CN103579667A - 锂离子电池 - Google Patents

锂离子电池 Download PDF

Info

Publication number
CN103579667A
CN103579667A CN201310557205.5A CN201310557205A CN103579667A CN 103579667 A CN103579667 A CN 103579667A CN 201310557205 A CN201310557205 A CN 201310557205A CN 103579667 A CN103579667 A CN 103579667A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lithium ion
ion battery
electrolyte
battery according
anode
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
Application number
CN201310557205.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103579667B (zh
Inventor
钟松材
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dongguan Amperex Technology Ltd
Original Assignee
Dongguan Amperex Technology Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dongguan Amperex Technology Ltd filed Critical Dongguan Amperex Technology Ltd
Priority to CN201310557205.5A priority Critical patent/CN103579667B/zh
Publication of CN103579667A publication Critical patent/CN103579667A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103579667B publication Critical patent/CN103579667B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0567—Liquid materials characterised by the additives
    • 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

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池，其包括电解液、阴极片、阳极片以及间隔于阴阳极片之间的隔离膜，阳极片采用的阳极活性材料包括Si或Sn或含有Si或Sn的合金，电解液包括非水有机溶剂、锂盐、添加剂以及由化学式(1)表示的含有不饱和支链的氟化环磷腈衍生物。本发明锂离子电池的电解液可在Si或Sn等合金阳极活性材料表面形成韧性较强的多层复合SEI膜，SEI膜在循环过程中不易被破坏，能够起到有效保护Si或Sn等合金阳极活性材料的效果，从而有效改善了Si或Sn等合金阳极活性材料的循环性能，也使含有上述电解液的锂离子电池不仅具有更好的循环性能，而且具有良好的低温和倍率性能。
Figure DDA0000411601380000011
。

Description

锂离子电池
技术领域
本发明属于锂离子电池领域，更具体地说，本发明涉及一种Si或Sn及其合金阳极的锂离子电池。
背景技术
锂离子电池是目前世界上最先进的商品化二次电池，随着电子科技与电子设备的飞速发展，电子产品对锂离子电池的需求量呈现迅速增长态势，锂离子电池的高放电电压、高能量密度以及优良的低自放电特性更是使其得到了广泛应用。但是，电子设备的飞速发展，也对锂离子电池的容量和能量密度提出了更高的要求。
为了进一步提高锂离子电池的能量密度，具有更高电压的阴极材料和阳极材料等相继被开发出来，特别是Si或Sn及其合金阳极活性材料的应用已成为锂离子电池的一个重要发展方向。但是，Si或Sn等合金阳极活性材料在充放电过程中体积膨胀较大，因此极易将自身表面形成的SEI膜破坏而引起阳极材料粉化，使得锂离子电池的循环性能变差，以致难以满足实际应用的要求。
有鉴于此，确有必要提供一种具有良好循环性能的Si或Sn及其合金阳极锂离子电池。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种具有良好循环性能的Si或Sn及其合金阳极锂离子电池。
