CN104953177A - 一种高温型锂电池电解液 - Google Patents

一种高温型锂电池电解液 Download PDF

Info

Publication number
CN104953177A
CN104953177A CN201410116478.0A CN201410116478A CN104953177A CN 104953177 A CN104953177 A CN 104953177A CN 201410116478 A CN201410116478 A CN 201410116478A CN 104953177 A CN104953177 A CN 104953177A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrolyte
carbonate
lithium
organic solvent
spdn
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
CN201410116478.0A
Other languages
English (en)
Inventor
吴茂祥
黄韬
王文国
潘荧
方桂煌
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.)
Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS
Original Assignee
Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS
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 Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS filed Critical Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS
Priority to CN201410116478.0A priority Critical patent/CN104953177A/zh
Publication of CN104953177A publication Critical patent/CN104953177A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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

本发明提供了一种高温型锂电池电解液。该高温型锂电池电解液包括非水有机溶剂、锂盐和电解液添加剂。该电解液添加剂为硫酰基二丙腈，其特征在于含有两个端氰基和一个砜基，其用量基于电解液总重量的0.3wt%到5wt%。该电解液能有效改善锂电池在高温（55℃）环境下的循环性能。

Description

一种高温型锂电池电解液
技术领域
本发明涉及一种高温型锂电池电解液，能够有效改善锂电池高温条件下的循环性能。
背景技术
锂离子二次电池由于具备高能量密度、无记忆效应、无污染等突出优势，成为最受青睐的二次电池。经过多年的发展，锂离子电池已在移动电话、笔记本电脑、数码相机等便携式电子设备上得到广泛应用。但迄今为止，锂离子电池在性能上还不能完全满足动力锂离子电池的要求，尤其是其高温循环稳定性，在较高的环境温度下(>50℃)电池容量快速衰减，特别是以尖晶石LiMn2O4作为正极材料的锂离子电池。电解液作为锂离子电池的关键材料之一，对电池的性能和成本有着重要的影响。已有研究者采用各种添加剂来改善锰酸锂电池的高温循环性能，如Electrochem.Solid-State Lett.5(2002)A248.采用tris(pentafluorophenyl)borane(TPFPB)；Electrochim.Acta55(2010)2073.采用fluoroethylene carbonate(FEC)；J.Power Sources189(2009)685.采用heptamethyldisilazane；J.Power Sources221(2013)90.采用tris(trimethylsilyl)borate(TMSB)；日本专利JP2008192488-A采用MMDS。
本发明拟通过使用一种新型添加剂改善电池的电解液来提高锂离子电池的高温循环稳定性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有改善锂电池高温条件下循环性能的电解液。
本发明通过如下技术方案实现：
一种高温型电解液，其特征在于，所述电解液包含0.3wt%到5wt%的硫酰基二丙腈（“SPDN”）。
根据本发明，所述SPDN的含量优选为0.5～2wt％，所述SPDN用作电解液添加剂。
根据本发明，所述电解液还包括非水有机溶剂、锂盐。
优选地，锂盐的浓度为1mol/L，但没有特别限制。
根据本发明，所述电解液用于锂电池高温循环。
根据本发明，所述硫酰基二丙腈具有如下的分子结构：
根据本发明，所述高温电解液由以下成份组成，a)非水有机溶剂；b)电解质锂盐；c)电解液添加剂，其中，电解液添加剂具有如下的分子结构：
根据本发明，本发明所述的非水有机溶剂至少含有链状碳酸酯和环状碳酸酯。优选地，链状碳酸酯选自碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸甲乙酯（EMC）、碳酸甲丙酯。所述环状碳酸酯选自碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸丁烯酯。
本发明中，所述非水有机溶剂优选上述链状碳酸酯和环状碳酸酯中的两种或两种以上的组合，所用的链状碳酸酯和环状碳酸酯相互之间的比例没有特别的限制。
根据本发明，所述电解质锂盐没有特别限制，可用LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4，LiBOB等一般非水电解质二次电池所用的电解质锂盐。可以单独使用也可以两种以上混合使用。对电解质锂盐的用量也没有特别的限制。
根据本发明，所述硫酰基二丙腈的浓度没有特别限制，使用含锰酸锂活性材料作为正极的二次电池时，以0.5wt%～5.0wt%为好，不足0.5wt%时，电极表面不能形成足够的SEI膜，循环周期特性改善的效果小。超过5.0wt%时，阻抗就上升，循环周期特性也随着恶化。
一种锂离子电池，其特征在于，包含上述本发明的电解液。
根据本发明的锂离子电池，其特征在于，使用LiCoO2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiNi0.5Mn1.5O4、LiFePO4、LiMn2O4作为正极材料，优选使用LiMn2O4。另外，本发明可使用如LiCoO2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiNi0.5Mn1.5O4、LiFePO4、LiMn2O4等复合氧化物作为正极材料，特别适用于LiMn2O4。
本发明还提供上述的高温电解液在锂离子电池中的应用。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：本发明得到了一种具有良好高温循环性能的锂电池电解液，此电解液中含有硫酰基二丙腈添加剂，在电解液中加入硫酰基二丙腈能够有效提高锂电池高温（55℃）循环性能，由实施例可见，其第200次循环相对初始值的容量保持率相对于现有技术不添加SPDN增加20%以上。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明进行详细说明。但本领域技术人员了解，下述实施例不是对本发明保护范围的限制，任何在本发明基础上做出的改进和变化，都在本发明的保护范围之内。
实施例1：
正极活性物质为LiMn2O4，将LiMn2O4、粘合剂PVDF、导电剂super P按质量比8:1:1，用有机溶剂NMP混合成糊状，均匀涂布在20μm的铝箔上，120℃真空干燥12h后，辊压，切片，称量，再在80℃真空干燥15h，制成正极片。将正极片，负极Li片，隔膜Celard2325，以及电解液1mol/L LiPF6,EC:DMC:EMC=1：1：1（wt%），0.5wt%SPDN在真空手套箱（H2O、O2低于10ppm）中组装成2025型扣式电池。
实施例2：
除了将SPDN的量调整为1wt%外，电解液的其他组成和比例及电池的制备方法和步骤与实施例1相同。
实施例3：
除了将SPDN的量调整为2wt%外，电解液的其他组成和比例及电池的制备方法和步骤与实施例1相同。
实施例4：
除了将SPDN的量调整为5wt%外，电解液的其他组成和比例及电池的制备方法和步骤与实施例1相同。
比较例1：
除了将SPDN的量调整为0(wt%)外，电解液的其他组成和比例及电池的制备方法和步骤与实施例1相同。
将实施例1～4、比较例1的非水电解质二次电池，在55℃下实施如下的循环周期条件：充电：上限电压4.3V、电流：1.0C；放电：下限电压3.0V、电流：1.0C，循环200次。对比第200次循环相对初始值的容量保持率显示出含有SPDN添加剂能有效改善LiMn2O4高温循环性能。
表1高温循环性能

Claims (8)

1.一种高温型电解液，其特征在于，所述电解液包含0.3wt%到5wt%的硫酰基二丙腈（“SPDN”）。
2.根据权利要求1的电解液，其特征在于，所述SPDN的含量为0.5～2wt％，所述SPDN用作电解液添加剂。
优选地，所述电解液还包括非水有机溶剂、锂盐。
更优选地，锂盐的浓度为1mol/L，但没有特别限制。
进一步地，所述电解液用于锂电池高温循环。
3.根据权利要求1或2的电解液，其特征在于：所述电解液由以下成份组成，a)非水有机溶剂；b)电解质锂盐；c)电解液添加剂，电解液添加剂具有如下的分子结构：
4.根据权利要求1-3任一项所述的电解液，其特征在于：非水有机溶剂至少含有链状碳酸酯和环状碳酸酯。优选地，链状碳酸酯选自碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸甲乙酯（EMC）、碳酸甲丙酯。所述环状碳酸酯选自碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸丁烯酯。
优选地，所述非水有机溶剂选自上述链状碳酸酯和环状碳酸酯中的两种或两种以上的组合。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电解液，其特征在于：电解质锂盐选自以下任意一种材料或两种材料的混合物：LiPF6，LiBF4，LiAsF6，LiClO4，LiBOB。
6.一种锂离子电池，其特征在于包含权利要求1-5任一项的电解液。
7.根据权利要求6的锂离子电池，其特征在于，使用LiCoO2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiNi0.5Mn1.5O4、LiFePO4、LiMn2O4作为正极材料，优选使用LiMn2O4。
8.权利要求1-5任一项的高温电解液在锂离子电池中的应用。
CN201410116478.0A 2014-03-26 2014-03-26 一种高温型锂电池电解液 Pending CN104953177A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410116478.0A CN104953177A (zh) 2014-03-26 2014-03-26 一种高温型锂电池电解液

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410116478.0A CN104953177A (zh) 2014-03-26 2014-03-26 一种高温型锂电池电解液

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104953177A true CN104953177A (zh) 2015-09-30

Family

ID=54167670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410116478.0A Pending CN104953177A (zh) 2014-03-26 2014-03-26 一种高温型锂电池电解液

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104953177A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105845977A (zh) * 2016-05-26 2016-08-10 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种电解液及包括该电解液的锂离子电池
CN107230804A (zh) * 2017-04-28 2017-10-03 山东海容电源材料股份有限公司 一种高温型锂电池电解液

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6294289B1 (en) * 1998-08-25 2001-09-25 3M Innovative Properties Company Cyano-substituted methide and amide salts
JP2012126686A (ja) * 2010-12-16 2012-07-05 Sumitomo Seika Chem Co Ltd スルホン化合物、スルホン化合物の製造方法、および電気化学デバイス用電解液
CN103155261A (zh) * 2010-10-21 2013-06-12 索尼公司 电解质和二次电池
CN103443991A (zh) * 2011-03-28 2013-12-11 日本电气株式会社 二次电池和电解液
JP5392261B2 (ja) * 2008-08-12 2014-01-22 宇部興産株式会社 非水電解液及びそれを用いたリチウム電池

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6294289B1 (en) * 1998-08-25 2001-09-25 3M Innovative Properties Company Cyano-substituted methide and amide salts
JP5392261B2 (ja) * 2008-08-12 2014-01-22 宇部興産株式会社 非水電解液及びそれを用いたリチウム電池
CN103155261A (zh) * 2010-10-21 2013-06-12 索尼公司 电解质和二次电池
JP2012126686A (ja) * 2010-12-16 2012-07-05 Sumitomo Seika Chem Co Ltd スルホン化合物、スルホン化合物の製造方法、および電気化学デバイス用電解液
CN103443991A (zh) * 2011-03-28 2013-12-11 日本电气株式会社 二次电池和电解液

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105845977A (zh) * 2016-05-26 2016-08-10 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种电解液及包括该电解液的锂离子电池
CN105845977B (zh) * 2016-05-26 2018-12-21 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种电解液及包括该电解液的锂离子电池
US10381681B2 (en) 2016-05-26 2019-08-13 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Electrolyte and lithium-ion battery containing the same
CN107230804A (zh) * 2017-04-28 2017-10-03 山东海容电源材料股份有限公司 一种高温型锂电池电解液

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2717503C (en) Method for preparing an electrochemical cell having a gel electrolyte
ES2967809T3 (es) Electrolito de batería secundaria de litio y batería secundaria de litio que comprende el mismo
US20190173124A1 (en) Electrolyte and lithium-ion battery
CN107017433B (zh) 非水电解液及锂离子电池
CN114122491A (zh) 锂离子电池
CN104380518A (zh) 非水电解液电池用电解液及使用其的非水电解液电池
US11387491B2 (en) Electrolyte and secondary battery containing the same
US10797348B2 (en) Electrolyte and lithium-ion battery
US20130017439A1 (en) Nonaqueous secondary battery
WO2012153734A1 (ja) 非水電解液およびリチウムイオン電池
CN103931030B (zh) 锂离子二次电池及其制造方法
CN105514489A (zh) 电解液以及含有该电解液的锂离子电池
CN104466248A (zh) 一种电解液及使用该电解液的锂离子电池
CN104600363B (zh) 防止尖晶石钛酸锂基锂离子二次电池胀气的电解液
CN110875491B (zh) 锂离子二次电池
CN103346350A (zh) 一种改善锂离子电池性能的电解液以及电池
CN108808087A (zh) 一种含有磷酰亚胺锂的电解液及使用该电解液的电池
CN105098238A (zh) 锂离子二次电池及其电解液
CN105789703A (zh) 一种含有磺酸酯基团的二氟硼酸锂及使用该锂盐的电池
US20180294483A1 (en) Positive electrode plate and energy storage device
US20240154115A1 (en) Lithium-ion Battery
CN103078133B (zh) 锂离子二次电池及其电解液
CN112615055A (zh) 非水电解液及耐高温的锂离子电池
US11335955B2 (en) Non-aqueous electrolyte for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery using same
CN104953177A (zh) 一种高温型锂电池电解液

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: 20150930

RJ01 Rejection of invention patent application after publication