命。
带基团的喹啉和异喹啉可以与锂离子电池正极活性物质发生电化学聚合，在正极表面成膜，从而有效抑制电解液与正极活性物质的反应。因此，用这种物质作为电解液的添加剂便可以有效的提高电池的循环寿命，同时还可以提高电池的高低温性能，尤其是高温性能。
发明内容
针对锂离子电池所具有的上述缺点，本发明提供了一种电解液添加剂及含有该添加剂的锂离子电池，可以提高锂离子电池的循环使用寿命及其高低温性能。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种电解液添加剂，为喹啉或者异喹啉及其衍生物中的一种，其结构如下：
Figure BDA0000089067790000011
或者
式中R1、R2为：氢、甲基、乙基、丙基、丁基、苯基或苄基。
一种锂离子电池，在电解液中加入上述添加剂，加入量为电解液重量的0.1％～2％，优先采用0.5％～2％。
本发明由于采用喹啉或者异喹啉作为电解液的添加剂，含有这种添加剂的锂离子电解液提高了锂离子电池的循环寿命，以及锂离子电池的高低温性能，尤其是高温性能。
具体实施方式
实施例1：
在手套箱内(H20＜10ppm)配制锂离子电解液：碳酸乙烯酯EC∶碳酸甲乙酯EMC∶碳酸二甲酯DMC＝1∶1∶1(wt％)，浓度1M六氟磷酸锂LiPF6，共200g。
各取100g分装于两个氟化瓶中，其中，
A样：用该电解液作为锂离子电池的电解液，组装成扣式的磷酸铁锂电池；
B样：以电解液重量计，加入0.2％喹啉后，用该电解液作为锂离子电池的电解液，组装成扣式的磷酸铁锂电池。
将组装好的扣式电池取出手套箱，在室温(25℃)下分别测试两个电池的循环性能，结果发现常温下A样的循环寿命为2000次，B样的循环寿命为3000次。
实施例2：
在手套箱内(H2O＜10ppm)配制锂离子电解液：EC∶EMC∶DMC＝1∶1∶1(wt％)，浓度1M LiPF6，共200g。
各取100g分装于两个氟化瓶中，其中，
C样：用该电解液作为锂离子电池的电解液，组装成扣式的锰酸锂电池。
D样：以电解液重量计，加入0.2％喹啉后，用该电解液作为锂离子电池的电解液，组装成扣式的锰酸锂电池。
将组装好的扣式电池取出手套箱，在室温(25℃)下分别测试两个电池的循环性能，结果发现常温下C样的循环寿命为1500次，D样的循环寿命为2500次。
实施例3
在手套箱内(H2O＜10ppm)配制锂离子电解液：EC∶EMC∶DMC＝1∶1∶1(wt％)，浓度1M LiPF6，共200g。
各取100g分装于两个氟化瓶中，其中，
E样：用该电解液作为锂离子电池的电解液，组装成扣式的磷酸铁锂电池。
F样：以电解液重量计，加入0.5％异喹啉后，用该电解液作为锂离子电池的电解液，组装成扣式的磷酸铁锂电池。
将组装好的扣式电池取出手套箱，在室温(25℃)下分别测试两个电池的循环性能，结果发现常温下E样的循环寿命为2500次，F样的循环寿命为4000次。
实施例4
在手套箱内(H2O＜10ppm)配制锂离子电解液：EC∶EMC∶DMC＝1∶1∶1(wt％)，浓度1M LiPF6，共200g。
各取100g分装于两个氟化瓶中，其中，
G样：用该电解液作为锂离子电池的电解液，组装成扣式的锰酸锂电池。
H样：以电解液重量计，加入0.5％异喹啉后，用该电解液作为锂离子电池的电解液，组装成扣式的锰酸锂电池。
将组装好的扣式电池取出手套箱，在室温(25℃)下分别测试两个电池的循环性能，结果发现常温下G样的循环寿命为1200次，H样的循环寿命为2000次。
实施例5
在手套箱内(H2O＜10ppm)配制锂离子电解液：EC∶EMC∶DMC＝1∶1∶1(wt％)，浓度1M LiPF6，再加入1％(以电解液重量计)的碳酸乙炔酯VC，共200g。
各取100g分装于两个氟化瓶中，其中，
I样：用该电解液作为锂离子电池的电解液，组装成扣式的磷酸铁锂电池。
J样：以电解液重量计，加入1％喹啉后，用该电解液作为锂离子电池的电解液，组装成扣式的磷酸铁锂电池。
将组装好的扣式电池取出手套箱，在室温(25℃)下分别测试两个电池的循环性能，结果发现常温下I样的循环寿命为2800次，J样的循环寿命为4000次。
实施例6
在手套箱内(H2O＜10ppm)配制锂离子电解液：EC∶EMC∶DMC＝1∶1∶1(wt％)，浓度1M LiPF6，再加入1％(以电解液重量计)的VC，共200g。
各取100g分装于两个氟化瓶中，其中，
K样：用该电解液作为锂离子电池的电解液，组装成扣式的锰酸锂电池。
L样：以电解液重量计，加入1％异喹啉后，用该电解液作为锂离子电池的电解液，组装成扣式的锰酸锂电池。
将组装好的扣式电池取出手套箱，在室温(25℃)下分别测试两个电池的循环性能，结果发现常温下K样的循环寿命为1500次，L样的循环寿命为2500次。
实施例7
在手套箱内(H2O＜10ppm)配制锂离子电解液：EC∶EMC∶DMC＝1∶1∶1(wt％)，浓度1M LiPF6，共200g。
各取100g分装于两个氟化瓶中，其中，
M样：用该电解液作为锂离子电池的电解液，组装成扣式的磷酸铁锂电池。
N样：以电解液重量计，加入1.2％喹啉后，用该电解液作为锂离子电池的电解液，组装成扣式的磷酸铁锂电池。
将组装好的扣式电池取出手套箱，在高温(55℃)下分别测试两个电池的循环性能，结果发现常温下M样的循环寿命为150次，N样的循环寿命为400次。
实施例8
在手套箱内(H2O＜10ppm)配制锂离子电解液：EC∶EMC∶DMC＝1∶1∶1(wt％)，浓度1M LiPF6，再加入1％(以电解液重量计)的VC，共200g。
各取100g分装于两个氟化瓶中，其中，
0样：用该电解液作为锂离子电池的电解液，组装成扣式的锰酸锂电池。
P样：以电解液重量计，加入1.5％异喹啉后，用该电解液作为锂离子电池的电解液，组装成扣式的锰酸锂电池。
将组装好的扣式电池取出手套箱，在高温(55℃)下分别测试两个电池的循环性能，结果发现常温下0样的循环寿命为1100次，P样的循环寿命为2350次。
以上已对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (3)

1.一种电解液添加剂，其特征在于为喹啉或者异喹啉及其衍生物中的一种，其结构如下：
Figure FDA0000089067780000011
或者
Figure FDA0000089067780000012
式中R1、R2为：氢、甲基、乙基、丙基、丁基、苯基或苄基。
2.一种锂离子电池，其特征在于：在电解液中加入如权利要求1所述的一种电解液添加剂，加入量为电解液重量的0.1％～2％。
3.如权利要求2所述的一种锂离子电池，其特征在于：在电解液中添加剂的加入量为电解液重量的0.5％～2％。
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