为了实现上述发明目的，发明人潜心研究后发现：含有不饱和支链的氟化环磷腈衍生物，其不饱和支链可以通过化学或电化学作用（不饱和键的聚合与电化学还原）在Si或Sn合金阳极表面形成致密且韧性强的有机SEI膜，该膜可以对活性材料形成一种束缚作用，极大的减小活性材料由于体积膨胀/收缩造成的结构破坏；同时，氟化环磷腈衍生物主体的磷氮六元环通过与电解液中其他添加剂的不饱和支链的共价键作用，在有机SEI膜外层再形成一层较为疏松的SEI膜，该层疏松SEI膜对电解液渗透、锂离子传导都很有利，而且还可以在循环过程中对阳极材料所导致的体积膨胀与收缩起到一个缓冲层的作用。通过不饱和支链以及磷氮六元环在阳极活性材料表面形成的多层复合SEI膜，还可以有效地保护阳极，使其不能继续与电解液反应，从而使电解液的分解减少，产气减少，也就有效减小了锂离子电池的高温存储厚度膨胀率，提升了锂离子电池的热稳定性。此外，该多层复合SEI膜还具有优异的电解液渗透性能，以及良好的导锂离子性能，因而极大地减小了电池的极化，特别是在低温和高倍率条件下，其减小电池极化的作用更为显著，有效地提高了低温性能与倍率性能。
据此，本发明提供了一种锂离子电池，其包括电解液、阴极片、阳极片以及间隔于阴阳极片之间的隔离膜，阳极片采用的阳极活性材料包括Si或Sn或是含有Si或Sn的合金，电解液包括非水有机溶剂、锂盐、添加剂以及由化学式(1)表示的含有不饱和支链的氟化环磷腈衍生物，
Figure BDA0000411601360000021
在式(1)中：R1为烯烃基、卤素取代的烯烃基、炔烃基或卤素取代的炔烃基；R2与R3分别独立地为氢、卤素、烷烃基、卤代烷烃基、烯烃基或卤代烯烃基。
作为本发明锂离子电池的一种改进，所述化学式(1)中的R1的碳原子个数为N，2≤N≤5。
作为本发明锂离子电池的一种改进，所述化学式(1)中的R1为链状结构。
作为本发明锂离子电池的一种改进，所述化学式(1)中的R2与R3优选为卤素。这是由于卤素的强电负性（相对于氢、烃基）使磷氮六元环具有更强的亲电子性，同时空间位阻小而更易于在活性材料表面形成SEI膜。
作为本发明锂离子电池的一种改进，所述化学式(1)表示的含有不饱和支链的氟化环磷腈衍生物占电解液总质量的质量百分比为0.5%～20%，优选为1%～10%。
作为本发明锂离子电池的一种改进，所述添加剂选自碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺内酯、丁二腈、己二腈、对苯二腈硫酸乙烯酯、硫酸亚乙烯酯中中的至少一种。这是由于将含有不饱和支链的氟化环磷腈衍生物添加剂和其它添加剂（如碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷璜内酯、含有氰基的腈类化合物、以及硫酸亚乙烯酯或硫酸乙烯酯）同时使用时，它们会同时作用在Si或Sn合金阳极活性材料表面形成多层复合SEI膜，这种复合SEI膜在循环过程中不会轻易被Si或Sn合金阳极活性材料的膨胀和收缩破坏，因此能够对Si或Sn合金阳极活性材料起到较好的保护作用，进而极大地提升Si或Sn合金阳极的循环性能。
作为本发明锂离子电池的一种改进，所述添加剂含有硫酸乙烯酯、硫酸亚乙烯酯中的至少一种。其原因在于：含有不饱和支链的氟化环磷腈衍生物添加剂与硫酸乙烯酯或硫酸亚乙烯酯混合使用时，其效果更加明显，主要是由于硫酸乙烯酯与硫酸亚乙烯酯可以在阳极表面形成含有导锂离子性能优异的硫酸锂SEI膜，并且嵌入到含有不饱和支链的氟化环磷腈形成的致密SEI膜层中，形成网状结构中填充有锂离子导体的结构，进一步增加致密层SEI膜的锂离子导电性能。
作为本发明锂离子电池的一种改进，所述硫酸乙烯酯和/或硫酸亚乙烯酯占电解液重量的百分比为0.5%～8%。
作为本发明锂离子电池的一种改进，所述非水有机溶剂选自碳酸酯、醚类化合物和芳香族化合物。
作为本发明锂离子电池的一种改进，所述碳酸酯包括质量比为3:1～1:10的环状碳酸酯和链状碳酸酯；环状碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯、碳酸丁烯酯中的一种或几种；链状碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸甲异丙酯、碳酸甲丁酯、碳酸亚丁酯中的一种或几种。
作为本发明锂离子电池的一种改进，所述醚类化合物包括醚类化合物和卤代醚类化合物；所述醚类化合物选自二丁醚、二甲氧基甲烷、二甲氧基乙烷、二乙氧基甲烷、二乙氧基乙烷、四氢呋喃、二甲基四氢呋喃中的一种或一种以上；所述卤代醚类化合物选自单氟二甲氧基甲烷、单氟二甲氧基乙烷、单氟二乙氧基甲烷、单氟二乙氧基乙烷中的一种或几种。
