CN104332650A - 一种高镍三元正极材料体系锂离子电池的高压电解液 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高镍三元正极材料体系锂离子电池的高压电解液，所述高压电解液由有机溶剂、电解质锂盐、正极成膜添加剂、负极成膜添加剂及抗氧化添加剂组成，其中，正极成膜添加剂为甲烷二磺酸亚甲酯，负极成膜添加剂为氟代碳酸乙烯酯，抗氧化添加剂为三乙二醇甲醚硼酸酯，以高压电解液的总质量为基准，正极成膜添加剂的添加量为0.5~1%；负极成膜添加剂的添加量为2~5%，抗氧化添加剂的添加量为0.5~1%。本发明的高压电解液具有较好的耐氧化、耐高温及安全特性，保证电池具有较好的循环寿命；同时具有较高的电导率，能保证电池的高倍率及功率特性，还具有较高的安全性，能大大提高动力电池的安全性能。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池制备技术领域，尤其是涉及一种高镍三元正极材料体系锂离子电池的高压电解液。
背景技术
近年来，高能量密度锂离子电池受到越来越多的关注，虽然其中钴酸锂、三元材料、锰酸锂这三种体系的锂离子电池的充电电压最高已经达到4.5V，但是其能量密度依然不能满足电动汽车及其他高能量密度电子产品的需要。其中的三元材料（镍钴锰酸锂）提高镍的含量能大大提升材料的比容量，因此高镍三元材料必然是将来大型电池的一种理想材料。
但是高镍三元材料的充电电压较高(一般需要充到4.6V以上)，而常规碳酸酯溶剂与六氟磷酸锂组成的电解液体系在4.5V（vs.Li/Li+）以上时便会发生分解，从而造成整个电池体系性能的下降，特别是容量迅速衰减，因此研究适用于高镍三元正极材料体系锂离子电池的高压电解液具有重要意义。
申请公布号CN101908644A，申请公布日2010.12.08的中国专利公开了一种4.2V以上高电压下不易分解的锂离子电池电解液，其包含一种硫酸酯衍生物，所述的硫酸酯衍生物在电解液中所占的质量百分比为0.1%～10%。该电解液中添加的硫酸酯衍生物是一种负极成膜添加剂，不能在正极表面形成钝化膜，易导致正极材料在高压下会发生结构畸变，从而造成正极材料中的金属离子易在高温、高压下溶出，造成阻抗上升，使得电池的循环性能迅速下降，此外，该电解液的安全性能较差。
发明内容
本发明是为了解决现有技术的高压电解液易造成正极材料中的金属离子在高温、高压下溶出，造成阻抗上升，使得电池的循环性能迅速下降，同时安全性能较差的问题，提供了一种高镍三元正极材料体系锂离子电池的高压电解液，本发明的高压电解液具有较好的耐氧化、耐高温及安全特性，保证电池具有较好的循环寿命；同时具有较高的电导率，能保证电池的高倍率及功率特性，还具有较高的安全性，能大大提高动力电池的安全性能。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的一种锂离子电池高压电解液，所述高压电解液由有机溶剂、电解质锂盐、正极成膜添加剂、负极成膜添加剂及抗氧化添加剂组成，其中，正极成膜添加剂为甲烷二磺酸亚甲酯，负极成膜添加剂为氟代碳酸乙烯酯，抗氧化添加剂为三乙二醇甲醚硼酸酯，以高压电解液的总质量为基准，正极成膜添加剂的添加量为0.5~1%；负极成膜添加剂的添加量为2~5%，抗氧化添加剂的添加量为0.5~1%。本发明以氟代碳酸乙烯酯作为负极成膜添加剂，氟代碳酸乙烯酯不仅能有效抑制电解液的分解，并能在负极表面优先发生反应，快速形成稳定牢固的SEI膜，阻止电解液与电极材料进一步的反应，防止石墨电极的脱落，并提高电导率，进而提高电池的可逆容量、循环性能，此外，氟代碳酸乙烯酯还可以提高电解液的闪点，改善电池安全性；甲烷二磺酸亚甲酯具有较低的氧化电压，能优先于溶剂分子在正极表面快速形成一层电导率较高的正极导电膜（CEI），该膜可以隔绝电解液和正极表面的直接接触，减少正极表面过渡金属离子对电解液的催化分解，还能防止高温、高压下正极中金属离子的溶出，有效抑制阻抗上升，此外，由于该膜具有优良的导电性，能在保护正极材料不发生结构退化的前提下，避免电极材料的完全失活，从而避免电池容量的衰减；三乙二醇甲醚硼酸酯通常用作新型高档制动液原料，常用于生产制动液、液压油、传热流体、润滑油等，而本发明中加入三乙二醇甲醚硼酸酯后，意外发现在使用过程中不仅不影响电池的冲放电性能及循环性能，反而电解液的电化学窗口得到了提升，电化学窗口可达到5.8V（vs.Li/Li+） ，可提高电解液的抗氧化性；本发明还对正极成膜添加剂、负极成膜添加剂、抗氧化添加剂的添加量进行了严格限定，正极成膜添加剂及负极成膜添加剂的添加量过多过少，均不能得到优质的钝化膜，尤其是正极导电膜的厚度对导锂性能影响较大，因此必须严格控制正极成膜添加剂的加入量以形成较薄、低阻抗的正极导电膜，而抗氧化添加剂的添加量只有控制在0.5~1%的范围内，解液的电化学窗口才得到提升。
