CN103078136A - 一种低温倍率型锂离子电池电解液 - Google Patents
一种低温倍率型锂离子电池电解液 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103078136A CN103078136A CN2012105067511A CN201210506751A CN103078136A CN 103078136 A CN103078136 A CN 103078136A CN 2012105067511 A CN2012105067511 A CN 2012105067511A CN 201210506751 A CN201210506751 A CN 201210506751A CN 103078136 A CN103078136 A CN 103078136A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- low
- ion battery
- additive
- lithium
- organic solvent
- 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.)
- Granted
Links
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 76
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 46
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 46
- 239000011356 non-aqueous organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 46
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 42
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 42
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 claims abstract description 30
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 claims abstract description 23
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 150000005676 cyclic carbonates Chemical class 0.000 claims description 21
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 19
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 claims description 19
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 18
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 18
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N ethyl propionate Chemical compound CCOC(=O)CC FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910001496 lithium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 claims description 11
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- QGHDLJAZIIFENW-UHFFFAOYSA-N 4-[1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-(4-hydroxy-3-prop-2-enylphenyl)propan-2-yl]-2-prop-2-enylphenol Chemical group C1=C(CC=C)C(O)=CC=C1C(C(F)(F)F)(C(F)(F)F)C1=CC=C(O)C(CC=C)=C1 QGHDLJAZIIFENW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 10
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 10
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical group O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical group CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- HNAGHMKIPMKKBB-UHFFFAOYSA-N 1-benzylpyrrolidine-3-carboxamide Chemical compound C1C(C(=O)N)CCN1CC1=CC=CC=C1 HNAGHMKIPMKKBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- OBNCKNCVKJNDBV-UHFFFAOYSA-N butanoic acid ethyl ester Natural products CCCC(=O)OCC OBNCKNCVKJNDBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- SIXOAUAWLZKQKX-UHFFFAOYSA-N carbonic acid;prop-1-ene Chemical compound CC=C.OC(O)=O SIXOAUAWLZKQKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- BDUPRNVPXOHWIL-UHFFFAOYSA-N dimethyl sulfite Chemical compound COS(=O)OC BDUPRNVPXOHWIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- YKYONYBAUNKHLG-UHFFFAOYSA-N n-Propyl acetate Natural products CCCOC(C)=O YKYONYBAUNKHLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229940090181 propyl acetate Drugs 0.000 claims description 6
- NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N valeric acid Chemical compound CCCCC(O)=O NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims description 4
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 125000001072 heteroaryl group Chemical group 0.000 abstract 1
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 abstract 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 15
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 14
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 11
- DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N Acetamide Chemical compound CC(N)=O DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- KXDAEFPNCMNJSK-UHFFFAOYSA-N Benzamide Chemical group NC(=O)C1=CC=CC=C1 KXDAEFPNCMNJSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- FSSPGSAQUIYDCN-UHFFFAOYSA-N 1,3-Propane sultone Chemical group O=S1(=O)CCCO1 FSSPGSAQUIYDCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- IBBMAWULFFBRKK-UHFFFAOYSA-N picolinamide Chemical group NC(=O)C1=CC=CC=N1 IBBMAWULFFBRKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFDQGLPGKXUTMZ-UHFFFAOYSA-N [Mn].[Co].[Ni] Chemical compound [Mn].[Co].[Ni] KFDQGLPGKXUTMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013142 basic testing Methods 0.000 description 1
- 150000001733 carboxylic acid esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
Images
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
本发明涉及一种锂离子电池电解液，主要涉及一种低温倍率型锂离子电池电解液，属于锂离子电池领域。一种低温倍率型锂离子电池电解液，其特征在于：它包括电解质锂盐、非水有机溶剂、成膜添加剂、低熔点低粘度添加剂以及低温导电添加剂混合配制而成；所述低温导电添加剂的结构式1为：其中，R为CH3、C2H3、C6H6等烃基及其衍生物或C5H5N等含氮杂环芳基及其衍生物。本发明提供一种低温倍率型锂离子电池电解液，其组分配比合理，能保证常温下良好循环性能的情况下，使低温下倍率放电性能和低温电解液的电导率得到提升，有效提高了锂离子电池在低温环境下的应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池电解液，主要涉及一种低温倍率型锂离子电池电解液，属于锂离子电池领域。
背景技术
自从20世纪90年代锂离子电池商业化使用以来，便以其比能量高、电池电压高、工作温度范围宽、储存寿命长、无记忆效应、自放电率小、可快速充放电等优点而迅速发展起来，目前，锂离子电池已经广泛应用手机、笔记本电脑、数码相机等电子产品中，还作为动力型电池逐渐在电动自行车、航模、电动汽车上得到广泛使用。随着锂离子电池应用领域的拓展，对于电池性能的要求也不断提高，一些重要工业领域对锂离子电池在低温环境下的倍率性能具有较高要求，因此如何提高锂离子电池的低温性能，成为了锂离子电池领域的的重要研究方向。目前常规使用的锂离子电池电解液在-20℃下放电容量仅为常温放电容量的一半左右，且基本只能进行0.1~0.2C的低倍率放电，因此锂离子电池的应用范围受到了很大限制。