作为本发明锂离子电池的一种改进，所述芳香族化合物选自甲苯、氟苯、邻氟代甲苯、三氟甲苯、4-氟甲苯、对氟甲氧基苯、邻氟甲氧基苯、邻二氟甲氧基苯、1-氟-4-叔丁基苯、氟代联苯中的一种或几种。
作为本发明锂离子电池的一种改进，所述锂盐选自LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiBOB、LiDFOB、LiCF3SO3、LiC4F9SO3、Li(CF3SO2)2N及Li(C2F5SO2)2N一种或几种。
作为本发明锂离子电池的一种改进，所述阴极片采用的阴极活性材料选自LiCoO2、LiNiO2、LiNi1-x-yCoxMyO2、LiFePO4、LiVPO4、LiMnPO4、LiFe1-a-bVaMnbPO4、Li2FeSiO4、Li2MnSiO4、Li2FezMn1-zSiO4，其中，LiNi1-x-yCoxMyO2的M是Mn或Al，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1；0≤a≤1，0≤b≤1，0≤a+b≤1，0＜z＜1；所述隔离膜为PE、PP/PE/PP隔离膜，或是经过陶瓷或PVDF处理的PE、PP/PE/PP隔离膜。
与现有技术相比，本发明锂离子电池电解液中添加了含有不饱和支链的氟化环磷腈衍生物，因此可在Si或Sn等合金阳极活性材料表面形成韧性较强的多层复合SEI膜，这种SEI膜在循环过程中不易被破坏，能够起到有效保护Si或Sn等合金阳极活性材料的效果，从而有效改善了Si或Sn等合金阳极活性材料的循环性能，也使含有上述电解液的锂离子电池不仅具有更好的循环性能，而且同时具有良好的高低温和倍率性能。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明锂离子电池及其电解液进行进一步详细说明，其中：
图1为本发明实施例与对比例所制备的锂离子电池在60℃下存储30天的厚度膨胀率图。
图2为本发明实施例与对比例所制备的锂离子电池在85℃下存储4小时的厚度膨胀率图。
图3为本发明实施例与对比例所制备的锂离子电池在25℃下的2C放电容量保持率图。
图4为本发明实施例与对比例所制备的锂离子电池在-20℃下的放电容量保持率图。
图5为本发明实施例与对比例所制备的锂离子电池在45℃下的容量保持率相对充放电循环次数的曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。
实施例1
电解液的配置：将非水有机溶剂碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯按1:1:1的质量比混合均匀，加入一定质量的锂盐LiPF6，使锂盐浓度为1mol/L，最后加入具有下述结构式的氟化环磷腈衍生物，使其在电解液中的质量百分含量为0.5%，即完成电解液的制备。
Figure BDA0000411601360000051
锂离子电池的制备：
①将作为阴极活性材料的LiCoO2、作为粘结剂的PVDF和作为导电剂的导电碳以95:2:3质量比分散到N-甲基吡咯烷酮中，通过搅拌，形成阴极浆料；将阴极浆料涂敷到阴极集流体铝箔上，之后干燥并碾压涂布好的铝箔，再裁成适当尺寸，即形成阴极片；
②将作为阳极活性材料的石墨和Si（质量比为85:15）、作为粘结剂的丁苯橡胶和作为分散剂的羧甲基纤维素钠，以活性材料：粘结剂：分散剂为96:2:2的质量比分散到去离子水中，通过搅拌，形成阳极浆料；将阳极浆料涂敷到阳极集流体铜箔上，之后干燥并碾压涂布好的铜箔，再裁成适当尺寸，即形成阳极片；
③将聚乙烯隔离膜放置在阴极片与阳极片之间而将阴极片和阳极片隔离开，然后以一定的方式叠加或卷绕成裸电芯；再将裸电芯封装在6.2mm*58mm*100mm的铝塑膜包装袋中，干燥后，注入电解液，即完成了锂离子电池的制备。
实施例2
本实施例中电解液的配置及锂离子电池的制备与实施例1相同，区别仅在于电解液中含有质量百分含量为3%的具有下述结构式的氟化环磷腈衍生物。
Figure BDA0000411601360000061
实施例3
本实施例中电解液的配置及锂离子电池的制备与实施例1相同，区别在于电解液中含有质量百分含量为10%的具有下述结构式的氟化环磷腈衍生物和3%的碳酸亚乙烯酯（VC），且阳极活性材料为Sn。
Figure BDA0000411601360000071
实施例4
本实施例中电解液的配置及锂离子电池的制备与实施例1相同，区别仅在于电解液中含有质量百分含量为10%的具有下述结构式的氟化环磷腈衍生物和3%的VC。
Figure BDA0000411601360000072
实施例5
本实施例中电解液的配置及锂离子电池的制备与实施例1相同，区别在于电解液中含有质量百分含量为10%的具有下述结构式的氟化环磷腈衍生物和3%的丁二腈，且阳极活性材料为石墨和SiOx（质量比为85:15）。