作为优选，所述有机溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸甲乙烯酯及碳酸二甲酯混合而成。不同的有机溶剂使用条件不同，与电池正负极相容性不同，本发明通过不断筛选、优化，选择碳酸乙烯酯、碳酸甲乙烯酯及碳酸二甲酯组成的混合溶剂作为有机溶剂，不仅保证锂盐在溶剂中有良好的溶解度和解离度，与正负电极的相容性好，粘度低，而且混合溶剂能在5.1V下仍保持稳定，混合溶剂的电化学窗口与单纯的碳酸乙烯酯、碳酸甲乙烯酯及碳酸二甲酯的电化学窗口相比得到了提升，电化学窗口提升的原理尚不清楚，可能是各有机溶剂发生了协同作用，此外，混合溶剂又能避免因氟代碳酸乙烯酯的加入而引起的电解液粘度高、电导率低，电池阻抗高的问题，从而保证电池具有较好的倍率、功率及循环性能。
作为优选，有机溶剂中，碳酸乙烯酯、碳酸甲乙烯酯及碳酸二甲酯的体积比为2~3：4~6：1~2。碳酸乙烯酯、碳酸甲乙烯酯及碳酸二甲酯的体积比为2~3：4~6：1~2，得到有机溶剂具有较高的介电常数和较低的黏度，综合性能佳，从而保证锂盐的溶解和较高的电导率以及低温性能。
作为优选，所述电解质锂盐为六氟磷酸锂。六氟磷酸锂易于取得，商业化应用最广，综合性能好，电导率高，且氧化稳定电位达到5.1V，有利于电解液电化学窗口的提升。
作为优选，高压电解液中，六氟磷酸锂摩尔浓度为0.9~1.2mol/L。锂盐的浓度增加会降低电解液的热稳定性，而锂盐浓度的减少则又会影响电解液的电导率，本发明中六氟磷酸锂的浓度限定在0.9~1.2mol/L，能同时保证电解液的热稳定性与电导率。
因此，本发明具有如下有益效果：
（1）通过甲烷二磺酸亚甲酯与氟代碳酸乙烯酯的协同作用，使得电解液具有较好的耐氧化、耐高温及安全特性；
（2）添加有三乙二醇甲醚硼酸酯后，意外发现在使用过程中不仅不影响电池的充放电性能及循环性能，反而使得电解液的电化学窗口得到了提升，电化学窗口可达到5.8V（vs.Li/Li+） ，可提高电解液的抗氧化性；
（3）有机溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸甲乙烯酯及碳酸二甲酯混合而成，不仅保证锂盐在溶剂中有良好的溶解度和解离度，与正负电极的相容性好，粘度低，而且电化学窗口相比得到了提升，还能避免因氟代碳酸乙烯酯的加入而引起的电解液粘度高、电导率低，电池阻抗高的问题，从而保证电池具有较好的倍率、功率及循环性能。
附图说明
图1是实施例1及对比例的电解液制备的高镍三元正极材料体系锂离子电池在60℃，1C/1C，2.5~5.0V条件下循环性能测试对比图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明做进一步的描述。
在本发明中，若非特指，所有百分比均为重量单位，所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。
实施例1
将甲烷二磺酸亚甲酯、氟代碳酸乙烯酯、三乙二醇甲醚硼酸酯、六氟磷酸锂与有机溶剂混合均匀即得到高镍三元正极材料体系锂离子电池的高压电解液，以高压电解液的总质量为基准，甲烷二磺酸亚甲酯的添加量为0.5%，氟代碳酸乙烯酯的添加量为5%，三乙二醇甲醚硼酸酯的添加量为0.5%，有机溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸甲乙烯酯及碳酸二甲酯按体积比2：4：1混合而成，高压电解液中六氟磷酸锂摩尔浓度为0.9mol/L。
实施例2
将甲烷二磺酸亚甲酯、氟代碳酸乙烯酯、三乙二醇甲醚硼酸酯、六氟磷酸锂与有机溶剂混合均匀即得到高镍三元正极材料体系锂离子电池的高压电解液，以高压电解液的总质量为基准，甲烷二磺酸亚甲酯的添加量为0.7%，氟代碳酸乙烯酯的添加量为3%，三乙二醇甲醚硼酸酯的添加量为0.6%，有机溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸甲乙烯酯及碳酸二甲酯按体积比3：6：2混合而成，高压电解液中六氟磷酸锂摩尔浓度为1mol/L。
实施例3
将甲烷二磺酸亚甲酯、氟代碳酸乙烯酯、三乙二醇甲醚硼酸酯、六氟磷酸锂与有机溶剂混合均匀即得到高镍三元正极材料体系锂离子电池的高压电解液，以高压电解液的总质量为基准，甲烷二磺酸亚甲酯的添加量为1%，氟代碳酸乙烯酯的添加量为2%，三乙二醇甲醚硼酸酯的添加量为1%，有机溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸甲乙烯酯及碳酸二甲酯按体积比5：10：3混合而成，高压电解液中六氟磷酸锂摩尔浓度为1.2mol/L。
实施例4
将甲烷二磺酸亚甲酯、氟代碳酸乙烯酯、三乙二醇甲醚硼酸酯、六氟磷酸锂与有机溶剂混合均匀即得到高镍三元正极材料体系锂离子电池的高压电解液，以高压电解液的总质量为基准，甲烷二磺酸亚甲酯的添加量为0.5 %，氟代碳酸乙烯酯的添加量为3%，三乙二醇甲醚硼酸酯的添加量为1%，有机溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸甲乙烯酯及碳酸二甲酯按体积比2：5：1混合而成，高压电解液中六氟磷酸锂摩尔浓度为1mol/L。
实施例5
将甲烷二磺酸亚甲酯、氟代碳酸乙烯酯、三乙二醇甲醚硼酸酯、六氟磷酸锂与有机溶剂混合均匀即得到高镍三元正极材料体系锂离子电池的高压电解液，以高压电解液的总质量为基准，甲烷二磺酸亚甲酯的添加量为0.6 %，氟代碳酸乙烯酯的添加量为5%，三乙二醇甲醚硼酸酯的添加量为0.7%，有机溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸甲乙烯酯及碳酸二甲酯按体积比1：3：1混合而成，高压电解液中六氟磷酸锂摩尔浓度为0.9mol/L。
实施例6
将甲烷二磺酸亚甲酯、氟代碳酸乙烯酯、三乙二醇甲醚硼酸酯、六氟磷酸锂与有机溶剂混合均匀即得到高镍三元正极材料体系锂离子电池的高压电解液，以高压电解液的总质量为基准，甲烷二磺酸亚甲酯的添加量为1 %，氟代碳酸乙烯酯的添加量为2%，三乙二醇甲醚硼酸酯的添加量为0.5%，有机溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸甲乙烯酯及碳酸二甲酯按体积比6：8：3混合而成，高压电解液中六氟磷酸锂摩尔浓度为1.2mol/L。
对比例
以常用的电解液LiPF6/EC+DMC作为对比例，电解液中添加有负极成膜添加剂碳酸亚乙烯酯，其中，LiPF6的摩尔浓度为1.2 mol/L，碳酸乙烯酯与碳酸二甲酯的体积比为2：3，以电解液的总质量为基准，碳酸亚乙烯酯的添加量为2.5%。
将实施例1的高压电解液与对比例的电解液分别注入到以LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2为正极活性物质，容量为30Ah的电池中，在60℃，1C/1C，2.5~5.0V的条件下进行循环性能测试，得到循环性能对比图如图1所示。
从图1可以明显看出，对比例的电池容量衰减迅速，实施例1的电池循环稳定，具有明显的优势，而说明本发明的高压电解液具有较好的耐氧化、耐高温性能。
将上述得到的以LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2为正极活性物质的电池分别进行针刺安全测试，其中，实施例1的高压电解液制得的电池池针刺不起火，不爆炸，通过针刺安全测试，而对比例的电池针刺冒烟、起火，未通过针刺安全测试，这说明实施例1高压电解液具有较好的安全性能。
本发明其他实施例中高压电解液与对比例的电解液所制成的高镍三元正极材料体系锂离子电池在55℃，1C，2.5~5.0V的条件下的循环性能对比图均与图1类似，进行针刺安全测试的结果均与实施例1及对比例的结果相同，故不在此一一罗列与赘述。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (5)
1. 一种高镍三元正极材料体系锂离子电池的高压电解液，其特征在于，所述高压电解液由有机溶剂、电解质锂盐、正极成膜添加剂、负极成膜添加剂及抗氧化添加剂组成，其中，正极成膜添加剂为甲烷二磺酸亚甲酯，负极成膜添加剂为氟代碳酸乙烯酯，抗氧化添加剂为三乙二醇甲醚硼酸酯，以高压电解液的总质量为基准，正极成膜添加剂的添加量为0.5~1 %；负极成膜添加剂的添加量为2~5%，抗氧化添加剂的添加量为0.5~1%。
2. 根据权利要求1所述的一种高镍三元正极材料体系锂离子电池的高压电解液，其特征在于，所述有机溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸甲乙烯酯及碳酸二甲酯混合而成。
3. 根据权利要求2所述的一种高镍三元正极材料体系锂离子电池的高压电解液，其特征在于，有机溶剂中，碳酸乙烯酯、碳酸甲乙烯酯及碳酸二甲酯的体积比为2~3：4~6：1~2。
4. 根据权利要求1所述的一种高镍三元正极材料体系锂离子电池的高压电解液，其特征在于，所述电解质锂盐为六氟磷酸锂。
5. 根据权利要求4所述的一种高镍三元正极材料体系锂离子电池的高压电解液，其特征在于，高压电解液中，六氟磷酸锂摩尔浓度为0.9~1.2mol/L。
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Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106410279A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-02-15 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种电解液及二次电池 |
| CN106505249A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-03-15 | 东莞市杉杉电池材料有限公司 | 一种锂离子电池电解液及含该电解液的锂离子电池 |
| CN106532106A (zh) * | 2016-12-21 | 2017-03-22 | 远东福斯特新能源有限公司 | 锂离子电池及电解液及其制备方法 |
| CN106784589A (zh) * | 2016-12-08 | 2017-05-31 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种二次电池及注液方法 |
| CN106848400A (zh) * | 2017-01-11 | 2017-06-13 | 长兴天晟能源科技有限公司 | 一种高安全锂离子电池用电解液及锂离子电池 |
| CN107749494A (zh) * | 2016-11-15 | 2018-03-02 | 万向二三股份公司 | 一种可构造双层正极表面膜的锂离子电池高压电解液 |
| CN107919499A (zh) * | 2016-10-06 | 2018-04-17 | 三星电子株式会社 | 包括二磺酸酯添加剂的锂二次电池和制备其的方法 |
| CN107978794A (zh) * | 2017-12-01 | 2018-05-01 | 广东天劲新能源科技股份有限公司 | 三元锂电池电解液及耐高温高容量高安全的锂电池电芯 |
| CN110148774A (zh) * | 2019-04-24 | 2019-08-20 | 东莞东阳光科研发有限公司 | 高镍三元正极材料体系电池用电解液及锂离子电池 |
| CN111769326A (zh) * | 2020-06-18 | 2020-10-13 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种三元正极材料锂离子电池电解液 |
| CN114497442A (zh) * | 2022-01-17 | 2022-05-13 | 东莞新能安科技有限公司 | 电化学装置和电子装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109326824B (zh) * | 2017-07-31 | 2020-04-21 | 深圳新宙邦科技股份有限公司 | 锂离子电池非水电解液及锂离子电池 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1463143A2 (en) * | 2003-03-24 | 2004-09-29 | Samsung SDI Co., Ltd. | A non-aqoeous electrolyte and a lithium secondary battery comprising the same |
| EP2036899A1 (en) * | 2006-06-19 | 2009-03-18 | Wako Pure Chemical Industries, Ltd. | Method for producing cyclic disulfonic acid ester |
| CN101908644A (zh) * | 2010-07-12 | 2010-12-08 | 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 | 4.2v以上高电压下不易分解的锂离子电池电解液 |
-
2013
- 2013-07-22 CN CN201310308133.0A patent/CN104332650B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1463143A2 (en) * | 2003-03-24 | 2004-09-29 | Samsung SDI Co., Ltd. | A non-aqoeous electrolyte and a lithium secondary battery comprising the same |
| EP2036899A1 (en) * | 2006-06-19 | 2009-03-18 | Wako Pure Chemical Industries, Ltd. | Method for producing cyclic disulfonic acid ester |
| CN101908644A (zh) * | 2010-07-12 | 2010-12-08 | 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 | 4.2v以上高电压下不易分解的锂离子电池电解液 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| N. KASKHEDIKAR等: "Nanocomposites based on borate esters as improved lithium-ion electrolytes", 《JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY》 * |
| NAM-SOON CHOI等: "Effect of tris(methoxy diethylene glycol) borate on ionic conductivity and electrochemical stability of ethylene carbonate-based electrolyte", 《ELECTROCHIMICA ACTA》 * |
| NAM-SOON CHOI等: "Protective layer with oligo(ethylene glycol) borate anion receptor for lithium metal electrode stabilization", 《ELECTROCHEMISTRY COMMUNICATIONS》 * |
| XIAOXI ZUO等: "Methylene Methanedisulfonate as an Electrolyte Additive for Improving the Cycling Performance of LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/Graphite Batteries at 4.4 V Charge Cutoff Voltage", 《ECS ELECTROCHEMISTRY LETTERS》 * |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107919499A (zh) * | 2016-10-06 | 2018-04-17 | 三星电子株式会社 | 包括二磺酸酯添加剂的锂二次电池和制备其的方法 |
| CN107749494A (zh) * | 2016-11-15 | 2018-03-02 | 万向二三股份公司 | 一种可构造双层正极表面膜的锂离子电池高压电解液 |
| WO2018099091A1 (zh) * | 2016-11-30 | 2018-06-07 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种电解液及二次电池 |
| CN106410279A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-02-15 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种电解液及二次电池 |
| CN106784589A (zh) * | 2016-12-08 | 2017-05-31 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种二次电池及注液方法 |
| WO2018103335A1 (zh) * | 2016-12-08 | 2018-06-14 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种二次电池及注液方法 |
| CN106505249A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-03-15 | 东莞市杉杉电池材料有限公司 | 一种锂离子电池电解液及含该电解液的锂离子电池 |
| CN106505249B (zh) * | 2016-12-15 | 2021-01-05 | 东莞市杉杉电池材料有限公司 | 一种锂离子电池电解液及含该电解液的锂离子电池 |
| CN106532106A (zh) * | 2016-12-21 | 2017-03-22 | 远东福斯特新能源有限公司 | 锂离子电池及电解液及其制备方法 |
| CN106848400A (zh) * | 2017-01-11 | 2017-06-13 | 长兴天晟能源科技有限公司 | 一种高安全锂离子电池用电解液及锂离子电池 |
| CN107978794A (zh) * | 2017-12-01 | 2018-05-01 | 广东天劲新能源科技股份有限公司 | 三元锂电池电解液及耐高温高容量高安全的锂电池电芯 |
| CN110148774A (zh) * | 2019-04-24 | 2019-08-20 | 东莞东阳光科研发有限公司 | 高镍三元正极材料体系电池用电解液及锂离子电池 |
| CN111769326A (zh) * | 2020-06-18 | 2020-10-13 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种三元正极材料锂离子电池电解液 |
| CN114497442A (zh) * | 2022-01-17 | 2022-05-13 | 东莞新能安科技有限公司 | 电化学装置和电子装置 |
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| Publication number | Publication date |
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