CN106229549A - 一种高压锂离子电池的非水电解液 - Google Patents

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Abstract

本发明旨在提供一种可以有效改善锂离子电池在高电压条件下的循环性能，同时又能增加锂离子电池的阻燃性的高压锂离子电池的非水电解液。本发明包括溶剂、锂盐和常规锂电池电解液添加剂，其特征在于：所述一种高压锂离子电池的非水电解液还包括六（烯丙胺基）环三磷腈添加剂，所述六（烯丙胺基）环三磷腈添加剂在所述一种高压锂离子电池的非水电解液中所占的质量百分比为0.3％～5％。本发明的非水电解液不仅能够具有阻燃特性，而且还能显著提升锂离子电池在高电压条件下的循环性能。本发明可应用于锂离子电池领域。

Description

一种高压锂离子电池的非水电解液
技术领域
本发明涉及一种非水电解液，尤其涉及一种高压锂离子电池的非水电解液。
背景技术
锂离子离子电池由于电压高、能量密度高、环境友好、循环稳定等优点，在3C电子设备中已获得广泛应用，而且在纯电动和混合动力车中的应用增长迅速，这些应用都对电池能量密度的提升提出了要求，其中提高电压是提升锂离子电池能量密度的最直接有效的途径之一，而适合在高电压条件下工作的电解液对锂电池的容量发挥起着至关重要的作用。常见的有机溶剂如碳酸乙烯酯EC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸二乙酯DEC、碳酸二甲酯DMC、碳酸丙烯酯PC等具有电导性差的缺点，在短路和超负荷的工作下，会使得电池内部温度快速升高，而电池内部温升又会导致电池内部反应加剧造成热失控现象，极有可能引起电池燃烧或爆炸。阻燃和耐高温性能添加剂的加入可以使有机电解液降低可燃性，减少电池放热值，同时也增加电解液自身的热稳定性，避免电池在过热条件下的燃烧或爆炸，但是目前的阻燃添加剂又会导致电池使用性能尤其是循环性能的下降。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可以有效改善锂离子电池在高电压条件下的循环性能，同时又能增加锂离子电池的阻燃性的高压锂离子电池的非水电解液。
本发明所采用的技术方案是：本发明包括溶剂、锂盐和常规锂电池电解液添加剂，所述一种高压锂离子电池的非水电解液还包括六（烯丙胺基）环三磷腈添加剂，所述六（烯丙胺基）环三磷腈添加剂在所述一种高压锂离子电池的非水电解液中所占的质量百分比为0.3％～5％。
进一步，所述溶剂为环状碳酸酯和/或链状碳酸酯。
进一步，所述锂盐在所述溶剂中的摩尔浓度为0.8-1.5mol/L。
进一步，所述环状碳酸酯为碳酸乙烯酯EC、碳酸丙烯酯PC、碳酸丁烯酯BC和γ-丁内酯中的一种或多种。
进一步，所述链状碳酸酯为碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸甲丙酯MPC、碳酸乙丙酯EPC、乙酸丙酯PA、丙酸乙酯EP和丙酸丙酯PP中的一种或多种。
进一步，所述常规锂电池电解液添加剂为碳酸乙烯酯VC、碳酸乙烯亚乙酯VEC、氟代碳酸乙烯酯FEC、丁二腈SN、己二腈、1,3,6丙烷三腈HTCN、1,3-丙烷磺酸内酯PS、1,4-丁烷磺酸内酯1,4-BS及1,3-丙烯磺酸内酯RPS中的一种或多种。
进一步，所述锂盐为六氟磷酸锂、四氟草酸锂、六氟砷酸锂、双草酸硼酸锂、单草酸二氟硼酸锂、草酸四氟磷酸锂、三氟甲基磺酰锂，双氟代磺酰亚胺锂，双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺锂，双(五氟乙基磺酰基)酰亚胺锂，二氟甲基环二磺酰亚胺锂，四氟乙基环双磺酰亚胺锂，六氟丙基环双磺酰亚胺锂中的的一种或多种。
本发明的有益效果是：由于本发明包括溶剂、锂盐和常规锂电池电解液添加剂，所述一种高压锂离子电池的非水电解液还包括六（烯丙胺基）环三磷腈添加剂，所述六（烯丙胺基）环三磷腈添加剂在所述一种高压锂离子电池的非水电解液中所占的质量百分比为0.3％～5％，所以，本发明相对于现有的锂电池电解液来看，不仅具有磷和氮化合物阻燃增效和协同阻燃的作用，而且还能显著提升高电压锂离子电池的循环性能，同时对电池的高温存储性能影响较小，能够满足实际应用的需要。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明作详细描述。
实施例1
在BRAUN手套箱中配制高电压锂离子非水电解液，手套箱中充满纯度为99.999%的氮气，手套箱中水分小于5ppm，温度为室温，电解液的配比为：碳酸乙烯酯（EC）、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯以质量比1:1:1混合后加入1mol/L的六氟磷酸锂（LiPF6），再加入总电解液质量计3%的碳酸乙烯酯、2%的1,3-丙烷磺酸内酯，1%的丁二腈及2%的六（烯丙胺基）环三磷腈。
将该电解液注入2Ah的钴酸锂为正极，人造石墨材料为负极的锂电池中，以0.05C恒流充电1h，以0.1C恒流充电1h，然后以0.2C的电流恒流恒压充电至4.00V，置入55°C的烘箱中老化24h，以0.2C电流恒流放电至3V，随后分别进行高电压循环和高温存储测试。
高电压循环性能测试：
化成后的电池在25°C条件下以1C恒流充电至4.45V然后恒压充电至电流下降到0.1C，而后以1C电流恒流放电至3.0V，如此循环200周，测试电池的在第一周及第200周的容量保持率，由下式计算常温循环的容量保持率：
容量保持率=第200周的放电容量/第1周的放电容量*100%。
高温存储性能测试：
化成后的电池在25°C条件下以1C恒流充电至4.45V然后恒压充电至电流下降到0.1C，测量电池的初始放电容量及电池厚度，高温85°C/6h存储后以1C电流恒流放电至3.0V，测得电池的保持容量和恢复容量，电池厚度在电池冷却至常温后进行测量，由下式计算电池的高温储存性能：
容量保持率=高温储存后电池的保持容量/初始放电容量*100%
容量保持率=高温储存后电池的恢复容量/初始放电容量*100%
厚度膨胀率=（高温储存后电池厚度-初始电池厚度）/初始电池厚度*100%。
实施例2：将六（烯丙胺基）环三磷腈的含量调整为1%，其它与实施例1相同。
实施例3：将六（烯丙胺基）环三磷腈的含量调整为0.2%，其它与实施例1相同。
对比例1：将六（烯丙胺基）环三磷腈调整为乙氧基五氟环三磷腈，其它与实施例2相同。
对比例2：将六（烯丙胺基）环三磷腈的含量调整为零作为控制组，其它与实施例1相同。
数据对比表1如下：
从表1显示了六（烯丙胺基）环三磷腈添加剂对电池高电压循环和高温存储性能的影响，多次平行实验结果表明，添加1-2wt.%六（烯丙胺基）环三磷腈可使电解液的高电压循环性能显著提升而对高温存储性能的影响较小。这是由于六（烯丙胺基）环三磷腈分子结构中不饱和键在正极有效成膜改善高电压下正极活性物质与电解液的界面，胺基作为路易斯碱能减少高电压下氟化氢的产生，而环磷腈基团又具有抑制燃烧的作用，使用该添加剂的非水电解液在高电压阻燃型锂离子电池应用中有明显的优势。
本发明可应用于锂离子电池领域。

Claims (7)

1.一种高压锂离子电池的非水电解液，包括溶剂、锂盐和常规锂电池电解液添加剂，其特征在于：所述一种高压锂离子电池的非水电解液还包括六（烯丙胺基）环三磷腈添加剂，所述六（烯丙胺基）环三磷腈添加剂在所述一种高压锂离子电池的非水电解液中所占的质量百分比为0.3％～5％。
2.根据权利要求1所述的一种高压锂离子电池的非水电解液，其特征在于：所述溶剂为环状碳酸酯和/或链状碳酸酯。
3.根据权利要求1或2所述的一种高压锂离子电池的非水电解液，其特征在于：所述锂盐在所述溶剂中的摩尔浓度为0.8-1.5mol/L。
4.根据权利要求2所述的一种高压锂离子电池的非水电解液，其特征在于：所述环状碳酸酯为碳酸乙烯酯EC、碳酸丙烯酯PC、碳酸丁烯酯BC和γ-丁内酯中的一种或多种。
5.根据权利要求2所述的一种高压锂离子电池的非水电解液，其特征在于：所述链状碳酸酯为碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸甲丙酯MPC、碳酸乙丙酯EPC、乙酸丙酯PA、丙酸乙酯EP和丙酸丙酯PP中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种高压锂离子电池的非水电解液，其特征在于：所述常规锂电池电解液添加剂为碳酸乙烯酯VC、碳酸乙烯亚乙酯VEC、氟代碳酸乙烯酯FEC、丁二腈SN、己二腈、1,3,6丙烷三腈HTCN、1,3-丙烷磺酸内酯PS、1,4-丁烷磺酸内酯1,4-BS及1,3-丙烯磺酸内酯RPS中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种高压锂离子电池的非水电解液，其特征在于：所述锂盐为六氟磷酸锂、四氟草酸锂、六氟砷酸锂、双草酸硼酸锂、单草酸二氟硼酸锂、草酸四氟磷酸锂、三氟甲基磺酰锂，双氟代磺酰亚胺锂，双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺锂，双(五氟乙基磺酰基)酰亚胺锂，二氟甲基环二磺酰亚胺锂，四氟乙基环双磺酰亚胺锂，六氟丙基环双磺酰亚胺锂中的的一种或多种。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108680701A (zh) * 2018-04-04 2018-10-19 珠海市赛纬电子材料股份有限公司 一种六氟磷酸锂电解液中含草酸类无机盐化合物的检测方法
CN109088100A (zh) * 2018-07-13 2018-12-25 珠海市赛纬电子材料股份有限公司 电解液功能添加剂、含有该添加剂的非水锂离子电池电解液及锂离子电池
WO2019114685A1 (zh) * 2017-12-15 2019-06-20 华为技术有限公司 一种电解液添加剂、锂二次电池电解液和锂二次电池
CN111276742A (zh) * 2020-01-11 2020-06-12 山东理工大学 一种含有环三磷腈环的锂离子电池阻燃电解质的制备方法
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
WO2021194742A1 (en) * 2020-03-26 2021-09-30 Enevate Corporation Functional aliphatic and/or aromatic amine compounds or derivatives as electrolyte additives to reduce gas generation in li-ion batteries

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3329663A (en) * 1964-04-07 1967-07-04 American Cyanamid Co Allyl azaphosphorine compounds and polymers thereof
CN105119013A (zh) * 2015-07-28 2015-12-02 珠海市赛纬电子材料有限公司 阻燃型锂离子电池电解液及锂离子电池

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3329663A (en) * 1964-04-07 1967-07-04 American Cyanamid Co Allyl azaphosphorine compounds and polymers thereof
CN105119013A (zh) * 2015-07-28 2015-12-02 珠海市赛纬电子材料有限公司 阻燃型锂离子电池电解液及锂离子电池

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019114685A1 (zh) * 2017-12-15 2019-06-20 华为技术有限公司 一种电解液添加剂、锂二次电池电解液和锂二次电池
CN108680701A (zh) * 2018-04-04 2018-10-19 珠海市赛纬电子材料股份有限公司 一种六氟磷酸锂电解液中含草酸类无机盐化合物的检测方法
CN109088100A (zh) * 2018-07-13 2018-12-25 珠海市赛纬电子材料股份有限公司 电解液功能添加剂、含有该添加剂的非水锂离子电池电解液及锂离子电池
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
CN111276742A (zh) * 2020-01-11 2020-06-12 山东理工大学 一种含有环三磷腈环的锂离子电池阻燃电解质的制备方法
WO2021194742A1 (en) * 2020-03-26 2021-09-30 Enevate Corporation Functional aliphatic and/or aromatic amine compounds or derivatives as electrolyte additives to reduce gas generation in li-ion batteries

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