CN105789685A - 锂离子电池及其电解液 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种锂离子电池及其电解液。所述锂离子电池的电解液包括:有机溶剂;电解质锂盐;以及组合添加剂。所述组合添加剂包括:低粘度非质子溶剂,20℃下粘度小于1mPa·s;硫酸亚乙酯(DTD);四氟硼酸锂(LiBF4);以及氟代碳酸乙烯酯(FEC)。所述锂离子电池包括前述锂离子电池的电解液。本发明的锂离子电池同时具有良好的高温存储性能、高温循环性能、低温放电性能和室温放电倍率性能。

Description

锂离子电池及其电解液
技术领域
本发明涉及电池技术领域,尤其涉及一种锂离子电池及其电解液。
背景技术
随着锂离子电池在便携电器领域的迅速发展,锂离子电池技术正朝着特殊领域如军用和航空领域发展。目前锂离子电池存在的主要问题是其低温性能不能满足要求,在低温下锂离子电池的输出性能下降主要表现在有效容量的下降和放电电压平台的降低。电解液的性能及其与正极片和负极片形成的界面状况很大程度上影响锂离子电池的低温性能。当锂离子电池处于低温条件下时,电解液的粘度增大,电导率降低,导致充放电容量非常低甚至出现析理等现象,进而使得锂离子电池不能正常使用甚至发生爆炸。
电解液中的有机溶剂和添加剂对锂离子电池的低温性能有重要影响。如果增加低熔点、低粘度的有机溶剂的含量,锂离子电池的低温性能有所提高,但高温性能变差。2000年2月10日授权公告的日本专利JP3032338公开了一种含有由碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯和丙酸甲酯组成的三元体系有机溶剂的非水电解质二次电池。但是,碳酸二甲酯会使电池的充电/放电循环效率变差,并且丙酸甲酯由于其对负极具有相对较高的反应活性而使电池的放电特性变差。
使用具有高沸点、低蒸气压的有机溶剂,或者在电解液中添加特殊的添加剂可以提高锂离子电池的高温存储性能。在使用高沸点、低蒸气压的有机溶剂时,一般都存在电解液的粘度升高、电导率降低和放电特性降低等问题;采用特殊的添加剂,往往在改善某方面性能的同时,恶化了其它方面的性能。2008年10月29日授权公告的日本三洋电机株式会社的专利CN100429821C提供一种含有碳酸亚乙烯酯(VC)、硼氟化锂(LiBF4)和环烷基苯衍生物的非水电解质电池,可以大幅度地改善电池的高温保存特性,但其低温性能恶化。另外,添加剂氟代碳酸乙烯酯(FEC)能够先于有机溶剂在负极表面发生还原反应,抑制有机溶剂的进一步分解,提高了SEI保护膜的稳定性,从而改善电池的循环性能。但是当电池处于高温环境时,由于FEC容易被还原,所以容易在负极上被分解,进而产生二氧化碳或有机气体,致使电池胀气严重,高温特性恶化。
目前的技术而言,电解液还不能同时满足锂离子电池的高温性能和低温性能的需求。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种锂离子电池及其电解液,所述锂离子电池同时具有良好的高温存储性能、高温循环性能、低温放电性能和室温放电倍率性能。
为了实现上述目的,在本发明的第一方面,本发明提供了一种锂离子电池的电解液,其包括:有机溶剂;电解质锂盐;以及组合添加剂。所述组合添加剂包括:低粘度非质子溶剂,20℃下粘度小于1mPa·s;硫酸亚乙酯(DTD);四氟硼酸锂(LiBF4);以及氟代碳酸乙烯酯(FEC)。
在本发明的第二方面,本发明提供了一种锂离子电池,其包括:正极片,包括正极集流体和设置于正极集流体上且包括正极活性物质、粘接剂和导电剂的正极活性物质层;负极片,包括负极集流体和设置于负极集流体上且包括负极活性物质、粘接剂和导电剂的负极活性物质层;隔离膜,设置于正极片和负极片之间;以及电解液。其中,所述电解液为根据本发明第一方面所述的锂离子电池的电解液。
相对于现有技术,本发明的有益效果如下:
本发明的组合添加剂能显著降低电解液的粘度,增强其对隔离膜的渗透性和对电极材料的浸润性,提升锂离子电池的低温放电性能。
本发明的电解液可以在正极表面形成低阻抗的CEI保护膜,不增加锂离子在正极活性物质的固体颗粒中的极化,减缓正极活性物质对电解液的氧化,从而可以把锂离子电池的最高工作电压提高到4.45V以上。
本发明的电解液可以在负极表面形成薄且致密的SEI保护膜,能够抑制负极活性物质的剥离,使锂离子电池具有良好的高温存储性能和高温循环性能。
由于本发明的电解液分别同时在正负极表面形成了薄且有效的CEI保护膜和SEI保护膜,使得锂离子电池的低温放电性能和室温放电倍率性能提升的同时,锂离子电池的高温存储性能和高温循环性能也得到了保证。
具体实施方式
下面说明根据本发明的锂离子电池及其电解液以及实施例、对比例及测试过程以及测试结果。
首先说明根据本发明第一方面的锂离子电池的电解液。
根据本发明第一方面的锂离子电池的电解液,包括:有机溶剂;电解质锂盐;以及组合添加剂。所述组合添加剂包括:低粘度非质子溶剂,20℃下粘度小于1mPa·s;硫酸亚乙酯(DTD);四氟硼酸锂(LiBF4);以及氟代碳酸乙烯酯(FEC)。
在根据本发明第一方面所述的锂离子电池的电解液中,低粘度非质子溶剂、硫酸亚乙酯、四氟硼酸锂和氟代碳酸乙烯酯的组合使用,能显著降低电解液的粘度,增强其对隔离膜的渗透性和对电极材料的浸润性,提升锂离子电池的低温放电性能。本发明的电解液可以在正极表面形成低阻抗的CEI保护膜,不增加锂离子在正极活性物质的固体颗粒中的极化,减缓正极活性物质对电解液的氧化,从而可以把锂离子电池的最高工作电压提高到4.45V以上。本发明的电解液可以在负极表面形成薄且致密的SEI保护膜,能够抑制负极活性物质的剥离,使锂离子电池具有良好的高温存储性能和高温循环性能。由于本发明的电解液分别同时在正负极表面形成了薄且有效的CEI保护膜和SEI保护膜,使得锂离子电池的低温放电性能和室温放电倍率性能提升的同时,锂离子电池的高温存储性能和高温循环性能也得到了保证。
在根据本发明第一方面所述的锂离子电池的电解液中,四氟硼酸锂单独使用可以在正极表面形成CEI保护膜和在负极表面形成SEI保护膜,但是在负极表面形成的SEI保护膜的阻抗较大,容易引起析锂现象,从而影响锂离子电池的性能;硫酸亚乙酯和氟代碳酸乙烯酯单独使用均能在负极表面形成SEI保护膜,但是没有发现其在正极表面成膜;低粘度非质子溶剂不参与成膜过程,一般用于提高电解液的电导率。而在本发明的组合添加剂中,除上述各组分单独的作用外,四氟硼酸锂还可以促使硫酸亚乙酯在正极表面形成“聚乙二醇式”链状聚合物,形成正极CEI保护膜,且具有更小的阻抗;低粘度非质子溶剂可以促进氟代碳酸乙烯酯在负极表面优先成膜,使得形成的SEI保护膜更致密、更稳定、阻抗更小,阻止或减少四氟硼酸锂在负极表面成膜,从而提升锂离子电池的低温放电性能和室温放电倍率性能,同时,由于成膜的稳定性较好,还可以兼顾有好的高温存储性能和高温循环性能。
在根据本发明第一方面所述的锂离子电池的电解液中,所述组合添加剂中各组分在电解液中的重量百分含量分别可为:低粘度非质子溶剂为5~60%,硫酸亚乙酯为0.1~5%,四氟硼酸锂为0.01%~2%,氟代碳酸乙烯酯为0.1~7%。
在根据本发明第一方面所述的锂离子电池的电解液中,优选地,所述组合添加剂中各组分在电解液中的重量百分含量分别可为:低粘度非质子溶剂为10~40%,硫酸亚乙酯为0.3~2%,四氟硼酸锂为0.05%~0.8%,氟代碳酸乙烯酯为1~5%。
在根据本发明第一方面所述的锂离子电池的电解液中,低粘度非质子溶剂可选自碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸甲酯、异丁酸甲酯、丁酸乙酯、异丁酸乙酯和四氢呋喃中的一种或几种。
在根据本发明第一方面所述的锂离子电池的电解液中,电解质锂盐可选自六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、三氟磺酰锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂、双(氟磺酰)亚胺锂和三(三氟甲基磺酰)甲基锂中的一种或几种。
在根据本发明第一方面所述的锂离子电池的电解液中,电解质锂盐的浓度可为0.7M~1.3M。
在根据本发明第一方面所述的锂离子电池的电解液中,有机溶剂可选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯中的一种或几种。
其次说明根据本发明第二方面的锂离子电池。
根据本发明第二方面的锂离子电池,包括:正极片,包括正极集流体和设置于正极集流体上且包括正极活性物质、粘接剂和导电剂的正极活性物质层;负极片,包括负极集流体和设置于负极集流体上且包括负极活性物质、粘接剂和导电剂的负极活性物质层;隔离膜,设置于正极片和负极片之间;以及电解液。其中,所述电解液为根据本发明第一方面所述的锂离子电池的电解液。
在根据本发明第二方面所述的锂离子电池中,所述正极活性物质可选自LiCoO2(LCO)、LiMn2O4和Li(CoxNiyMn1-x-y)O2(NCM)中的一种或几种,其中,0.3≤x≤0.8,0.1≤y≤0.4,0.6≤x+y≤0.9。
在根据本发明第二方面所述的锂离子电池中,所述负极活性物质可选自石墨和/或硅。
在根据本发明第二方面所述的锂离子电池中,正极片中的粘接剂可选自PVDF、SBR或CMC;正极片中的导电剂可选自超导碳、碳纳米管、石墨烯或碳纳米纤维。
在根据本发明第二方面所述的锂离子电池中,负极片中的粘接剂可选自PVDF、SBR或CMC;负极片中的导电剂可选自超导碳、碳纳米管、石墨烯或碳纳米纤维。
在根据本发明第二方面所述的锂离子电池中,所述锂离子电池的最高工作电压可为4.45V以上。
接下来说明根据本发明的锂离子电池及其电解液的实施例和对比例。
锂离子电池依照常规方法制备,包括正极片、负极片、隔离膜和电解液。正极活性物质和负极活性物质的种类见表1。隔离膜为PE膜。电解液包含有机溶剂、电解质锂盐和组合添加剂。其中,有机溶剂为碳酸二甲酯(DEC)、碳酸乙烯酯(EC)和碳酸丙烯酯(PC)的混合物,其重量比为1:1:1;电解质锂盐为LiPF6,浓度为1M;组合添加剂含有低粘度非质子溶剂、硫酸亚乙酯(DTD)、四氟硼酸锂(LiBF4)和氟代碳酸乙烯酯(FEC),组合添加剂各组分的含量见表1。将制备的电解液注入烘干好的干电芯,然后静置24小时、化成,即得到锂离子电池。
接下来说明根据本发明的锂离子电池的测试过程以及测试结果。
(1)锂离子电池的高温存储性能测试
在25℃下,分别将对比例1-5和实施例1-16的锂离子电池各取5支,依次以0.5C倍率从3.85V恒流充电至4.45V,继续以4.45V恒压充电截止至电流为0.05C,然后以0.5C倍率恒流放电至3.0V,再以0.5C倍率恒流充电至4.45V,继续以4.45V恒压充电截止至电流为0.05C,然后在60℃下放置35天,再以0.5C倍率恒流放电至3.0V,以0.5C倍率恒流充电至4.45V,继续以4.45V恒压充电截止至电流为0.05C。分别在测试前(即在3.85V恒流充电前),及存储后(即在4.45V下存储35天后)测定锂离子电池的厚度、内阻以及充放电容量,得到锂离子电池的厚度膨胀率、内阻增加率、剩余容量保持率以及可恢复容量比率。其中,对比例3同时还做了满充电压为4.2V的测试,其余测试条件与4.45V测试条件相同。
厚度膨胀率(%)=(存储后的厚度/测试前的厚度-1)×100%;
内阻增加率(%)=(存储后的内阻/测试前的内阻-1)×100%;
剩余容量保持率(%)=存储后的放电容量/测试前的放电容量×100%;
可恢复容量比率(%)=存储后的充电容量/测试前的放电容量×100%。
将每组的5支锂离子电池的厚度膨胀率、内阻增加率、剩余容量保持率以及可恢复容量比率的平均值作为该锂离子电池的厚度膨胀率、内阻增加率、剩余容量保持率以及可恢复容量比率。
(2)锂离子电池的高温循环性能测试
在45℃下,分别将对比例1-5和实施例1-16的锂离子电池各取5支,依次以0.5C倍率从3.85V恒流充电至4.45V,然后以4.45V恒压充电截止至电流为0.05C,然后以0.5C倍率恒流放电至3.0V,如此反复进行充电和放电,分别计算锂离子电池循环50次、100次、200次和300次后的容量保持率。
n次循环后的容量保持率=(第n次循环的放电容量/首次循环的放电容量)×100%。
将每组的5支锂离子电池n次循环后的容量保持率的平均值作为该锂离子电池的n次循环后的容量保持率。其中,对比例3同时还做了满充电压为4.2V的测试,其余测试条件与4.45V测试条件相同。
(3)锂离子电池的低温放电性能测试
在25℃下,分别将对比例1-5和实施例1-16的锂离子电池各取5支,依次以1C倍率从3.85V恒流充电至4.45V,然后以4.45V恒压充电截止至电流为0.1C,然后以1C倍率恒流放电至3.0V,测量锂离子电池的放电容量,然后将各充电态的锂离子电池分别放入温度为-10℃和-20℃的低温箱中,放置120min,再以1C倍率恒流放电至3.0V,记录在不同温度下的放电容量以及终止内阻,计算不同低温条件下锂离子电池的放电容量比率。其中,对比例3同时还做了满充电压为4.2V的测试,其余测试条件与4.45V测试条件相同。
低温放电容量比率(%)=低温下1C放电容量/25℃下0.2C放电容量×100%。
将每组的5支锂离子电池的低温放电容量比率的平均值作为该锂离子电池的低温放电容量比率。
(4)锂离子电池的室温放电倍率测试
在25℃下,分别将对比例1-5和实施例1-16的锂离子电池各取5支,依次以1C倍率从3.85V恒流充电至4.45V,然后以4.45V恒压充电截止至电流为0.1C,并分别以0.2C、1C、1.5C、2C的倍率放电截止至3.0V,测量锂离子电池的放电容量。其中,对比例3同时还做了满充电压为4.2V的测试,其余测试条件与4.45V测试条件相同。
不同倍率下的放电容量比率(%)=不同倍率下的放电容量/0.2C放电容量×100%。
表1给出对比例1-5和实施例1-16的参数。
表2给出对比例1-5和实施例1-16的性能测试结果。
接下来对锂离子电池的性能测试结果进行分析。
(1)锂离子电池的高温存储性能测试结果分析
从表2中对比例1-5和实施例1-16的对比中可以看出,使用含有本发明的组合添加剂的电解液的锂离子电池的厚度增加率和内阻增加率较小、剩余容量保持率和可恢复容量比率较高,因此锂离子电池具有更好的高温存储性能。对比例1-5的锂离子电池的高温存储性能相对较差,表明只有四种添加剂组合使用且进行配比优化后的锂离子电池才能表现出好的高温存储性能。对比例3在4.2V下的高温存储性能较好,但在4.45V下的高温存储性能明显比实施例1-16差,说明组合添加剂对锂离子电池高电压下的高温存储性能有明显地提高。
从实施例1-4的对比中可以看出,随着LiBF4的含量增加,20天和35天存储后的锂离子电池的厚度增加率和内阻增加率均一直下降;35天存储后的锂离子电池的剩余容量的保持率和可恢复容量比率均一直增加。这是由于LiBF4可以在正极表面形成CEI保护膜和在负极表面形成SEI保护膜,随着LiBF4含量增加,CEI保护膜和SEI保护膜的厚度增加,从而提高锂离子电池的高温存储性能。
从实施例5-8的对比中可以看出,随着DTD的含量增加,20天存储后的锂离子电池的厚度增加率一直下降,而35天存储后的锂离子电池的厚度增加率先降低后增加;20天存储后的锂离子电池的内阻增加率一直下降,而35天存储后的锂离子电池的内阻增加率先降低后增加;35天存储后的锂离子电池的剩余容量保持率和可恢复容量比率均一直增加。这是由于DTD可参与在正极表面形成CEI保护膜和在负极表面形成SEI保护膜,从而提高锂离子电池的高温存储性能,但是当DTD的含量较多时,多余的DTD就会分解成有机磺酸类的杂质,反而影响锂离子电池的高温存储性能。
从实施例9-12的对比中可以看出,随着FEC的含量增加,20天和35天存储后的锂离子电池的厚度增加率和内阻增加率一直增加;35天存储后的锂离子电池的剩余容量保持率和可恢复容量比率先增加后降低。这是由于FEC可以在负极表面形成SEI保护膜,有利于减小锂离子电池的内阻和厚度的增加,起到保护锂离子电池的作用。但是FEC的含量过多,所形成的SEI保护膜相对较厚,消耗的活性物质变多。此外,过多的FEC还会分解产生HF,HF会腐蚀正极片和负极片,进而导致锂离子电池的厚度和内阻均增加,影响锂离子电池的高温存储性能。
从实施例13-16的对比中可以看出,随着低粘度非质子溶剂的含量增加,20天和35天存储后的锂离子电池的厚度增加率和内阻增加率均一直增加,35天存储后的锂离子电池的剩余容量的保持率和可恢复容量比率一直降低。说明适量的低粘度非质子溶剂有利于剩余容量保持率和可恢复容量比率的增加,但低粘度非质子溶剂含量过高对锂离子电池的剩余容量保持率和可恢复容量比率不利,这主要是因为低粘度非质子溶剂的沸点低,化学反应活性高。
(2)锂离子电池的高温循环性能测试结果分析
从对比例1-5和实施例1-16的对比中可以看出,使用本发明的组合添加剂的锂离子电池具有更好的高温循环性能。对比例3在4.2V下的高温循环性能较好,但在4.45V下的高温循环性能明显比实施例1-16差,说明组合添加剂对锂离子电池高电压下的高温循环性能有明显地提高。
从实施例1-4的对比中可以看出,随着LiBF4的含量增加,锂离子电池高温循环后的容量保持率一直增加。这是由于LiBF4可以在正极表面形成CEI保护膜和在负极表面形成SEI保护膜,从而提高锂离子电池的高温循环性能。
从实施例5-8的对比中可以看出,随着DTD的含量增加,锂离子电池高温循环后的容量保持率先增加后降低。这是由于DTD所参与形成的SEI保护膜和CEI保护膜较薄且比较稳定,因此阻抗更小,有利于提高锂离子电池高温循环后的容量保持率;但是DTD自身的稳定性较差,多余的DTD就会分解为有机磺酸类的杂质,反而影响锂离子电池的高温循环性能。
从实施例9-12的对比中可以看出,随着FEC的含量增加,锂离子电池高温循环后的容量保持率先增加后降低。这是由于FEC越多,形成的SEI保护膜相对更厚更稳定,因此锂离子电池高温循环后的容量保持率增加;但是FEC过多时会分解产生HF,HF会腐蚀正极片和负极片,导致锂离子电池的厚度和内阻增加,反而影响锂离子电池高温循环性能。
从实施例13-16的对比中可以看出,随着低粘度非质子溶剂的含量增加,高温循环后的容量保持率先增加后降低。这是由于低粘度非质子溶剂增加后锂离子电池的动力学性能提高,电化学的可逆性提高,锂离子电池的高温循环性能变好;但是低粘度非质子溶剂的反应活性较高,过多的低粘度非质子溶剂会引起更多的副反应,从而影响锂离子电池的高温循环性能。
(3)锂离子电池的低温放电性能测试结果分析
从对比例1-5和实施例1-16的对比中可以看出,使用本发明的组合添加剂的锂离子电池具有更高的低温放电容量比率以及更低的终止内阻。对比例3在4.2V下的低温放电性能较好,但在4.45V下的低温放电性能明显比实施例1-16差,说明组合添加剂对锂离子电池高电压下的低温放电性能有明显地提高。
从实施例1-4的对比中可以看出,随着LiBF4的含量增加,锂离子电池在-10℃和-20℃下的低温放电容量比率先增加后降低,终止内阻先降低后增加。这是由于LiBF4可以在正极表面形成CEI保护膜和在负极表面形成SEI保护膜,所形成的保护膜的阻抗较低,提高了锂离子电池的低温放电性能,但过多的LiBF4使成膜过厚,阻抗增大,从而影响锂离子电池的低温放电性能。
从实施例5-8的对比中可以看出,随着DTD的含量增加,锂离子电池在-10℃和-20℃下的低温放电容量比率不断增加,终止内阻不断降低。这是由于DTD所参与形成的SEI保护膜和CEI保护膜更薄,阻抗更小,故低温容量较好,终止内阻较低。
从实施例9-12的对比中可以看出,随着FEC的含量增加,锂离子电池在-10℃和-20℃下的低温放电容量比率不断增加,终止内阻不断降低。这是由于FEC所形成的含氟的SEI保护膜在低温下有利于锂离子的穿插通过,故低温容量较好,终止内阻较低。
从实施例13-16的对比中可以看出,随着低粘度非质子溶剂的含量增加,锂离子电池在-10℃和-20℃下的低温放电容量比率不断增加,终止内阻不断降低。这是由于低粘度非质子溶剂使电解液在低温下有更低的粘度和更高的电导率,有利于锂离子的穿插通过,降低低温下的浓差极化,故低温容量较好,终止内阻较低。
(4)锂离子电池的室温放电倍率性能测试结果分析
从对比例1-5和实施例1-16的对比中可以看出,使用本发明的组合添加剂的锂离子电池有更好的室温放电倍率性能。对比例3在4.2V下的室温放电倍率性能较好,但在4.45V下的室温放电倍率性能明显比实施例1-16差,说明组合添加剂对锂离子电池高电压下的室温放电倍率性能有明显地提高。
从实施例1-4的对比中可以看出,随着LiBF4的含量增加,锂离子电池的室温放电容量比率先增加后降低。这是由于LiBF4可以在正极表面形成CEI保护膜和在负极表面形成SEI保护膜,所形成的保护膜的阻抗较低,提高了锂离子电池的室温放电倍率性能,但过多的LiBF4使成膜过厚,阻抗增大,反而影响锂离子电池的室温放电倍率性能。
从实施例5-8的对比中可以看出,随着DTD的含量增加,锂离子电池的室温放电容量比率不断增加。这是由于DTD所参与形成的CEI保护膜和SEI保护膜更薄,阻抗更小,故室温放电倍率性能较好。
从实施例9-12的对比中可以看出,随着FEC的含量增加,锂离子电池的室温放电容量比率不断增加。这是由于FEC所形成的含氟的SEI保护膜有利于锂离子的穿插通过,故室温放电倍率性能较好。
从实施例13-16的对比中可以看出,随着低粘度非质子溶剂的含量增加,锂离子电池的室温放电容量比率不断增加。这是由于低粘度非质子溶剂使电解液有更低的粘度和更高的电导率,有利于锂离子的穿插通过,并降低浓差极化,故室温放电倍率性能较好。
综上所述,本发明的锂离子电池的电解液可以使锂离子电池的最高正常工作电压提高到4.45V以上。锂离子电池的低温放电性能好,低温放电容量比率高且终止内阻小。锂离子电池的室温放电倍率性能好。锂离子电池的高温循环性能好,充放电循环后具有更高的容量保持率。锂离子电池的高温存储性能好,长时间存储后的厚度膨胀率和内阻增加率小,且剩余容量保持率和可恢复容量比率高。
表1对比例1-5与实施例1-16的参数

Claims (10)

1.一种锂离子电池的电解液,包括:
有机溶剂;
电解质锂盐;以及
组合添加剂;
其特征在于,
所述组合添加剂包括:
低粘度非质子溶剂,20℃下粘度小于1mPa·s;
硫酸亚乙酯(DTD);
四氟硼酸锂(LiBF4);以及
氟代碳酸乙烯酯(FEC)。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池的电解液,其特征在于,所述组合添加剂中各组分在电解液中的重量百分含量分别为:
低粘度非质子溶剂为5~60%;
硫酸亚乙酯为0.1~5%;
四氟硼酸锂为0.01%~2%;
氟代碳酸乙烯酯为0.1~7%。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池的电解液,其特征在于,所述组合添加剂中各组分在电解液中的重量百分含量分别为:
低粘度非质子溶剂为10~40%;
硫酸亚乙酯为0.3~2%;
四氟硼酸锂为0.05%~0.8%;
氟代碳酸乙烯酯为1~5%。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池的电解液,其特征在于,低粘度非质子溶剂选自碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸甲酯、异丁酸甲酯、丁酸乙酯、异丁酸乙酯和四氢呋喃的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池的电解液,其特征在于,电解质锂盐选自六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、三氟磺酰锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂、双(氟磺酰)亚胺锂和三(三氟甲基磺酰)甲基锂中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池的电解液,其特征在于,电解质锂盐的浓度为0.7M~1.3M。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池的电解液,其特征在于,有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯中的一种或几种。
8.一种锂离子电池,包括:
正极片,包括正极集流体和设置于正极集流体上且包括正极活性物质、粘接剂和导电剂的正极活性物质层;
负极片,包括负极集流体和设置于负极集流体上且包括负极活性物质、粘接剂和导电剂的负极活性物质层;
隔离膜,设置于正极片和负极片之间;以及
电解液;
其特征在于,
所述电解液为根据权利要求1-7中任一项所述的锂离子电池的电解液。
9.根据权利要求8所述的锂离子电池,其特征在于,
所述正极活性物质选自LiCoO2(LCO)、LiMn2O4和Li(CoxNiyMn1-x-y)O2(NCM)中的一种或几种,其中,0.3≤x≤0.8,0.1≤y≤0.4,0.6≤x+y≤0.9;
所述负极活性物质选自石墨和/或硅。
10.根据权利要求8所述的锂离子电池,其特征在于,所述锂离子电池的最高工作电压为4.45V以上。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106654128A (zh) * 2017-01-18 2017-05-10 宁德新能源科技有限公司 二次电池
CN108767318A (zh) * 2018-05-24 2018-11-06 国联汽车动力电池研究院有限责任公司 一种含有添加剂的锂盐电解液
CN109037776A (zh) * 2017-06-09 2018-12-18 宁德时代新能源科技股份有限公司 电解液以及包括该电解液的电池
EP3442072A4 (en) * 2017-05-26 2019-02-13 Contemporary Amperex Technology Co., Limited LITHIUM-ION BATTERY AND ELECTROLYTE THEREOF
CN112005422A (zh) * 2018-04-27 2020-11-27 松下知识产权经营株式会社 非水电解质二次电池
CN112310473A (zh) * 2019-07-30 2021-02-02 东莞市杉杉电池材料有限公司 一种兼顾高低温型锂离子电池电解液及锂离子电池
WO2024007318A1 (zh) * 2022-07-08 2024-01-11 宁德时代新能源科技股份有限公司 电解液及包含其的锂离子电池

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101090165A (zh) * 2006-06-14 2007-12-19 三洋电机株式会社 二次电池用非水电解液及使用了它的非水电解液二次电池
CN101771167A (zh) * 2010-02-05 2010-07-07 九江天赐高新材料有限公司 一种高容量锂离子电解液、电池以及电池的制备方法
CN101800335A (zh) * 2010-04-07 2010-08-11 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 一种提高锂电池高低温性能的电解质溶液
CN102569885A (zh) * 2011-12-29 2012-07-11 深圳新宙邦科技股份有限公司 锂离子电池用非水电解液及锂离子二次电池
CN102646847A (zh) * 2012-02-17 2012-08-22 深圳新宙邦科技股份有限公司 锂离子二次电池及其电解液
CN103078136A (zh) * 2012-12-03 2013-05-01 湖州创亚动力电池材料有限公司 一种低温倍率型锂离子电池电解液
CN103384018A (zh) * 2013-07-19 2013-11-06 四川剑兴锂电池有限公司 一种减少钛酸锂电池产气量的电解液
CN103500850A (zh) * 2013-10-23 2014-01-08 山东大学 一种磷酸铁锂电池的低温电解液
CN103531846A (zh) * 2012-11-26 2014-01-22 惠州Tcl金能电池有限公司 一种锂离子电池及其电解液
CN103682443A (zh) * 2013-12-31 2014-03-26 东莞市杉杉电池材料有限公司 一种含双氟磺酰基亚胺锂的锂离子电池电解液
CN103985906A (zh) * 2014-06-06 2014-08-13 东莞市杉杉电池材料有限公司 一种兼顾高低温性能的锂离子电池电解液

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101090165A (zh) * 2006-06-14 2007-12-19 三洋电机株式会社 二次电池用非水电解液及使用了它的非水电解液二次电池
CN101771167A (zh) * 2010-02-05 2010-07-07 九江天赐高新材料有限公司 一种高容量锂离子电解液、电池以及电池的制备方法
CN101800335A (zh) * 2010-04-07 2010-08-11 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 一种提高锂电池高低温性能的电解质溶液
CN102569885A (zh) * 2011-12-29 2012-07-11 深圳新宙邦科技股份有限公司 锂离子电池用非水电解液及锂离子二次电池
CN102646847A (zh) * 2012-02-17 2012-08-22 深圳新宙邦科技股份有限公司 锂离子二次电池及其电解液
CN103531846A (zh) * 2012-11-26 2014-01-22 惠州Tcl金能电池有限公司 一种锂离子电池及其电解液
CN103078136A (zh) * 2012-12-03 2013-05-01 湖州创亚动力电池材料有限公司 一种低温倍率型锂离子电池电解液
CN103384018A (zh) * 2013-07-19 2013-11-06 四川剑兴锂电池有限公司 一种减少钛酸锂电池产气量的电解液
CN103500850A (zh) * 2013-10-23 2014-01-08 山东大学 一种磷酸铁锂电池的低温电解液
CN103682443A (zh) * 2013-12-31 2014-03-26 东莞市杉杉电池材料有限公司 一种含双氟磺酰基亚胺锂的锂离子电池电解液
CN103985906A (zh) * 2014-06-06 2014-08-13 东莞市杉杉电池材料有限公司 一种兼顾高低温性能的锂离子电池电解液

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106654128A (zh) * 2017-01-18 2017-05-10 宁德新能源科技有限公司 二次电池
CN106654128B (zh) * 2017-01-18 2021-01-26 宁德新能源科技有限公司 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
CN109037776A (zh) * 2017-06-09 2018-12-18 宁德时代新能源科技股份有限公司 电解液以及包括该电解液的电池
CN112005422A (zh) * 2018-04-27 2020-11-27 松下知识产权经营株式会社 非水电解质二次电池
CN112005422B (zh) * 2018-04-27 2024-07-12 松下知识产权经营株式会社 非水电解质二次电池
CN108767318A (zh) * 2018-05-24 2018-11-06 国联汽车动力电池研究院有限责任公司 一种含有添加剂的锂盐电解液
CN112310473A (zh) * 2019-07-30 2021-02-02 东莞市杉杉电池材料有限公司 一种兼顾高低温型锂离子电池电解液及锂离子电池
WO2024007318A1 (zh) * 2022-07-08 2024-01-11 宁德时代新能源科技股份有限公司 电解液及包含其的锂离子电池

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