实施例6
本实施例中电解液的配置及锂离子电池的制备与实施例1相同，区别在于电解液中含有质量百分含量为10%的具有下述结构式的氟化环磷腈衍生物和3%的丁二腈，且阳极活性材料为石墨和SiOx（质量比为85:15）。
Figure BDA0000411601360000081
实施例7
本实施例中电解液的配置及锂离子电池的制备与实施例1相同，区别在于电解液中含有质量百分含量为20%的具有下述结构式的氟化环磷腈衍生物和0.5%的硫酸乙烯酯，且阳极活性材料为Sn。
Figure BDA0000411601360000082
实施例8
本实施例中电解液的配置及锂离子电池的制备与实施例1相同，区别在于电解液中含有质量百分含量为1%的具有下述结构式的氟化环磷腈衍生物和5%的硫酸亚乙烯酯，阳极活性材料为SiOx。
实施例9
本实施例中电解液的配置及锂离子电池的制备与实施例1相同，区别在于电解液中含有质量百分含量为5%的具有下述结构式的氟化环磷腈衍生物、4%的硫酸乙烯酯和4%的硫酸亚乙烯酯，且阳极活性材料为SiOx。
Figure BDA0000411601360000091
实施例10
本实施例中电解液的配置及锂离子电池的制备与实施例1相同，区别在于电解液中含有质量百分含量为5%的具有下述结构式的氟化环磷腈衍生物和3%的硫酸乙烯酯，阳极活性材料为Si。
实施例11
本实施例中电解液的配置及锂离子电池的制备与实施例1相同，区别在于电解液中含有质量百分含量为5%的具有下述结构式的氟化环磷腈衍生物和3%的硫酸乙烯酯。
Figure BDA0000411601360000093
对比例1
本对比例中电解液的配置及锂离子电池的制备与实施例1相同，区别仅在于电解液中未加入含有链状不饱和支链的氟化环磷腈衍生物。
对比例2
本对比例中电解液的配置及锂离子电池的制备与实施例1相同，区别在于电解液中加入占电解液质量百分量为5%的含有下述结构式的氟化环磷腈衍生物。
Figure BDA0000411601360000101
对比例3
本对比例中电解液的配置及锂离子电池的制备与实施例1相同，区别在于电解液中加入占电解液质量百分量为5%的含有下述结构式的氟化环磷腈衍生物。
Figure BDA0000411601360000102
对比例4
本对比例中电解液的配置及锂离子电池的制备与实施例1相同，区别在于电解液中加入占电解液质量百分量为5%的含有下述结构式的氟化环磷腈衍生物。
对比例5
本对比例中电解液的配置及锂离子电池的制备与实施例1相同，区别在于电解液中加入占电解液质量百分量为5%的含有下述结构式的氟化环磷腈衍生物。
Figure BDA0000411601360000111
电池性能测试
热稳定性测试：将实施例1～11和对比例1～5中制备的电池，以0.5C电流恒流充电至4.35V，然后分别在85℃与60℃下放置4小时和30天后，测定电池的厚度膨胀率，计算公式为：厚度膨胀率=(B-A)/A*100%，其中，A为测试前厚度，B为85℃下放置4小时或60℃下放置30天后的厚度。
寿命测试：在室温下，将实施例1～11和对比例1～5中制备的电池，在45℃下以0.5C恒流充电至4.35V，然后恒压充电至电流为0.05C，再用0.5C电流恒电流放电至3.0V，如此充电/放电300次，测定电池的容量保持率，计算公式为：对应循环的容量保持率=对应循环的放电容量/首次循环的放电容量*100%。
低温放电性能测试：将实施例1～11和对比例1～5中制备的电池于25℃下静置5h后，以0.5C的电流恒流充电至4.35V，接着恒压充电至电流为0.05C，然后分别在25℃与-20℃温度下静置10h，再以0.5C的电流恒流放电至电压为3.0V。低温放电容量保持率的计算公式为：-20℃放电容量保持率=-20℃放电容量/25℃放电容量×100%。
放电倍率测试：在25℃环境下，将实施例1～11和对比例1～5中制备的电池进行放电倍率性能测试：首先以0.5C的恒定电流充电至电压为4.35V，接着进行恒电压充电至电流为0.05C。然后将充电至4.35V的电池放电：分别以0.5C和2C的恒定电流放电至电压为3.0V。2C放电容量保持率的计算公式为：2C放电容量保持率=2C放电容量/0.5C放电容量×100%。
电池性能测试的结果如表1和图1～5所示。
表1、实施例及对比例的电池性能测试结果
Figure BDA0000411601360000121
从表1和图1～5中可以看出，添加了含有不饱和支链的氟化环磷腈的电池，其低温性能、倍率性能与循环性能均比不添加添加剂、添加饱和支链或含有芳香基团的氟化环磷腈的电池更优，且与其它添加的结合使用，可以使电池性能得到进一步的提高。