锂离子电池电解液是提升锂离子电池的低温倍率性能的关键因素，这是由锂离子电池的基本结构决定的，而电解液受温度影响较大，电解液在不同温度下的电导率大小能相差几倍，这是因为正极和负极受温度影响较小，因此锂离子电池电解液的低温性能很大程度上决定了电池的低温性能，如公开号为CN101867064A（2010-10-20）的中国专利中采用四氟硼酸锂作为添加剂使用，然而其低温倍率性能测试结果并不稳定，此外，对低温下电解液的电导率也没有进行测量。
发明内容
本发明为解决上述问题，提供一种低温倍率型锂离子电池电解液，其组分配比合理，能保证常温下良好循环性能的情况下，使低温下倍率放电性能和低温电解液的电导率得到提升，有效提高了锂离子电池在低温环境下的应用范围。为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种低温倍率型锂离子电池电解液，它包括电解质锂盐、非水有机溶剂、成膜添加剂、低熔点低粘度添加剂以及低温导电添加剂混合配制而成，所述低温导电添加剂的结构式1为：
[结构式1]
其中，R为CH3、C2H3、C6H6等烃基及其衍生物或C5H5N等含氮杂环芳基及其衍生物；所述电解质锂盐与非水有机溶剂组成的混合锂盐溶液的浓度为0.8~1.5mol/L；所述低温导电添加剂的质量与所述非水有机溶剂的质量比取值范围为0.5~10%。
本发明所制备的电解液使用了低熔点低粘度添加剂、低温导电添加剂与电解质锂盐、非水有机溶剂、成膜添加剂相配合，这些改进更有利于锂离子在低温条件下的迁移，可以在-40℃以下的低温环境进行正常充放电；除此之外，与普通电解液相比，本发明所制备的电解液添加有低温导电添加剂，所述低温导电添加剂具有结构式1这种基本结构，这个结构的物质配合电解液中其它成分可以使本发明电解液在-20℃甚至-40℃的低温下，均可以进行0.5C-1C的大电流放电；最后，本发明所制备的电解液中电解质锂盐与非水有机溶剂组成的混合锂盐溶液的浓度为0.8~1.5mol/L且低温导电添加剂的质量与非水有机溶剂的质量比取值范围为0.5~10%，这些都是经过发明人长期研究所得，通过成分的调节以及与其它物质如成膜添加剂和低熔点低粘度添加剂的配合使本发明制备的电解液不仅提升了电解液低温性能而且还具有良好的常温性能，使循环和存贮性能都能保持稳定。
作为优选，所述低温导电添加剂为具有结构式1的一种或几种低温导电添加剂。
作为优选，所述低熔点低粘度添加剂为四氢呋喃(THF)和2-甲基四氢呋喃(2Me-THF)中的一种或两种。低熔点低粘度添加剂为四氢呋喃(THF)和2-甲基四氢呋喃(2Me-THF)中的一种或两种时更有利于提高锂离子电解液在低温条件下的导电性。
作为优选，所述低熔点低粘度添加剂的质量与所述非水有机溶剂的质量比取值范围为0.5~10%。该取值范围经过发明人长期研究所得，有利于发挥低温导电添加剂对锂离子电解液在低温条件下的导电性的提高作用。
作为优选，所述电解质锂盐由六氟磷酸锂(LiPF6)和四氟硼酸锂(LiBF4)均匀混合而成；所述六氟磷酸锂(LiPF6)与所述四氟硼酸锂(LiBF4)的质量比为3:1或 4:1。与普通电解液相比，本发明选择了六氟磷酸锂和四氟硼酸锂组成混合锂盐，并且锂盐浓度较高，还添加有低温导电添加剂，这些特点使本发明电解液在-20℃甚至-40℃的低温下，均可以进行0.5C-1C的大电流放电。
作为优选，所述非水有机溶剂包含有环状碳酸酯，线性碳酸酯、线性羧酸酯。在该非水有机溶剂中，线性羧酸脂通常具有较低的熔点，因此在电解液中添加线性羧酸酯会使锂离子电池的低温性能会得到很好的改善；在该有机溶剂中，环状碳酸酯通常具有高熔点，高介电常数可以提高电解液的电导率，但是具有高粘度，因此在锂离子电池电解液采用线性碳酸酯、环状碳酸酯配合作为混合溶剂，不仅可以提高电导率，还可以解决环状碳酸酯高粘度的问题。
作为优选，所述环状碳酸酯选自碳酸乙烯酯(EC)和碳酸丙烯酯(PC)中的一种或两种；所述线性碳酸酯选自碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)及碳酸甲乙酯(EMC)中的一种或多种；所述线性羧酸酯选自乙酸甲酯(MA)、乙酸乙酯(EA)、丙酸乙酯(EP)、丁酸乙酯(EB)及乙酸丙酯(PA)中一种或多种。
作为优选，它还包括一种成膜添加剂。
作为优选，所述成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯(VC)、丙烯腈(AAN)、二甲基亚硫酸酯(DMS)、1,3-丙烷磺酸内酯(PS)、氟代碳酸乙烯酯(FEC) 和三甲氧基硼氧烷中的一种或多种。
作为优选，所述成膜添加剂的质量与所述非水有机溶剂的质量比取值范围为0.5~10%。
与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下：
1、本发明所制备的电解液使用了低熔点低粘度添加剂、低温导电添加剂与电解质锂盐、非水有机溶剂、成膜添加剂相配合，这些改进更有利于锂离子在低温条件下的迁移，可以在-40℃以下的低温环境进行正常充放电；
2、本发明所制备的电解液添加有低温导电添加剂，所述低温导电添加剂具有结构式1这种基本结构，这个结构的低温导电添加剂配合电解液中其它成分可以使本发明电解液在-20℃甚至-40℃的低温下，均可以进行0.5C-1C的大电流放电。
3、本发明所制备的电解液中电解质锂盐与非水有机溶剂组成的混合锂盐溶液的浓度为0.8~1.5mol/L且低温导电添加剂的质量与非水有机溶剂的质量比取值范围为0.5~10%，这些成分关系都是经过发明人长期研究所得，通过成分的调节以及与其它物质如成膜添加剂和及低熔点低粘度添加剂的配合使本发明制备的电解液不仅提升了电解液低温性能而且还具有良好的常温性能，使循环和存贮性能都能保持稳定。
附图说明
图1 是本发明实施例和对比例的电池循环测试曲线对比图。
具体实例方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰明白，一下结合实施案例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
在湿度小于1%的干燥房中，按质量比为1:1:1将环状碳酸酯、线性碳酸酯和线性羧酸酯制成非水有机溶剂，其中环状碳酸酯为碳酸乙烯酯，线性碳酸酯为碳酸二甲酯，线性羧酸酯为乙酸甲酯，再向所制成的非水有机溶剂中加入质量比为4:1的六氟磷酸锂和四氟硼酸锂组成的混合锂盐，混合锂盐和非水有机溶剂均匀混合配制成500g浓度为0.8mol/L的溶液，待电解质充分溶解，加入与所配非水有机溶剂相比质量比均为0.5%的成膜添加剂氟代碳酸乙烯酯和碳酸亚乙烯酯，再加入与所配非水有机溶剂相比质量比为0.8%的低熔点低粘度添加剂四氢呋喃，最后加入与所配非水有机溶剂相比质量比为1.0%低温导电添加剂乙酰胺，摇匀后静置24h，即得到低温倍率型锂离子电池电解液。
实施例2
同实施例1，不同的是所述环状碳酸酯为碳酸丙烯酯，所述线性碳酸酯为碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯，所述线性羧酸酯为乙酸乙酯和丙酸乙酯；所述成膜添加剂为丙烯腈和二甲基亚硫酸酯；所述低熔点低粘度添加剂为2-甲基四氢呋喃；所述低温导电添加剂为苯甲酰胺和丙烯酰胺。
实施例3
同实施例1，不同的是所述环状碳酸酯为碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯，所述线性碳酸酯为碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯，所述线性羧酸酯为丁酸乙酯、乙酸丙酯和乙酸甲酯，所述成膜添加剂为1,3-丙烷磺酸内酯和三甲氧基硼氧烷；所述低熔点低粘度添加剂为四氢呋喃和2-甲基四氢呋喃；所述低温导电添加剂为2-吡啶甲酰胺和3,5-二氟吡啶-2-甲酰胺。
实施例4
在湿度小于1%的干燥房中，按质量比为1:1:2将环状碳酸酯、线性碳酸酯和线性羧酸酯制成非水有机溶剂，其中环状碳酸酯为碳酸乙烯酯，线性碳酸酯为碳酸二甲酯，线性羧酸酯为乙酸甲酯，再向所制成的非水有机溶剂中加入质量比为3:1的六氟磷酸锂和四氟硼酸锂组成的混合锂盐，混合锂盐和非水有机溶剂均匀混合配制成500g浓度为1.0mol/的溶液，待电解质充分溶解，加入与所配非水有机溶剂相比质量比均为2%的成膜添加剂氟代碳酸乙烯酯和碳酸亚乙烯酯，再加入与所配非水有机溶剂相比质量比为1%的低熔点低粘度添加剂四氢呋喃，最后加入与所配非水有机溶剂相比质量比为5%低温导电添加剂乙酰胺，摇匀后静置24h，即得到低温倍率型锂离子电池电解液。
实施例5
同实施例4，不同的是所述环状碳酸酯为碳酸丙烯酯，所述线性碳酸酯为碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯，所述线性羧酸酯为乙酸乙酯和丙酸乙酯；所述成膜添加剂为丙烯腈和二甲基亚硫酸酯；所述低熔点低粘度添加剂为2-甲基四氢呋喃；所述低温导电添加剂为苯甲酰胺和丙烯酰胺。
实施例6
同实施例4，不同的是所述环状碳酸酯为碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯，所述线性碳酸酯为碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯，所述线性羧酸酯为丁酸乙酯、乙酸丙酯和乙酸甲酯，所述成膜添加剂为1,3-丙烷磺酸内酯和三甲氧基硼氧烷；所述低熔点低粘度添加剂为四氢呋喃和2-甲基四氢呋喃；所述低温导电添加剂为2-吡啶甲酰胺和3,5-二氟吡啶-2-甲酰胺。
实施例7
在湿度小于1%的干燥房中，按质量比为1:2:1将环状碳酸酯、线性碳酸酯和线性羧酸酯制成非水有机溶剂，其中环状碳酸酯为碳酸乙烯酯，线性碳酸酯为碳酸二甲酯，线性羧酸酯为乙酸甲酯，再向所制成的非水有机溶剂中加入质量比为3:1的六氟磷酸锂和四氟硼酸锂组成的混合锂盐，混合锂盐和非水有机溶剂均匀混合配制成500g浓度为1.5mol/的溶液，待电解质充分溶解，加入与所配非水有机溶剂相比质量比均为8%的成膜添加剂氟代碳酸乙烯酯和碳酸亚乙烯酯，再加入与所配非水有机溶剂相比质量比为2%的低熔点低粘度添加剂四氢呋喃，最后加入与所配非水有机溶剂相比质量比为2%低温导电添加剂乙酰胺，摇匀后静置24h，即得到低温倍率型锂离子电池电解液。
对比例1
在湿度小于1%的干燥房中，按质量比为1：1：1将环状碳酸酯、线性碳酸酯和线性羧酸酯混合均匀制成非水有机溶剂，其中环状碳酸酯为碳酸乙烯酯，线性碳酸酯为碳酸二甲酯，线性羧酸酯为丁酸乙酯，再向所制成的非水有机溶剂中加入质量比为3:1的六氟磷酸锂和四氟硼酸锂，其和非水有机溶剂均匀混合配制成500g浓度为1.0mol/L的溶液，待电解质充分溶解，然后加入与所配非水有机溶剂相比质量比为2%的成膜添加剂碳酸亚乙烯酯，摇匀后静置24h，即得到电解液对比例1。
对比例2
在湿度小于1%的干燥房中，按质量比为1：1：1将环状碳酸酯、线性碳酸酯和线性羧酸酯混合均匀制成非水有机溶剂，其中环状碳酸酯为碳酸乙烯酯、线性碳酸酯为碳酸二甲酯、线性羧酸酯为丁酸乙酯，量，再向所制成的非水有机溶剂中加入质量比为4:1的六氟磷酸锂和四氟硼酸锂，其和非水有机溶剂均匀混合配制成500g浓度为1.0mol/L的溶液，待电解质充分溶解，然后加入与所配非水有机溶剂相比质量比分别为2%的成膜添加剂碳酸亚乙烯酯和2%氟代碳酸乙烯酯，摇匀后静置24h，即得到电解液对比例2。
利用上述实施例和对比例的方法配制电解液，并进行电解液水分、酸度、色度、密度等基本测试，检测合格后将电解液依照常规电池制作工艺注入到圆柱18650电池中，其中圆柱电池正极为镍钴锰三元材料，负极为人造石墨，容量为2.2Ah，经过化成、分容后，对电池进行如下项目测试：
(1)电池低温和常温倍率放电测试
将分容后满电态的90支电池分成两批，每批45支，共9组，每组5支，取第一批45支电池在-20℃的冰箱中进行0.5C放电，同样取第二批45支电池在25℃下进行0.5C放电，测试结果见表1。
表1 本发明实施例与对比例制备的电解液低温和常温倍率放电测试
(2)电池常温循环测试
测试(1)结束后，取第二批45支电池在25℃的室温下进行1C循环500周，各实施例和对比例中分别取接近其循环测试平均值的一只电池的数据做成电池循环测试曲线，测试结果见附图1。
(3)电解液低温和常温电导率测试
将实施例1～7和对比例1～2的共9种电解液放置在25℃常温及0℃、-20℃和-40℃的冰箱中分别恒温1小时，之后取出用电导率仪分别测试9种电解液电导率，结果如表2所示。
表2 本发明实施例与对比例制备的电解液低温和常温电导率测试
实验测试结果分析：
1、综合(1)和(2)的测试结果如表1和附图1所示，经过分析可知实施例1～7的低温倍率性能均比对比例有大幅度提升，且常温性能较对比例没有明显下降。说明由本发明制备的实施例不仅低温倍率性能高于对比例，而且在其低温倍率性能提高的同时其常温性能并没有受到影响。
2、从表2中可知，在低温-20℃时实施例1～7的电导率均在2.0 ms/cm以上，而对比例1～2却低于2.0 ms/cm，而在常温25℃下实施例1～7相比对比例1～2电导率的减小并不明显。说明由本发明制备的实施例不仅低温电导率高于对比例，而且在其低温电导率性能提高的同时其常温性能并没有受到影响。
Claims (10)
1.一种低温倍率型锂离子电池电解液，其特征在于：它包括电解质锂盐、非水有机溶剂、成膜添加剂、低熔点低粘度添加剂以及低温导电添加剂混合配制而成；所述低温导电添加剂的结构式1为：
[结构式1]
其中，R为CH3、C2H3、C6H6等烃基及其衍生物或C5H5N等含氮杂环芳基及其衍生物；所述电解质锂盐与非水有机溶剂组成的混合锂盐溶液的浓度为0.8~1.5mol/L；所述低温导电添加剂的质量与所述非水有机溶剂的质量比取值范围为0.5~10%。
2.如权利要求1所述一种低温倍率型锂离子电池电解液，其特征在于：所述低温导电添加剂为具有结构式1的一种或几种低温导电添加剂。
3.如权利要求2所述一种低温倍率型锂离子电池电解液，其特征在于：所述低熔点低粘度添加剂为四氢呋喃(THF)和2-甲基四氢呋喃(2Me-THF)中的一种或两种。
4.如权利要求3所述一种低温倍率型锂离子电池电解液，其特征在于：所述低熔点低粘度添加剂的质量与所述非水有机溶剂的质量比取值范围为0.5~10%。
5.如权利要求4所述一种低温倍率型锂离子电池电解液，其特征在于：所述电解质锂盐由六氟磷酸锂(LiPF6)和四氟硼酸锂(LiBF4)均匀混合而成；所述六氟磷酸锂(LiPF6)与所述四氟硼酸锂(LiBF4)的质量比为3:1或 4:1。
6.如权利要求5所述一种低温倍率型锂离子电池电解液，其特征在于：所述非水有机溶剂包含有环状碳酸酯，线性碳酸酯、线性羧酸酯。
7.如权利要求6所述一种低温倍率型锂离子电池电解液，其特征在于：所述环状碳酸酯选自碳酸乙烯酯(EC)和碳酸丙烯酯(PC)中的一种或两种；所述线性碳酸酯选自碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)及碳酸甲乙酯(EMC)中的一种或多种；所述线性羧酸酯选自乙酸甲酯(MA)、乙酸乙酯(EA)、丙酸乙酯(EP)、丁酸乙酯(EB)及乙酸丙酯(PA)中一种或多种。
8.如权利要求7所述一种低温倍率型锂离子电池电解液，其特征在于：它还包括一种成膜添加剂。
9.如权利要求8所述一种低温倍率型锂离子电池电解液，其特征在于：所述成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯(VC)、丙烯腈(AAN)、二甲基亚硫酸酯(DMS)、1,3-丙烷磺酸内酯(PS)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)和三甲氧基硼氧烷中的一种或多种。
10.如权利要求9所述一种低温倍率型锂离子电池电解液，其特征在于：所述成膜添加剂的质量与所述非水有机溶剂的质量比取值范围为0.5~10%。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210506751.1A CN103078136B (zh) | 2012-12-03 | 2012-12-03 | 一种低温倍率型锂离子电池电解液 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210506751.1A CN103078136B (zh) | 2012-12-03 | 2012-12-03 | 一种低温倍率型锂离子电池电解液 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103078136A true CN103078136A (zh) | 2013-05-01 |
| CN103078136B CN103078136B (zh) | 2015-04-22 |
Family
ID=48154599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210506751.1A Active CN103078136B (zh) | 2012-12-03 | 2012-12-03 | 一种低温倍率型锂离子电池电解液 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103078136B (zh) |
Cited By (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104409767A (zh) * | 2014-11-25 | 2015-03-11 | 上海动力储能电池系统工程技术有限公司 | 一种低温型锂离子二次电池 |
| CN104518239A (zh) * | 2013-09-26 | 2015-04-15 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种具有成膜和稳定作用的双功能锂离子电池酰胺类添加剂及含该添加剂的电解液 |
| CN105591151A (zh) * | 2015-12-09 | 2016-05-18 | 山东精工电子科技有限公司 | 一种倍率型三元电池及其制备方法 |
| CN105789685A (zh) * | 2014-12-25 | 2016-07-20 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 锂离子电池及其电解液 |
| CN105845984A (zh) * | 2016-06-23 | 2016-08-10 | 东莞市杉杉电池材料有限公司 | 锂离子电池电解液及使用该电解液的锂离子电池 |
| CN106025338A (zh) * | 2016-06-08 | 2016-10-12 | 湖州创亚动力电池材料有限公司 | 一种可充微型锂电池电解液 |
| CN106169611A (zh) * | 2016-09-17 | 2016-11-30 | 复旦大学 | 一种以乙酸乙酯为溶剂的低温电解液 |
| CN106252627A (zh) * | 2016-08-30 | 2016-12-21 | 浙江和也健康科技有限公司 | 一种锂离子动力电池负极材料的制备方法 |
| CN106374141A (zh) * | 2016-09-04 | 2017-02-01 | 复旦大学 | 一种基于酮基溶剂的低温电解液 |
| CN106848234A (zh) * | 2017-02-20 | 2017-06-13 | 海宁聚兴新能源科技有限公司 | 一种电池负极材料 |
| CN108987791A (zh) * | 2017-05-31 | 2018-12-11 | 上海比亚迪有限公司 | 一种聚合物电解质和含有该聚合物电解质的电池 |
| CN109065950A (zh) * | 2018-07-19 | 2018-12-21 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种基于表面活性剂的低温锂离子电池电解液及锂离子电池 |
| CN109860711A (zh) * | 2017-11-30 | 2019-06-07 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种锂离子电池用低温电解液及应用 |
| CN110235296A (zh) * | 2017-03-29 | 2019-09-13 | 株式会社日立制作所 | 半固体电解液、半固体电解质、半固体电解质层、电极、二次电池 |
| CN110534806A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-12-03 | 浙江工业大学 | 一种锂离子电池用宽温电解液 |
| CN110828895A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-02-21 | 湖南艾威尔新能源科技有限公司 | 一种耐低温锂离子电池电解液和一种锂离子电池 |
| CN111244547A (zh) * | 2020-01-21 | 2020-06-05 | 四川虹微技术有限公司 | 一种含芳香肟类添加剂的电解液及其制备方法和用途 |
| CN113270642A (zh) * | 2021-05-17 | 2021-08-17 | 西安亚弘泰新能源科技有限公司 | 一种超低温锂离子电池电解液及其制备方法 |
| CN113782818A (zh) * | 2021-08-18 | 2021-12-10 | 湖南法恩莱特新能源科技有限公司 | 一种抗低温电解液及其制备方法与应用 |
| CN113851727A (zh) * | 2021-09-30 | 2021-12-28 | 郑州英诺贝森能源科技有限公司 | 一种固态电池超低温电解液材料的制备方法 |
| CN114006038A (zh) * | 2020-07-28 | 2022-02-01 | 深圳格林德能源集团有限公司 | 一种用于低温的锂离子电池电解液 |
| CN115775916A (zh) * | 2022-11-15 | 2023-03-10 | 南京大学 | 一种室温高锂离子电导率的聚合物固态电解质 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101252207A (zh) * | 2008-04-02 | 2008-08-27 | 中南大学 | 一种锂离子电池用低温电解液 |
| US20080241670A1 (en) * | 2007-03-27 | 2008-10-02 | Jinsung Kim | Electrolyte for lithium ion rechargeable battery and lithium rechargeable battery including the same |
| CN102082295A (zh) * | 2010-12-29 | 2011-06-01 | 东莞市杉杉电池材料有限公司 | 一种锂离子二次电池的电解液 |
| CN102208683A (zh) * | 2011-05-16 | 2011-10-05 | 湖州创亚动力电池材料有限公司 | 一种改善锂离子二次电池高温存储性能的电解液 |
| CN102496740A (zh) * | 2011-12-01 | 2012-06-13 | 香河昆仑化学制品有限公司 | 一种可改善磷酸铁锂电池低温性能的非水电解液及制备方法 |
| EP2503633A2 (en) * | 2011-03-23 | 2012-09-26 | SB LiMotive Co., Ltd. | Electrolyte for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including the same |
-
2012
- 2012-12-03 CN CN201210506751.1A patent/CN103078136B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080241670A1 (en) * | 2007-03-27 | 2008-10-02 | Jinsung Kim | Electrolyte for lithium ion rechargeable battery and lithium rechargeable battery including the same |
| CN101252207A (zh) * | 2008-04-02 | 2008-08-27 | 中南大学 | 一种锂离子电池用低温电解液 |
| CN102082295A (zh) * | 2010-12-29 | 2011-06-01 | 东莞市杉杉电池材料有限公司 | 一种锂离子二次电池的电解液 |
| EP2503633A2 (en) * | 2011-03-23 | 2012-09-26 | SB LiMotive Co., Ltd. | Electrolyte for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including the same |
| CN102208683A (zh) * | 2011-05-16 | 2011-10-05 | 湖州创亚动力电池材料有限公司 | 一种改善锂离子二次电池高温存储性能的电解液 |
| CN102496740A (zh) * | 2011-12-01 | 2012-06-13 | 香河昆仑化学制品有限公司 | 一种可改善磷酸铁锂电池低温性能的非水电解液及制备方法 |
Cited By (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104518239A (zh) * | 2013-09-26 | 2015-04-15 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种具有成膜和稳定作用的双功能锂离子电池酰胺类添加剂及含该添加剂的电解液 |
| CN104409767A (zh) * | 2014-11-25 | 2015-03-11 | 上海动力储能电池系统工程技术有限公司 | 一种低温型锂离子二次电池 |
| CN105789685A (zh) * | 2014-12-25 | 2016-07-20 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 锂离子电池及其电解液 |
| CN105591151A (zh) * | 2015-12-09 | 2016-05-18 | 山东精工电子科技有限公司 | 一种倍率型三元电池及其制备方法 |
| CN106025338B (zh) * | 2016-06-08 | 2018-11-06 | 湖州创亚动力电池材料有限公司 | 一种可充微型锂电池电解液 |
| CN106025338A (zh) * | 2016-06-08 | 2016-10-12 | 湖州创亚动力电池材料有限公司 | 一种可充微型锂电池电解液 |
| CN105845984A (zh) * | 2016-06-23 | 2016-08-10 | 东莞市杉杉电池材料有限公司 | 锂离子电池电解液及使用该电解液的锂离子电池 |
| CN106252627A (zh) * | 2016-08-30 | 2016-12-21 | 浙江和也健康科技有限公司 | 一种锂离子动力电池负极材料的制备方法 |
| CN106374141A (zh) * | 2016-09-04 | 2017-02-01 | 复旦大学 | 一种基于酮基溶剂的低温电解液 |
| CN106169611A (zh) * | 2016-09-17 | 2016-11-30 | 复旦大学 | 一种以乙酸乙酯为溶剂的低温电解液 |
| CN106848234A (zh) * | 2017-02-20 | 2017-06-13 | 海宁聚兴新能源科技有限公司 | 一种电池负极材料 |
| CN110235296A (zh) * | 2017-03-29 | 2019-09-13 | 株式会社日立制作所 | 半固体电解液、半固体电解质、半固体电解质层、电极、二次电池 |
| CN108987791A (zh) * | 2017-05-31 | 2018-12-11 | 上海比亚迪有限公司 | 一种聚合物电解质和含有该聚合物电解质的电池 |
| CN109860711A (zh) * | 2017-11-30 | 2019-06-07 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种锂离子电池用低温电解液及应用 |
| CN109065950A (zh) * | 2018-07-19 | 2018-12-21 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种基于表面活性剂的低温锂离子电池电解液及锂离子电池 |
| CN110534806A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-12-03 | 浙江工业大学 | 一种锂离子电池用宽温电解液 |
| CN110828895A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-02-21 | 湖南艾威尔新能源科技有限公司 | 一种耐低温锂离子电池电解液和一种锂离子电池 |
| CN111244547A (zh) * | 2020-01-21 | 2020-06-05 | 四川虹微技术有限公司 | 一种含芳香肟类添加剂的电解液及其制备方法和用途 |
| CN111244547B (zh) * | 2020-01-21 | 2021-09-17 | 四川虹微技术有限公司 | 一种含芳香肟类添加剂的电解液及其制备方法和用途 |
| CN114006038A (zh) * | 2020-07-28 | 2022-02-01 | 深圳格林德能源集团有限公司 | 一种用于低温的锂离子电池电解液 |
| CN113270642A (zh) * | 2021-05-17 | 2021-08-17 | 西安亚弘泰新能源科技有限公司 | 一种超低温锂离子电池电解液及其制备方法 |
| CN113782818A (zh) * | 2021-08-18 | 2021-12-10 | 湖南法恩莱特新能源科技有限公司 | 一种抗低温电解液及其制备方法与应用 |
| CN113851727A (zh) * | 2021-09-30 | 2021-12-28 | 郑州英诺贝森能源科技有限公司 | 一种固态电池超低温电解液材料的制备方法 |
| CN115775916A (zh) * | 2022-11-15 | 2023-03-10 | 南京大学 | 一种室温高锂离子电导率的聚合物固态电解质 |
| CN115775916B (zh) * | 2022-11-15 | 2024-04-09 | 南京大学 | 一种室温高锂离子电导率的聚合物固态电解质 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103078136B (zh) | 2015-04-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103078136B (zh) | 一种低温倍率型锂离子电池电解液 | |
| CN107293789B (zh) | 一种循环效果好的锂离子电池及其电解液 | |
| CN102082292B (zh) | 一种高温型锂离子电池电解液及锂离子电池 | |
| CN102244296B (zh) | 锂离子电池及其电解液 | |
| CN111653829A (zh) | 锂离子电池电解液及锂离子电池 | |
| ES2967809T3 (es) | Electrolito de batería secundaria de litio y batería secundaria de litio que comprende el mismo | |
| CN103384017B (zh) | 一种高电压锂离子电池的非水电解液 | |
| CN105826607A (zh) | 一种电解液以及包括该电解液的锂离子电池 | |
| CN103996874B (zh) | 高温安全性锂离子电池非水电解液 | |
| CN105098245A (zh) | 一种含氟代碳酸乙烯酯的锂离子电池电解液及一种锂离子电池 | |
| CN105826608A (zh) | 一种电解液以及包括该电解液的锂离子电池 | |
| CN106785044A (zh) | 一种电解液及二次电池 | |
| CN110444758A (zh) | 一种高电压宽温域快充型锂离子电池及其制备方法 | |
| CN105428719A (zh) | 高电压宽温锂离子电池电解液及其制备方法及应用 | |
| CN101867064A (zh) | 兼顾高温性能的低温型锂离子电池电解液及锂离子电池 | |
| CN103985904A (zh) | 改善电池高温性能的锂离子电池非水电解液 | |
| CN103633369A (zh) | 一种高电压锂离子电池电解液及锂离子电池 | |
| CN103779607A (zh) | 一种电解液和锂离子二次电池 | |
| CN105390742A (zh) | 高电压锂离子电池电解液及其制备方法及应用 | |
| CN101740822B (zh) | 电解液及含有该电解液的锂离子电池 | |
| CN105845980A (zh) | 一种电解液及含有该电解液的锂离子电池 | |
| CN105789684A (zh) | 锂离子二次电池及其电解液 | |
| CN103928707A (zh) | 一种高电压锂离子电池功能电解液及制备方法与应用 | |
| CN106229549A (zh) | 一种高压锂离子电池的非水电解液 | |
| CN104900915A (zh) | 锂离子电池电解液及使用它的锂离子电池 |
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 | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 313000 Floors 1-2 and 1-3 of South Building A and C of Xiangyi Industrial Science and Technology Park, Huzhou Economic Development Zone, Zhejiang Province Patentee after: Huzhou Shanshan New Energy Technology Co.,Ltd. Address before: 313000 Floors 1-2 and 1-3 of South Building A and C of Xiangyi Industrial Science and Technology Park, Huzhou Economic Development Zone, Zhejiang Province Patentee before: HUZHOU CHUANGYA POWER BATTERY MATERIALS Co.,Ltd. |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A low temperature rate type electrolyte for lithium ion batteries Effective date of registration: 20210629 Granted publication date: 20150422 Pledgee: South Taihu New Area sub branch of Huzhou Wuxing Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: Huzhou Shanshan New Energy Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2021990000561 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20231122 Granted publication date: 20150422 Pledgee: South Taihu New Area sub branch of Huzhou Wuxing Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: Huzhou Shanshan New Energy Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2021990000561 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |