CN104505534A - 一种高压电解液及包含该电解液的锂离子电池 - Google Patents

一种高压电解液及包含该电解液的锂离子电池 Download PDF

Info

Publication number
CN104505534A
CN104505534A CN201410467765.6A CN201410467765A CN104505534A CN 104505534 A CN104505534 A CN 104505534A CN 201410467765 A CN201410467765 A CN 201410467765A CN 104505534 A CN104505534 A CN 104505534A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrolyte
carbonate
electrolyte solution
ion battery
lithium ion
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.)
Pending
Application number
CN201410467765.6A
Other languages
English (en)
Inventor
颜雪冬
曹长河
潘美姿
马兴立
刘旭
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.)
NINGBO VEKEN BATTERY CO Ltd
Original Assignee
NINGBO VEKEN BATTERY CO 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 NINGBO VEKEN BATTERY CO Ltd filed Critical NINGBO VEKEN BATTERY CO Ltd
Priority to CN201410467765.6A priority Critical patent/CN104505534A/zh
Publication of CN104505534A publication Critical patent/CN104505534A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • H01M10/056—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
    • 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
    • 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)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明涉及一种高压电解液及包含该电解液的锂离子电池，包括锂盐与非水有机溶剂，所述高压电解液还包括添加剂，所述添加剂由六甲基二硅胺烷、八甲基环四硅氧烷、维生素E及氯代碳酸乙烯酯组成。通过在锂离子电池电解液中添加氯代溶剂，能够大大提高电解液的耐电压性能，在高压下不易分解，而八甲基环四硅氧烷可以有效清除电解液体系中及游离到正极表面的腐蚀性物质，六甲基二硅胺烷的加入在充放电过程会吸附的铅电极表面，相当于提高氢的析出电位，可以减少氢的析出；锂离子电池在高温状态下储存，容量保持率与容量恢复率高，循环性能优良。

Description

一种高压电解液及包含该电解液的锂离子电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种提高锂离子电池高压性能的高压电解液及包含该电解液的锂离子电池。
背景技术
锂离子电池由于能量密度大、工作电压高、循环长寿命长、高功率、环境友好等优点，成为目前新能源领域研究的热点。随着锂离子电池的迅猛发展以及电动汽车对大容量锂离子电池的需求，迫切需要开发具有高安全性、高容量、高功率，长寿命及环保的锂离电池。锂离子电池具有工作电压高、比容量高、循环寿命长，价格低廉及环境友好等优点，逐渐在锂离子电池市场占据主导地位。
电解液作为电池的重要组成部分，在锂离子电池的正、负极之间起着输送锂离子的作用，号称锂离子电池的“血液”。它对电池的比容量、工作温度范围、循环效率和安全性能等至关重要的作用；选择合适的电解液是获得高能量密度、长循环寿命和安全性良好的锂离子二次电池的关键，因此在开发出满足锂离子电池需求的电解液非常重要；目前锂离子电池存在高温下容量损失迅速，循环性能差，不能满足锂离子电池经常处于高温(大于45℃)条件下工作的需要；为满足上述需求，开发满足锂离子电池在高温条件下工作的电解液，高温电解液的开发倾向于优化溶剂的组成及加入合适的添加剂，从而提高电解液的高压下、耐氧化、耐高温性能，提高锂离子电池在高压下的循环性能。
中国专利公布号CN 102324563A，公布日2012年1月18日，名称为锂离子电池电解液及锂离子电池，该申请案公开了锂离子电池电解液以及使用该电解液的锂离子电池，所述电解液各组分重量份分别为：锂盐10份，有机溶剂55-80份，添加剂0.4-2份；其中锂盐为六氟磷酸锂，有机溶剂为乙烯碳酸酯和二乙基碳酸酯，添加剂包括六甲基二硅胺烷。其不足之处在于，锂离子电池在高温环境下容量损失迅速，循环性能差。
发明内容
本发明的目的在于为了解决现有锂离子电池在高温环境下容量损失迅速，循环性能差的缺陷而提供一种有利于提高锂离子电池高压性能的高压电解液。
为了实现上述目地，本发明采用以下技术方案：
一种高压电解液，包括锂盐与非水有机溶剂，所述高压电解液还包括添加剂，所述添加剂由以下以电解液总重量为基准的成分组成：5-6.5％的六甲基二硅胺烷、0.5-3.5％的八甲基环四硅氧烷、3-5.2％的维生素E及0.3-10％的氯代碳酸乙烯酯。在本技术方案中，六甲基二硅胺烷的加入在充放电过程会吸附的铅电极表面，氢离子不容易获得电子而生成中性的氢分子，相当于提高氢的析出电位，可以减少氢的析出。在较大倍率放电条件下，其在电解液中的作用是加快了液相传质过程，有效地改善放电终期离子的导电能力，有利于活性物质的进一步利用和电池容量的增加。
维生素E的加入可以让电解液在储存环境恶劣的情况下，仍然保持其优异的稳定性。
添加八甲基环四硅氧烷可以有效清除电解液体系中及游离到正极表面的腐蚀性物质，添加的八甲基环四硅氧烷能够在化成过程中在正极界面上形成致密的SEI膜，从而起到保护正极活性物质组分的作用，从而显著提高含有该电解液的锂离子电池在高电压下的高温循环性能。
作为优选，电解质为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂或LiAsF6中的一种，电解液中电解质的浓度为1.7-2.35mol/L。
作为优选，所述非水溶剂选自环状碳酸酯、链状碳酸酯或上述两种化合物的混合物。
作为优选，所述环状碳酸酯类化合物选自碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯和碳酸亚丁酯。
作为优选，所述链状碳酸酯类化合物选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲基乙基酯。
作为优选，所述高压电解液是由以下步骤制得：将锂盐在磁场效应下溶于非水有机溶剂，搅拌0.5-3h，加入氯代碳酸乙烯酯、八甲基环四硅氧烷与六甲基二硅胺烷，室温下超声振动4-6h，最后加入维生素E，在-4℃-5℃下超声振动3-4.5h，得到高压电解液。
作为优选，超声振动的频率为45-55Hz。
作为优选，磁场的强度为2100-3200GS。
一种锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液和外包装，所述的正极片、负极片分别由正、负集流体和涂覆在正、负极集流体上的正、负极材料组成，所述电解液本发明所述的高压电解液。
本发明的有益效果是
1)通过在锂离子电池电解液中添加氯代溶剂，能够大大提高电解液的耐电压性能，在高压下不易分解，而八甲基环四硅氧烷可以有效清除电解液体系中及游离到正极表面的腐蚀性物质，六甲基二硅胺烷的加入在充放电过程会吸附的铅电极表面，相当于提高氢的析出电位，可以减少氢的析出；
2)锂离子电池在高温状态下储存，容量保持率与容量恢复率高，循环性能优良。
具体实施方式
以下通过具体实施例，对本发明作进一步的解释：
本发明所用原料为市售产品。
实施例1
高压电解液是由以下步骤制得：将六氟磷酸锂在磁场效应下溶于碳酸亚乙烯酯，搅拌0.5h，加入氯代碳酸乙烯酯、八甲基环四硅氧烷与六甲基二硅胺烷，室温下超声振动4h，最后加入维生素E，在-4℃下超声振动3h，得到高压电解液；其中，电解液中电解质的浓度为1.7mol/L，超声振动的频率为45Hz，磁场的强度为2100GS，以电解液总重量为基准，添加剂的加入量为：5％的六甲基二硅胺烷、0.5％的八甲基环四硅氧烷、3％的维生素E及0.3％的氯代碳酸乙烯酯。
实施例2
高压电解液是由以下步骤制得：将四氟硼酸锂在磁场效应下溶于γ-丁内酯与碳酸二丙酯的混合液中，γ-丁内酯与碳酸二丙酯的体积比为2：1，搅拌2h，加入氯代碳酸乙烯酯、八甲基环四硅氧烷与六甲基二硅胺烷，室温下超声振动5h，最后加入维生素E，在0℃下超声振动4h，得到高压电解液；其中，电解液中电解质的浓度为2.12mol/L，超声振动的频率为50Hz，磁场的强度为2600GS，以电解液总重量为基准，添加剂的加入量为：5.5％的六甲基二硅胺烷、2.4％的八甲基环四硅氧烷、4.1％的维生素E及5％的氯代碳酸乙烯酯。
实施例3
高压电解液是由以下步骤制得：将LiAsF6在磁场效应下溶于碳酸二乙酯，搅拌3h，加入氯代碳酸乙烯酯、八甲基环四硅氧烷与六甲基二硅胺烷，室温下超声振动6h，最后加入维生素E，在5℃下超声振动4.5h，得到高压电解液；其中，电解液中电解质的浓度为2.35mol/L，超声振动的频率为55Hz，磁场的强度为3200GS，以电解液总重量为基准，添加剂的加入量为：6.5％的六甲基二硅胺烷、3.5％的八甲基环四硅氧烷、5.2％的维生素E及10％的氯代碳酸乙烯酯。
对比例1，与实施例1不同的是，该对比例提供的锂离子电池用电解液不含有六甲基二硅胺烷、八甲基环四硅氧烷、维生素E及氯代碳酸乙烯酯，其余同实施例1。
采用实施例1-3制备的高压电解液与对比例1制备的电解液制备成容量为10Ah的锂离子电池，进行60℃存储数据测试，测试结果见表1。
表1、测试结果
电池编号 初始容量D0 保持容量D1 恢复容量D2 容量保持率D1/D0(％) 容量恢复率D2/D0(％)
实施例1 11309.33 10711.23 10850.53 94.71 95.93
实施例2 11223.35 10566.5 10706.55 94.15 95.2
实施例3 11220.9 10627.7 10737.7 94.72 95.49
对比例1 11351.4 9034.1 9045.4 77.59 77.68
从表1可以看出，采用本发明的电解液所制得的锂离子电池，容量保持率大于94％，容量恢复率大于95％，在高温状态下储存，容量保持率与容量恢复率高。

Claims (9)

1.一种高压电解液，包括锂盐与非水有机溶剂，其特征在于，所述高压电解液还包括添加剂，所述添加剂由以下以电解液总重量为基准的成分组成：5-6.5％的六甲基二硅胺烷、0.5-3.5％的八甲基环四硅氧烷、3-5.2％的维生素E及0.3-10％的氯代碳酸乙烯酯。
2.根据权利要求1所述的一种高压电解液，其特征在于，电解质为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂或LiAsF6中的一种，电解液中电解质的浓度为1.7-2.35mol/L。
3.根据权利要求1所述的一种高压电解液，其特征在于，所述非水溶剂选自环状碳酸酯、链状碳酸酯或上述两种化合物的混合物。
4.根据权利要求3所述的一种高压电解液，其特征在于，所述环状碳酸酯类化合物选自碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯和碳酸亚丁酯。
5.根据权利要求3所述的一种高压电解液，其特征在于，所述链状碳酸酯类化合物选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲基乙基酯。
6.根据权利要求1所述的一种高压电解液，其特征在于，所述高压电解液是由以下步骤制得：将锂盐在磁场效应下溶于非水有机溶剂，搅拌0.5-3h，加入氯代碳酸乙烯酯、八甲基环四硅氧烷与六甲基二硅胺烷，室温下超声振动4-6h，最后加入维生素E，在-4℃-5℃下超声振动3-4.5h，得到高压电解液。
7.根据权利要求6所述的一种高液电解液，其特征在于，超声振动的频率为45-55Hz。
8.根据权利要求6所述的一种高液电解液，其特征在于，磁场的强度为2100-3200GS。
9.一种锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液和外包装，所述的正极片、负极片分别由正、负集流体和涂覆在正、负极集流体上的正、负极材料组成，其特征在于，所述电解液为权利要求1-8中任意一项所述的电解液。
CN201410467765.6A 2014-09-15 2014-09-15 一种高压电解液及包含该电解液的锂离子电池 Pending CN104505534A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410467765.6A CN104505534A (zh) 2014-09-15 2014-09-15 一种高压电解液及包含该电解液的锂离子电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410467765.6A CN104505534A (zh) 2014-09-15 2014-09-15 一种高压电解液及包含该电解液的锂离子电池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104505534A true CN104505534A (zh) 2015-04-08

Family

ID=52947269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410467765.6A Pending CN104505534A (zh) 2014-09-15 2014-09-15 一种高压电解液及包含该电解液的锂离子电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104505534A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105098239A (zh) * 2015-04-29 2015-11-25 宁波职业技术学院 一种石墨烯锂离子电池电解液
CN107293792A (zh) * 2017-08-21 2017-10-24 宁波诺丁汉大学 一种非水电解液及高镍三元正极材料电池
CN107749488A (zh) * 2016-11-28 2018-03-02 万向二三股份公司 一种水系正极的锂电池及其制备方法
CN109004279A (zh) * 2018-07-18 2018-12-14 石家庄圣泰化工有限公司 环状硅酸酯化合物于电池电解液中的应用
CN110419134A (zh) * 2017-09-26 2019-11-05 Tdk株式会社 锂离子二次电池用非水电解液及使用其的锂离子二次电池
WO2024139581A1 (zh) * 2022-12-28 2024-07-04 珠海冠宇电池股份有限公司 一种电池

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101540419A (zh) * 2009-04-28 2009-09-23 广州天赐高新材料股份有限公司 一种锰酸锂动力电池用电解液
CN102931434A (zh) * 2005-10-20 2013-02-13 三菱化学株式会社 锂二次电池以及其中使用的非水电解液
CN103000946A (zh) * 2013-01-07 2013-03-27 东莞市凯欣电池材料有限公司 一种提高锂离子电池电解液稳定性的方法及用该方法制备的锂离子电池电解液
CN103715458A (zh) * 2013-10-23 2014-04-09 江西优锂新材股份有限公司 一种锰酸锂动力电池高温用电解液的制备方法
CN103825047A (zh) * 2014-02-19 2014-05-28 深圳新宙邦科技股份有限公司 一种用于锂离子电池的电解液

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102931434A (zh) * 2005-10-20 2013-02-13 三菱化学株式会社 锂二次电池以及其中使用的非水电解液
CN101540419A (zh) * 2009-04-28 2009-09-23 广州天赐高新材料股份有限公司 一种锰酸锂动力电池用电解液
CN103000946A (zh) * 2013-01-07 2013-03-27 东莞市凯欣电池材料有限公司 一种提高锂离子电池电解液稳定性的方法及用该方法制备的锂离子电池电解液
CN103715458A (zh) * 2013-10-23 2014-04-09 江西优锂新材股份有限公司 一种锰酸锂动力电池高温用电解液的制备方法
CN103825047A (zh) * 2014-02-19 2014-05-28 深圳新宙邦科技股份有限公司 一种用于锂离子电池的电解液

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105098239A (zh) * 2015-04-29 2015-11-25 宁波职业技术学院 一种石墨烯锂离子电池电解液
CN107749488A (zh) * 2016-11-28 2018-03-02 万向二三股份公司 一种水系正极的锂电池及其制备方法
CN107293792A (zh) * 2017-08-21 2017-10-24 宁波诺丁汉大学 一种非水电解液及高镍三元正极材料电池
CN110419134A (zh) * 2017-09-26 2019-11-05 Tdk株式会社 锂离子二次电池用非水电解液及使用其的锂离子二次电池
CN109004279A (zh) * 2018-07-18 2018-12-14 石家庄圣泰化工有限公司 环状硅酸酯化合物于电池电解液中的应用
WO2024139581A1 (zh) * 2022-12-28 2024-07-04 珠海冠宇电池股份有限公司 一种电池

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103682443B (zh) 一种含双氟磺酰基亚胺锂的锂离子电池电解液
CN104505534A (zh) 一种高压电解液及包含该电解液的锂离子电池
CN110336078A (zh) 一种硅基负极电解液及锂离子动力电池
CN108767310A (zh) 一种锂离子电池电解液、锂离子电池
CN105576283A (zh) 一种兼顾高低温性能的高电压电解液及使用该电解液的锂离子电池
CN105428719A (zh) 高电压宽温锂离子电池电解液及其制备方法及应用
CN104282939B (zh) 一种锂离子电池高压电解液
CN106159329B (zh) 一种钛酸锂电池电解液及钛酸锂电池
CN105261791A (zh) 一种超高温型高电压锂离子电池电解液及使用该电解液的锂离子电池
CN105098239A (zh) 一种石墨烯锂离子电池电解液
CN105655633A (zh) 一种适用于钛酸锂电池的锂离子电池电解液
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
CN103985905A (zh) 一种以碳酸丙烯酯为主溶剂的电解液
JP2012244171A (ja) リチウムイオンキャパシタ用電解液及びそれを含むリチウムイオンキャパシタ
CN103633370A (zh) 钛酸锂电池非水电解液及钛酸锂电池
CN108063280A (zh) 锂离子电池电解液
CN108390098A (zh) 一种高电压锂离子电池电解液及高电压锂离子电池
CN104752770A (zh) 一种用于锂离子电池的高电压电解液的制备方法
CN109961956A (zh) 一种高压石墨烯基水系锂离子电容器用电解液
CN106340670A (zh) 非水电解液及锂离子电池
CN104409771B (zh) 一种含有腈乙基氢氟醚的电解液及一种锂二次电池
CN109980283A (zh) 锂离子电池电解液及含有该电解液的锂离子电池
CN103427117A (zh) 一种锂离子动力电池的电解液及应用
CN105161765A (zh) 一种锂离子动力电池电解液
CN103107364B (zh) 一种低温型锂离子电池电解液及锂离子电池

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20150408

RJ01 Rejection of invention patent application after publication