从图5和表1可见，对比例1没有添加可以在Si/Sn阳极表面成膜的添加剂，随着循环的进行，由于阳极体积的膨胀收缩很大，阳极没有得到很好的保护，材料表面与电解液接触，造成阳极被严重破坏，因而电池的容量衰减非常快，在45℃下，循环不到100次，容量即已衰减到40%以下，同时其在60℃和85℃下的厚度膨胀率分别为61.2%和82.0%，2C和-20℃的放电容量保持率分别仅为56.4%和19.3%。
对比例2-5虽然都添加了可以在Si/Sn表面成膜的添加剂氟化环磷腈衍生物，但是，对比例4-5添加的是含有大的空间位阻以苯氧基为支链氟化环磷腈衍生物，且苯环极难开环，难以在Si/Sn表面聚合形成长链SEI膜，因而不能在Si/Sn表面形成致密的SEI膜；对比例2-3添加的是含有饱和支链的氟化环磷腈衍生物，饱和支链不能在Si/Sn表面聚合形成SEI膜，有利的是，P=N环上的氢均被F取代，F的强电负性作用，使P=N环具有强的亲电性，易在Si/Sn表面发生亲电反应形成SEI膜，由于SEI膜的韧性不强，随着循环的进行，添加剂不断地与阳极反应，被消耗掉，最终导致阳极被破坏，电池寿命很短，同时其电池的膨胀率较高，放电性能较差。
实施例5与实施例6相比，只在于P=N环上的不饱和支链，前者为环状，后者为直链，环状直链开环聚合相对较为困难，成膜较为困难，且空间位阻也较大，形成的聚合链长相对较短，对Si/Sn在循环过程中的体积膨胀的束缚作用较支链形成的SEI相对较弱，因而热稳定性和低温性能相对较差。
实施例3-11均添加了含有不饱和支链的氟化环磷腈，且结合其它添加剂一起使用，其与实施例1-2相比，循环、低温与倍率性能更好。同时实施例4与实施例11添加的均是除不饱和支链外全氟化的环磷腈衍生物，不饱和支链可在Si/Sn表面聚合，形成致密的长链聚合SEI膜，全氟化的P=N环由于其强的亲电性，极易吸附于阳极表面形成疏松层的SEI膜，进而形成多层复合SEI膜，可对Si/Sn阳极起到有效的保护作用。同时，添加的硫酸乙烯酯与硫酸亚乙烯酯均是优异的阳极成膜添加剂，可在阳极表面形成良好的锂离子导电膜，与氟化环磷腈的不饱和支链形成的聚合长链一起形成致密的、锂离子导电性良好的SEI膜，因而其具有良好的低温性能与倍率性能，如实施例7-11。实施例9的氟化环磷腈没有被全氟代，含有两个供电子的甲基，P=N环的亲电性较全氟化的弱，且空间位阻也较大，因而性能稍逊于实施例11，如图5中45℃循环寿命图所示。
可见，本发明锂离子电池电解液可以显著提升包含Si或Sn及其合金为阳极活性材料的锂离子电池的循环性能，低温性能及倍率性能。
另外，本发明实施例的锂离子电池还将60℃下存储30天的厚度膨胀率从60%以上减小到5%以下，将85℃下存储4小时的厚度膨胀率从80%以上减小到约7%。可见，本发明锂离子电池电解液的使用明显减小了电池高温存储时的厚度膨胀率，即有效提高了电芯的热稳定性。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种锂离子电池，包括电解液、阴极片、阳极片以及间隔于阴阳极片之间的隔离膜，电解液包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于：所述阳极片采用的阳极活性材料包括Si或Sn或含有Si或Sn的合金，电解液中还包括由化学式(1)表示的含有不饱和支链的氟化环磷腈衍生物，
Figure FDA0000411601350000011
在式(1)中：R1为烯烃基、卤素取代的烯烃基、炔烃基或卤素取代的炔烃基；R2与R3分别独立地为氢、卤素、烷烃基、卤代烷烃基、烯烃基或卤代烯烃基。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：所述化学式(1)中的R1的碳原子个数为N，2≤N≤5。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：所述化学式(1)中的R1为链状结构。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：所述化学式(1)中的R2与R3为卤素。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：所述化学式(1)表示的含有不饱和支链的氟化环磷腈衍生物占电解液总质量的质量百分比为0.5%～20%。
6.根据权利要求5所述的锂离子电池，其特征在于：所述化学式(1)表示的含有不饱和支链的氟化环磷腈衍生物占电解液总质量的质量百分比为1%～10%。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：所述添加剂含有碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺内酯、丁二腈、己二腈、对苯二腈、硫酸乙烯酯、硫酸亚乙烯酯中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的锂离子电池，其特征在于：所述添加剂含有硫酸乙烯酯、硫酸亚乙烯酯中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的锂离子电池，其特征在于：所述硫酸乙烯酯和/或硫酸亚乙烯酯占电解液重量的百分比为0.5%～8%。
10.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：所述锂盐选自LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiBOB、LiDFOB、LiCF3SO3、LiC4F9SO3、Li(CF3SO2)2N及Li(C2F5SO2)2N中的一种或几种。
CN201310557205.5A 2013-11-11 2013-11-11 锂离子电池 Active CN103579667B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310557205.5A CN103579667B (zh) 2013-11-11 2013-11-11 锂离子电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310557205.5A CN103579667B (zh) 2013-11-11 2013-11-11 锂离子电池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103579667A true CN103579667A (zh) 2014-02-12
CN103579667B CN103579667B (zh) 2017-05-24

Family

ID=50050964

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310557205.5A Active CN103579667B (zh) 2013-11-11 2013-11-11 锂离子电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103579667B (zh)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3016196A1 (en) * 2014-10-28 2016-05-04 Samsung SDI Co., Ltd. Electrolyte for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including the same
WO2016095116A1 (en) * 2014-12-17 2016-06-23 Basf Corporation Electrolyte compositions for rechargeable lithium ion batteries
JP2017112010A (ja) * 2015-12-17 2017-06-22 日本電気株式会社 リチウムイオン二次電池
CN107078351A (zh) * 2014-09-26 2017-08-18 株式会社Lg化学 非水性电解液及包含所述非水性电解液的锂二次电池
CN107344952A (zh) * 2016-05-04 2017-11-14 广东广山新材料股份有限公司 一种带炔基的磷腈化合物、环氧树脂组合物、塑封料以及复合金属基板
CN107871889A (zh) * 2016-09-23 2018-04-03 宁德时代新能源科技股份有限公司 电解液及二次电池
EP3442072A4 (en) * 2017-05-26 2019-02-13 Contemporary Amperex Technology Co., Limited LITHIUM-ION BATTERY AND ELECTROLYTE THEREOF
CN109802109A (zh) * 2018-12-29 2019-05-24 上海力信能源科技有限责任公司 一种预锂化电池硅基负极并同时形成sei膜的方法
CN110797573A (zh) * 2018-08-02 2020-02-14 Sk新技术株式会社 锂二次电池
CN111416152A (zh) * 2020-03-27 2020-07-14 宁德新能源科技有限公司 电化学装置及包括其的电子装置
CN111864270A (zh) * 2019-04-24 2020-10-30 微宏动力系统（湖州）有限公司 一种非水电解液及包含该电解液的锂离子二次电池
CN112968212A (zh) * 2019-12-13 2021-06-15 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 一种非水电解液及锂电池

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101894975B (zh) * 2004-12-16 2011-09-14 U芝加哥阿谷尼有限公司 具有稳定电极的长寿命的锂电池
CN102569890A (zh) * 2012-02-13 2012-07-11 东莞新能源科技有限公司 一种锂离子二次电池及其电解液
EP2573855A1 (en) * 2007-04-20 2013-03-27 Mitsubishi Chemical Corporation Nonaqueous electrolytes and nonaqueous-electrolyte secondary battery employing the same
CN103208653A (zh) * 2013-03-21 2013-07-17 东莞新能源科技有限公司 一种镍基阴极锂离子电池用电解液及锂离子电池

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101894975B (zh) * 2004-12-16 2011-09-14 U芝加哥阿谷尼有限公司 具有稳定电极的长寿命的锂电池
EP2573855A1 (en) * 2007-04-20 2013-03-27 Mitsubishi Chemical Corporation Nonaqueous electrolytes and nonaqueous-electrolyte secondary battery employing the same
CN102569890A (zh) * 2012-02-13 2012-07-11 东莞新能源科技有限公司 一种锂离子二次电池及其电解液
CN103208653A (zh) * 2013-03-21 2013-07-17 东莞新能源科技有限公司 一种镍基阴极锂离子电池用电解液及锂离子电池

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107078351B (zh) * 2014-09-26 2019-08-06 株式会社Lg化学 非水性电解液及包含所述非水性电解液的锂二次电池
CN107078351A (zh) * 2014-09-26 2017-08-18 株式会社Lg化学 非水性电解液及包含所述非水性电解液的锂二次电池
EP3016196A1 (en) * 2014-10-28 2016-05-04 Samsung SDI Co., Ltd. Electrolyte for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including the same
WO2016095116A1 (en) * 2014-12-17 2016-06-23 Basf Corporation Electrolyte compositions for rechargeable lithium ion batteries
JP2017112010A (ja) * 2015-12-17 2017-06-22 日本電気株式会社 リチウムイオン二次電池
CN107344952A (zh) * 2016-05-04 2017-11-14 广东广山新材料股份有限公司 一种带炔基的磷腈化合物、环氧树脂组合物、塑封料以及复合金属基板
CN107871889A (zh) * 2016-09-23 2018-04-03 宁德时代新能源科技股份有限公司 电解液及二次电池
EP3442072A4 (en) * 2017-05-26 2019-02-13 Contemporary Amperex Technology Co., Limited LITHIUM-ION BATTERY AND ELECTROLYTE THEREOF
US10826120B2 (en) 2017-05-26 2020-11-03 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Lithium-ion battery and its electrolyte
CN110797573A (zh) * 2018-08-02 2020-02-14 Sk新技术株式会社 锂二次电池
CN110797573B (zh) * 2018-08-02 2024-04-16 Sk新能源株式会社 锂二次电池
CN109802109A (zh) * 2018-12-29 2019-05-24 上海力信能源科技有限责任公司 一种预锂化电池硅基负极并同时形成sei膜的方法
CN109802109B (zh) * 2018-12-29 2023-06-23 利信(江苏)能源科技有限责任公司 一种预锂化电池硅基负极并同时形成sei膜的方法
CN111864270A (zh) * 2019-04-24 2020-10-30 微宏动力系统（湖州）有限公司 一种非水电解液及包含该电解液的锂离子二次电池
CN112968212A (zh) * 2019-12-13 2021-06-15 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 一种非水电解液及锂电池
CN111416152A (zh) * 2020-03-27 2020-07-14 宁德新能源科技有限公司 电化学装置及包括其的电子装置
CN114583277A (zh) * 2020-03-27 2022-06-03 宁德新能源科技有限公司 电化学装置及包括其的电子装置
EP4131546A4 (en) * 2020-03-27 2023-11-01 Ningde Amperex Technology Limited ELECTROCHEMICAL DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE THEREFROM
WO2021190388A1 (zh) * 2020-03-27 2021-09-30 宁德新能源科技有限公司 电化学装置及包括其的电子装置
CN114583277B (zh) * 2020-03-27 2024-06-21 宁德新能源科技有限公司 电化学装置及包括其的电子装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN103579667B (zh) 2017-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103579667A (zh) 锂离子电池
CN110943250B (zh) 电解液和含有电解液的锂离子电池
US10826123B2 (en) Lithium-ion battery electrolyte and lithium-ion battery
CN109088099B (zh) 一种兼顾高低温性能的磺酰类电解液添加剂及含该添加剂的电解液
US11764402B2 (en) Electrolytic solution for lithium secondary battery, and lithium secondary battery comprising same
KR101766568B1 (ko) 전지용 비수전해액, 신규 화합물, 고분자 전해질, 및 리튬 2차 전지
CN113659206A (zh) 一种高压实锂离子电池
CN105119014A (zh) 高电压电解液及高电压锂离子电池
KR101513086B1 (ko) 높은 열적안정성 및 넓은 전해창을 갖는 고전압 리튬이차전지용 전해액
CN105186034A (zh) 以碳酸丙烯酯为主溶剂的电解液及锂离子电池
CN109888384B (zh) 电解液和含有电解液的电池
CN111816908B (zh) 一种电解液添加剂及其电解液和锂金属电池
KR102525620B1 (ko) 이차전지용 전해액 및 이를 포함하는 이차전지
KR20180088908A (ko) 고에너지 리튬 이온 전지용 전해질 조성물을 위한 시아노알킬 술포닐플루오라이드
CN113809401B (zh) 锂离子电池非水电解液及其应用
CN105119013A (zh) 阻燃型锂离子电池电解液及锂离子电池
CN103618108B (zh) 锂离子电池及其电解液
CN110416611B (zh) 一种锂离子电池非水电解液及使用该电解液的锂离子电池
CN102790237B (zh) 含硼化合物的非水电解质溶液
CN104409771A (zh) 一种含有腈乙基氢氟醚的电解液及一种锂二次电池
CN112186253B (zh) 一种锂离子电池非水电解液以及锂离子电池
CN114122493B (zh) 锂离子电池非水电解液以及锂离子电池
CN111584930B (zh) 一种锂离子电池电解液及锂离子电池
KR102264048B1 (ko) 이차전지용 전해액 및 이를 포함하는 이차전지
CN115602923A (zh) 一种非水电解液及电池

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant