CN106356562A - 一种适用于三元正极材料锂离子电池的电解液及三元正极材料锂离子电池 - Google Patents

一种适用于三元正极材料锂离子电池的电解液及三元正极材料锂离子电池 Download PDF

Info

Publication number
CN106356562A
CN106356562A CN201610970556.2A CN201610970556A CN106356562A CN 106356562 A CN106356562 A CN 106356562A CN 201610970556 A CN201610970556 A CN 201610970556A CN 106356562 A CN106356562 A CN 106356562A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrolyte
lithium ion
ion battery
cathode material
lithium
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
CN201610970556.2A
Other languages
English (en)
Inventor
陈黎
王婷婷
甘朝伦
袁翔云
赵世勇
方剑慧
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.)
Zhangjiagang Guotai Huarong New Chemical Materials Co Ltd
Original Assignee
Zhangjiagang Guotai Huarong New Chemical Materials 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 Zhangjiagang Guotai Huarong New Chemical Materials Co Ltd filed Critical Zhangjiagang Guotai Huarong New Chemical Materials Co Ltd
Priority to CN201610970556.2A priority Critical patent/CN106356562A/zh
Publication of CN106356562A publication Critical patent/CN106356562A/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
    • H01M10/0569—Liquid materials characterised by the solvents
    • 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
    • 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
    • H01M10/0568—Liquid materials characterised by the solutes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0025—Organic electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0025—Organic electrolyte
    • H01M2300/0028—Organic electrolyte characterised by the solvent
    • H01M2300/0037—Mixture of solvents
    • 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

Abstract

本发明涉及一种适用于三元正极材料锂离子电池的电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，锂盐为浓度大于1mol/L的双氟磺酰亚胺锂，有机溶剂包括氰类羧酸酯和其他非水有机溶剂，氰类羧酸酯的添加质量为有机溶剂总质量的5％～35％，氰类羧酸酯为选自如下结构式中的一种或几种的组合：

Description

一种适用于三元正极材料锂离子电池的电解液及三元正极材 料锂离子电池
技术领域
本发明属于电化学技术领域，具体涉及一种适用于三元正极材料锂离子电池的电解液及三元正极材料锂离子电池。
背景技术
锂离子电池相对于其他电池而言，具有更高比能量、高比功率的优点，自开发以来，迅速发展的电动自行车产业和小型电动运输车产业推动着锂离子电池消费高速增长，特别是近几年，随着能源危机的日益加重，应运而生的战略性新兴产业新能源汽车为锂离子电池的发展带来更大的机遇。电动汽车迫切需要发展高比能动力电池，从电池的能量密度和电动车续航里程来看，含镍(Ni)的三元系优势明显，特别是高Ni三元系NCA材料制作的电池，基于该材料和体系的探索目前在国外实现电池的技术突破，最成功的就是特斯拉Tesla电动汽车。
但目前市面上三元电池电解液仍不成熟，在常温性能提高的同时，并不能兼顾高温安全性。另一方面，主导着商品化锂离子电池锂盐市场的LiPF6存在比较明显的缺点：(1)热稳定性差，80℃下即发生缓慢热分解；(2)对痕量水分敏感，遇水可以生成腐蚀性的HF气体。因此寻找LiPF6的替代锂盐，一直是近年来锂离子电池用锂盐研究的重点和热点之一。目前LIFSI(双氟磺酰亚胺锂)以其独特的性能被广泛研究，具体优点如下：(1)LiFSI电解液具有更高的电导率和锂离子迁移数，因此大电流充放电时极化效应较小。(2)LiFSI具有较高的阳极稳定性，氧化电位高达5.6V；(3)LiFSI的添加能改善电解液在1000ppm水分下的电池循环性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于三元正极材料锂离子电池的电解液，该电解液能使三元正极材料锂离子电池不仅在常温下循环性能稳定，还能抑制三元正极材料锂离子电池在高温条件下老化、气胀的现象，并使三元正极材料锂离子电池的内阻变小。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种采用上述电解液的三元正极材料锂离子电池。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明的一个目的是提供一种适用于三元正极材料锂离子电池的电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述的锂盐为浓度大于1mol/L的双氟磺酰亚胺锂，所述的有机溶剂包括氰类羧酸酯和其他非水有机溶剂，所述的氰类羧酸酯的添加质量为所述的有机溶剂总质量的5％～35％，所述的氰类羧酸酯为选自如下结构式中的一种或几种的组合：其中，R1、R2独立地选自氢、烷基、环烷基、烯基、炔基、卤素、氰基、苯基、氨基、卤代烷基、卤代环烷基、卤代烯基、卤代炔基、卤代苯基、卤代氨基、烷氧基、环氧烷基、苯氧基、氰基烷基、氰基环烷基、氰基烯基、氰基炔基、氰基苯基、氰基氨基烷基或氰氨基，并且，R1、R2中至少一个为氰基或含有氰基的基团。
本发明中，所述的腈类羧酸酯中氰基能吸附在电极材料表面，形成保护膜，抑制副反应的生成，而且加入腈类羧酸酯，能使电解液的电位窗变得更宽，提高三元电池的能量密度。
本发明中R1、R2基团的含义为：
当采用式一结构时，烷基是指支链或直链的CnH2n+1-；当采用式二结构时，烷基指的是支链或直链的-CnH2n-。卤代烷基是指碳原子上的一个或多个氢被卤素取代。氰基烷基是指碳原子上的一个或多个氢被氰基取代。氰基氨基烷基是指碳原子上的至少一个氢被氰基取代，至少一个氢被氨基取代。
当采用式一结构时，环烷基是指支链或直链的CnH2n-1-，当采用式二结构时，环烷基指的是支链或直链的-CnH2n-2-。卤代环烷基是指碳原子上的一个或多个氢被卤素取代。氰基环烷基是指碳原子上的一个或多个氢被氰基取代。
当采用式一结构时，烯基是指支链或直链的CnH2n-1-，当采用式二结构时，烯基指的是支链或直链的-CnH2n-2-。卤代烯基是指碳原子上的一个或多个氢被卤素取代。氰基烯基是指碳原子上的一个或多个氢被氰基取代。
当采用式一结构时，炔基是指支链或直链的CnH2n-3-，当采用式二结构时，炔基指的是支链或直链的-CnH2n-4-。卤代炔基是指碳原子上的一个或多个氢被卤素取代。氰基炔基是指碳原子上的一个或多个氢被氰基取代。
卤素为氟、氯、溴或碘。
仅式一结构时，R1、R2可以为氰基，式二中R1、R2均不为氰基。
当采用式一结构时，苯基是指支链或直链的C6H5-，当采用式二结构时，苯基指的是支链或直链的-C6H4-。卤代苯基是指碳原子上的一个或多个氢被卤素取代。氰基苯基是指碳原子上的一个或多个氢被氰基取代。
当采用式一结构时，氨基是指支链或直链的NH2-，当采用式二结构时，氨基指的是支链或直链的-NH-。卤代氨基是指氮原子上的氢被卤素取代。氰氨基是指氮原子上的氢被氰基取代。
当采用式一结构时，烷氧基是指支链或直链的CnH2n+1O-；当采用式二结构时，烷氧基指的是支链或直链的-CnH2nO-。
当采用式一结构时，环氧烷基是指支链或直链的CnH2n-1O-；当采用式二结构时，环氧烷基指的是支链或直链的-CnH2n-2O-。
当采用式一结构时，苯氧基是指支链或直链的C6H5O-，当采用式二结构时，苯基指的是支链或直链的-C6H4O-。
优选地，R1、R2独立地选自氢、碳原子数为1～10的烷基、碳原子数为1～10的环烷基、碳原子数为1～10的烯基、碳原子数为1～10的炔基、卤素、氰基、苯基、氨基、碳原子数为1～10的卤代烷基、碳原子数为1～10的卤代环烷基、碳原子数为1～10的卤代烯基、碳原子数为1～10的卤代炔基、卤代苯基、卤代氨基、碳原子数为1～10的烷氧基、碳原子数为1～10的环氧烷基、苯氧基、碳原子数为1～10的氰基烷基、碳原子数为1～10的氰基环烷基、碳原子数为1～10的氰基烯基、碳原子数为1～10的氰基炔基、氰基苯基、氰基氨基烷基或氰氨基。
优选地，R2为氰基或含有氰基的基团，R1不为氰基或不含氰基的基团。
更优选地，所述的氰类羧酸酯为 中的一种或几种的组合。
优选地，所述的氰类羧酸酯的添加质量为所述的有机溶剂总质量的10％～25％。
本发明中，所述的LiFSI(双氟磺酰亚胺锂)用于电解液中具有更高的电导率和锂离子迁移数，提高电解液的抗氧化性并能降低水分的敏感度，尤其是在高浓度(>1mol/L)下，锂离子数增加，可以提高三元电池的充放电性能。但另一方面，电解质锂盐浓度不能太高，因为浓度过高，电解液粘度增大，传导度降低，从而电池内部的阻抗增加。
优选地，所述的锂盐的浓度为1.15～3mol/L，更优选为1.2～2mol/L，进一步优选为1.2～1.8mol/L，最优选为1.2～1.6mol/L。
优选地，所述的其他非水有机溶剂选自碳酸酯、醚类，可优选选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲丙酯、四氢呋喃、二乙醇二乙醚、三乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、γ-丁内酯中的一种或几种的组合。
更优选地，所述的其他非水有机溶剂为质量比为1～2：1：1～2的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯或碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯。
优选地，所述的添加剂包括占所述的电解液总质量0.1％～5％的卤代环状碳酸酯，更优选为0.5％～2％。
进一步优选地，所述的卤代环状碳酸酯为选自氟代碳酸乙烯酯、二氟代碳酸乙烯酯、三氟乙基碳酸酯中的一种或几种的组合。
优选地，所述的添加剂包括占所述的电解液总质量0.1％～5％的锂盐型添加剂，更优选为0.5％～1％。
进一步优选地，所述的锂盐型添加剂为选自六氟磷酸锂LiPF6、二草酸硼酸锂LiBOB、二氟草酸硼酸锂LiODFB、四氟硼酸锂LiBF4、二(三氟甲基磺酸酰)亚胺锂LiTFSI、双(五氟乙基磺酰)亚胺锂中的一种或几种的组合。
优选地，所述的添加剂包括占所述的电解液总质量0.5％～2％的磺酸内酯，更优选为0.5％～1％。
进一步优选地，所述的磺酸内酯为选自1，3-丙磺酸内酯、1，4-丁磺酸内酯，1，3-(1-丙烯)磺内酯中的一种或几种的组合。
优选地，所述的添加剂包括占所述的电解液总质量0.1％～1％的硅烷添加剂，更优选为0.1％～0.5％。
进一步优选地，所述的硅烷添加剂为选自三(三甲基硅烷)硼酸酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、三甲基硅硫酸酯中的一种或几种的组合。
本发明的另一个目的是提供一种三元正极材料锂离子电池，包括正极、负极和电解液，其特征在于：所述的电解液为权利要求1至9中任一项所述的电解液；所述的正极由吸附、释放锂离子的LiNi1-x-yCoxMyO2形成，其中，M为Al或Mn，0≤x≤1，0≤y≤1，且0≤x+y≤1；所述的负极由吸附、释放锂离子的碳材料、含硅材料或金属合金形成。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明的氰类羧酸酯中的氰基不仅能吸附在电极材料表面，形成保护膜，抑制副反应的生成，而且加入氰类羧酸酯，能使电解液的电位窗变得更宽，提高三元电池的能量密度。镍三元材料对水分十分敏感，使用LiFSI能降低水分的敏感度。而且当LiFSI在1mol/L以上，锂离子数增加时，电池的充放电性能还能得到进一步提高。因此，应用使用含有氰类羧酸酯的有机溶剂和高浓度(>1mol/L)锂盐(LiFSI)结合的电解液能满足三元材料体系锂离子电池充放电和安全需要，使得三元正极材料电池在常温和高温下具有优异的充放电和安全性能，该电解液能使三元正极材料锂离子电池不仅在常温下循环性能稳定，还能抑制三元正极材料锂离子电池在高温条件下老化、气胀的现象，并使三元正极材料锂离子电池的内阻变小，因而在三元电池体系中有广泛的应用前景。
附图说明
附图1为本发明的一种三元正极材料锂离子电池电解液的对比例1和实施例1的线性扫描对比图。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
对比例1
有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯(三者的质量比为30:20:50)；电解质锂盐为LiPF6，并且锂盐的浓度为1.2mol/L，卤代环状碳酸酯为氟代碳酸乙烯酯，占电解液总质量的1％，锂盐型添加剂为LiFSI，占电解液总质量的1％，磺酸内酯为1，3-丙磺酸内酯，占电解液总质量的0.5％，硅烷添加剂为三(三甲基硅烷)磷酸酯，占电解液总质量的0.2％。
对比例2
有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯(三者的质量比为30:20:50)；电解质锂盐为LiFSI，并且锂盐的浓度为1.0mol/L，卤代环状碳酸酯为氟代碳酸乙烯酯，占电解液总质量的1％，锂盐型添加剂为LiPF6，占电解液总质量的1％，磺酸内酯为1，3-丙磺酸内酯，占电解液总质量的0.5％，硅烷添加剂为三(三甲基硅烷)磷酸酯，占电解液总质量的0.2％。
对比例3
有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、(四者的质量比为30:20:40:10)；电解质锂盐为LiFSI，并且锂盐的浓度为1.0mol/L，卤代环状碳酸酯为氟代碳酸乙烯酯，占电解液总质量的1％，锂盐型添加剂为LiPF6，占电解液总质量的1％，磺酸内酯为1，3-丙磺酸内酯，占电解液总质量的0.5％，硅烷添加剂为三(三甲基硅烷)磷酸酯，占电解液总质量的0.2％。
实施例1
有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、(四者的质量比为30:20:40:10)；电解质锂盐为LiFSI，并且锂盐的浓度为1.2mol/L，卤代环状碳酸酯为氟代碳酸乙烯酯，占电解液总质量的1％，锂盐型添加剂为LiPF6，占电解液总质量的1％，磺酸内酯为1，3-丙磺酸内酯，占电解液总质量的0.5％，硅烷添加剂为三(三甲基硅烷)磷酸酯，占电解液总质量的0.2％。
实施例2
有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、(四者的质量比为30:20:40:10)；电解质锂盐为LiFSI，并且锂盐的浓度为1.2mol/L，卤代环状碳酸酯为氟代碳酸乙烯酯，占电解液总质量的1％，锂盐型添加剂为LiPF6和LiODFB，分别占电解液总质量的0.5％，磺酸内酯为1，3-丙磺酸内酯，占电解液总质量的0.5％，硅烷添加剂为三(三甲基硅烷)磷酸酯，占电解液总质量的0.2％。
实施例3
有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、(四者的质量比为30:20:30:20)；电解质锂盐为LiFSI，并且锂盐的浓度为1.5mol/L，卤代环状碳酸酯为氟代碳酸乙烯酯，占电解液总质量的1％，锂盐型添加剂为LiPF6和LiODFB，分别占电解液总质量的0.5％，磺酸内酯为1，3-丙磺酸内酯，占电解液总质量的0.5％，硅烷添加剂为三(三甲基硅烷)磷酸酯，占电解液总质量的0.2％。
实施例4
有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、(四者的质量比为30:20:25:25)；电解质锂盐为LiFSI，并且锂盐的浓度为1.8mol/L，卤代环状碳酸酯为氟代碳酸乙烯酯，占电解液总质量的1％，锂盐型添加剂为LiPF6和LiODFB，分别占电解液总质量的0.5％，磺酸内酯为1，3-丙磺酸内酯，占电解液总质量的0.5％，硅烷添加剂为三(三甲基硅烷)磷酸酯，占电解液总质量的0.2％。
实施例5
有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、(四者的质量比为30:20:30:20)；电解质锂盐为LiFSI，并且锂盐的浓度为1.5mol/L，卤代环状碳酸酯为氟代碳酸乙烯酯，占电解液总质量的1％，锂盐型添加剂为LiPF6和LiODFB，分别占电解液总质量的0.5％，磺酸内酯为1，4-丙磺酸内酯，占电解液总质量的0.5％，硅烷添加剂为三(三甲基硅烷)硼酸酯，占电解液总质量的0.2％。
实施例6
有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、(四者的质量比为30:20:30:20)；电解质锂盐为LiFSI，并且锂盐的浓度为1.5mol/L，卤代环状碳酸酯为氟代碳酸乙烯酯，占电解液总质量的1％，锂盐型添加剂为LiPF6和LiODFB，分别占电解液总质量的0.5％，磺酸内酯为1，3-丙磺酸内酯，占电解液总质量的0.5％，硅烷添加剂为三(三甲基硅烷)磷酸酯，占电解液总质量的0.2％。
实施例7
有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、(四者的质量比为30:20:30:20)；电解质锂盐为LiFSI，并且锂盐的浓度为1.5mol/L，卤代环状碳酸酯为氟代碳酸乙烯酯，占电解液总质量的1％，锂盐型添加剂为LiPF6和LiODFB，分别占电解液总质量的0.5％，磺酸内酯为1，3-丙磺酸内酯，占电解液总质量的0.5％，硅烷添加剂为三(三甲基硅烷)磷酸酯，占电解液总质量的0.2％。
实施例8
有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、(四者的质量比为30:20:30:20)；电解质锂盐为LiFSI，并且锂盐的浓度为1.5mol/L，卤代环状碳酸酯为氟代碳酸乙烯酯，占电解液总质量的1％，锂盐型添加剂为LiPF6和LiODFB，分别占电解液总质量的0.5％，磺酸内酯为1，3-丙磺酸内酯，占电解液总质量的0.5％，硅烷添加剂为三(三甲基硅烷)磷酸酯，占电解液总质量的0.2％。
实施例9
有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、(四者的质量比为30:20:30:20)；电解质锂盐为LiFSI，并且锂盐的浓度为1.5mol/L，卤代环状碳酸酯为氟代碳酸乙烯酯，占电解液总质量的1％，锂盐型添加剂为LiPF6和LiODFB，分别占电解液总质量的0.5％，磺酸内酯为1，3-丙磺酸内酯，占电解液总质量的0.5％，硅烷添加剂为三(三甲基硅烷)磷酸酯，占电解液总质量的0.2％。
实施例10
有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、(四者的质量比为30:20:30:20)；电解质锂盐为LiFSI，并且锂盐的浓度为1.5mol/L，卤代环状碳酸酯为氟代碳酸乙烯酯，占电解液总质量的1％，锂盐型添加剂为LiPF6和LiODFB，分别占电解液总质量的0.5％，磺酸内酯为1，3-丙磺酸内酯，占电解液总质量的0.5％，硅烷添加剂为三(三甲基硅烷)磷酸酯，占电解液总质量的0.2％。
实施例11
有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、(四者的质量比为30:20:30:20)；电解质锂盐为LiFSI，并且锂盐的浓度为1.5mol/L，卤代环状碳酸酯为氟代碳酸乙烯酯，占电解液总质量的1％，锂盐型添加剂为LiPF6和LiODFB，分别占电解液总质量的0.5％，磺酸内酯为1，3-丙磺酸内酯，占电解液总质量的0.5％，硅烷添加剂为三(三甲基硅烷)磷酸酯，占电解液总质量的0.2％。
实施例12
有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、(四者的质量比为30:20:30:20)；电解质锂盐为LiFSI，并且锂盐的浓度为1.5mol/L，卤代环状碳酸酯为氟代碳酸乙烯酯，占电解液总质量的1％，锂盐型添加剂为LiPF6和LiODFB，分别占电解液总质量的0.5％，磺酸内酯为1，3-丙磺酸内酯，占电解液总质量的0.5％，硅烷添加剂为三(三甲基硅烷)磷酸酯，占电解液总质量的0.2％。
实施例13
有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、(四者的质量比为30:20:30:20)；电解质锂盐为LiFSI，并且锂盐的浓度为1.5mol/L，卤代环状碳酸酯为氟代碳酸乙烯酯，占电解液总质量的1％，锂盐型添加剂为LiPF6和LiODFB，分别占电解液总质量的0.5％，磺酸内酯为1，3-丙磺酸内酯，占电解液总质量的0.5％，硅烷添加剂为三(三甲基硅烷)磷酸酯，占电解液总质量的0.2％。
实验结果
将对比例1和实施例1得到的电解液在3-7V下，扫速为1mV/s，工作电极为铂、参比电极为锂片、对电极为铂，进行线性扫描抗氧化性测试，如图1所示,实施例1的氧化电位要高于对比例1。
将对比例1、2、3和实施例1-13得到的电解液注入到同批次的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的1Ah聚合物软包电池中，测试电池在常温情况下的循环寿命和鼓胀程度(表1)、高温60℃下的循环寿命、鼓胀程度和内阻变化(表2)，具体结果如下：
表1
表2
由上表格可知，实施例1-13制备的电池安全性明显优于对比例1-3制备的电池。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于三元正极材料锂离子电池的电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，其特征在于：所述的锂盐为浓度大于1mol/L的双氟磺酰亚胺锂，所述的有机溶剂包括氰类羧酸酯和其他非水有机溶剂，所述的氰类羧酸酯的添加质量为所述的有机溶剂总质量的5％～35％，所述的氰类羧酸酯为选自如下结构式中的一种或几种的组合：其中，R1、R2独立地选自氢、烷基、环烷基、烯基、炔基、卤素、氰基、苯基、氨基、卤代烷基、卤代环烷基、卤代烯基、卤代炔基、卤代苯基、卤代氨基、烷氧基、环氧烷基、苯氧基、氰基烷基、氰基环烷基、氰基烯基、氰基炔基、氰基苯基、氰基氨基烷基或氰氨基，并且，R1、R2中至少一个为氰基或含有氰基的基团。
2.根据权利要求1所述的适用于三元正极材料锂离子电池的电解液，其特征在于：所述的氰类羧酸酯为 中的一种或几种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的适用于三元正极材料锂离子电池的电解液，其特征在于：所述的氰类羧酸酯的添加质量优选为所述的有机溶剂总质量的10％～25％。
4.根据权利要求1或2所述的适用于三元正极材料锂离子电池的电解液，其特征在于：所述的锂盐的浓度为1.15～3mol/L。
5.根据权利要求1或2所述的适用于三元正极材料锂离子电池的电解液，其特征在于：所述的其他非水有机溶剂为选自碳酸酯、醚类，可优选碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲丙酯、四氢呋喃、二乙醇二乙醚、三乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、γ-丁内酯中的一种或几种的组合。
6.根据权利要求1或2所述的适用于三元正极材料锂离子电池的电解液，其特征在于：所述的添加剂包括占所述的电解液总质量0.1％～5％的卤代环状碳酸酯，所述的卤代环状碳酸酯为选自氟代碳酸乙烯酯、二氟代碳酸乙烯酯、三氟乙基碳酸酯中的一种或几种的组合。
7.根据权利要求1或2所述的适用于三元正极材料锂离子电池的电解液，其特征在于：所述的添加剂包括占所述的电解液总质量0.1％～5％的锂盐型添加剂，所述的锂盐型添加剂为选自六氟磷酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、二(三氟甲基磺酸酰)亚胺锂、双(五氟乙基磺酰)亚胺锂中的一种或几种的组合。
8.根据权利要求1或2所述的适用于三元正极材料锂离子电池的电解液，其特征在于：所述的添加剂包括占所述的电解液总质量0.5％～2％的磺酸内酯，所述的磺酸内酯为选自1，3-丙磺酸内酯、1，4-丁磺酸内酯，1，3-(1-丙烯)磺内酯中的一种或几种的组合。
9.根据权利要求1或2所述的适用于三元正极材料锂离子电池的电解液，其特征在于：所述的添加剂包括占所述的电解液总质量0.1％～1％的硅烷添加剂，所述的硅烷添加剂为选自三(三甲基硅烷)硼酸酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、三甲基硅硫酸酯中的一种或几种的组合。
10.一种三元正极材料锂离子电池，包括正极、负极和电解液，其特征在于：所述的电解液为权利要求1至9中任一项所述的电解液；所述的正极由吸附、释放锂离子的LiNi1-x-yCoxMyO2形成，其中，M为Al或Mn，0≤x≤1，0≤y≤1，且0≤x+y≤1；所述的负极由吸附、释放锂离子的碳材料、含硅材料或金属合金形成。
CN201610970556.2A 2016-10-28 2016-10-28 一种适用于三元正极材料锂离子电池的电解液及三元正极材料锂离子电池 Pending CN106356562A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610970556.2A CN106356562A (zh) 2016-10-28 2016-10-28 一种适用于三元正极材料锂离子电池的电解液及三元正极材料锂离子电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610970556.2A CN106356562A (zh) 2016-10-28 2016-10-28 一种适用于三元正极材料锂离子电池的电解液及三元正极材料锂离子电池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106356562A true CN106356562A (zh) 2017-01-25

Family

ID=57864438

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610970556.2A Pending CN106356562A (zh) 2016-10-28 2016-10-28 一种适用于三元正极材料锂离子电池的电解液及三元正极材料锂离子电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106356562A (zh)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108232302A (zh) * 2017-12-30 2018-06-29 国联汽车动力电池研究院有限责任公司 一种适用于硅基负极锂离子电池的高浓度锂盐电解液
CN109273767A (zh) * 2018-10-10 2019-01-25 杉杉新材料（衢州）有限公司 一种链状氟代酯类化合物及其作为锂离子电池电解液溶剂的用途
CN109638351A (zh) * 2018-11-02 2019-04-16 珠海市赛纬电子材料股份有限公司 一种兼顾高低温性能的高电压电解液及其锂离子电池
CN110416614A (zh) * 2019-08-02 2019-11-05 湖州昆仑动力电池材料有限公司 一种高镍锂离子电池用电解液
CN110800150A (zh) * 2017-03-31 2020-02-14 株式会社村田制作所 包含电解质稳定材料的非水电解质和电解液、包含它们的二次电池及其用途
CN111066188A (zh) * 2017-09-13 2020-04-24 日本电气株式会社 锂离子二次电池
CN111261947A (zh) * 2018-12-03 2020-06-09 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 一种适用于高电压电池的电解液及锂电池
CN111697266A (zh) * 2020-06-22 2020-09-22 宁德新能源科技有限公司 电解液和包括其的电化学装置及电子装置
CN112448035A (zh) * 2020-11-25 2021-03-05 东莞市天丰电源材料有限公司 一种高电压锂离子电池电解液及其制备方法
CN112467202A (zh) * 2019-09-06 2021-03-09 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离子电池
CN112864369A (zh) * 2021-03-19 2021-05-28 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种改性高镍三元正极材料及其制备方法
CN114300747A (zh) * 2021-12-15 2022-04-08 惠州锂威新能源科技有限公司 一种电解液及含该电解液的锂离子电池
CN115732756A (zh) * 2021-08-30 2023-03-03 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 一种电解液及使用该电解液的二次电池

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100297508A1 (en) * 2009-05-21 2010-11-25 Samsung Sdi Co., Ltd. Organic electrolytic solution and lithium battery employing the same
CN102074734A (zh) * 2010-09-30 2011-05-25 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 一种含氟磺酰亚胺锂锂盐的电解质溶液及其用途
CN102306833A (zh) * 2011-08-17 2012-01-04 深圳新宙邦科技股份有限公司 一种阻燃型非水电解液及其电池
CN104795595A (zh) * 2009-09-15 2015-07-22 宇部兴产株式会社 非水电解液以及使用了该非水电解液的电化学元件
CN105324879A (zh) * 2013-06-21 2016-02-10 宇部兴产株式会社 非水电解液、使用了该非水电解液的蓄电设备和该非水电解液中使用的含有联苯基的碳酸酯化合物
JP2016184579A (ja) * 2015-03-25 2016-10-20 三菱化学株式会社 非水系電解液及びそれを用いた非水系電解液二次電池

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100297508A1 (en) * 2009-05-21 2010-11-25 Samsung Sdi Co., Ltd. Organic electrolytic solution and lithium battery employing the same
CN104795595A (zh) * 2009-09-15 2015-07-22 宇部兴产株式会社 非水电解液以及使用了该非水电解液的电化学元件
CN102074734A (zh) * 2010-09-30 2011-05-25 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 一种含氟磺酰亚胺锂锂盐的电解质溶液及其用途
CN102306833A (zh) * 2011-08-17 2012-01-04 深圳新宙邦科技股份有限公司 一种阻燃型非水电解液及其电池
CN105324879A (zh) * 2013-06-21 2016-02-10 宇部兴产株式会社 非水电解液、使用了该非水电解液的蓄电设备和该非水电解液中使用的含有联苯基的碳酸酯化合物
JP2016184579A (ja) * 2015-03-25 2016-10-20 三菱化学株式会社 非水系電解液及びそれを用いた非水系電解液二次電池

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110800150A (zh) * 2017-03-31 2020-02-14 株式会社村田制作所 包含电解质稳定材料的非水电解质和电解液、包含它们的二次电池及其用途
US11611107B2 (en) 2017-09-13 2023-03-21 Nec Corporation Lithium ion secondary battery
CN111066188A (zh) * 2017-09-13 2020-04-24 日本电气株式会社 锂离子二次电池
CN111066188B (zh) * 2017-09-13 2023-06-27 日本电气株式会社 锂离子二次电池
CN108232302A (zh) * 2017-12-30 2018-06-29 国联汽车动力电池研究院有限责任公司 一种适用于硅基负极锂离子电池的高浓度锂盐电解液
CN109273767A (zh) * 2018-10-10 2019-01-25 杉杉新材料（衢州）有限公司 一种链状氟代酯类化合物及其作为锂离子电池电解液溶剂的用途
CN109638351A (zh) * 2018-11-02 2019-04-16 珠海市赛纬电子材料股份有限公司 一种兼顾高低温性能的高电压电解液及其锂离子电池
CN109638351B (zh) * 2018-11-02 2021-08-24 珠海市赛纬电子材料股份有限公司 一种兼顾高低温性能的高电压电解液及其锂离子电池
CN111261947A (zh) * 2018-12-03 2020-06-09 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 一种适用于高电压电池的电解液及锂电池
CN110416614A (zh) * 2019-08-02 2019-11-05 湖州昆仑动力电池材料有限公司 一种高镍锂离子电池用电解液
CN112467202A (zh) * 2019-09-06 2021-03-09 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离子电池
CN111697266A (zh) * 2020-06-22 2020-09-22 宁德新能源科技有限公司 电解液和包括其的电化学装置及电子装置
CN112448035A (zh) * 2020-11-25 2021-03-05 东莞市天丰电源材料有限公司 一种高电压锂离子电池电解液及其制备方法
CN112448035B (zh) * 2020-11-25 2022-08-12 东莞市天丰电源材料有限公司 一种高电压锂离子电池电解液及其制备方法
CN112864369A (zh) * 2021-03-19 2021-05-28 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种改性高镍三元正极材料及其制备方法
CN112864369B (zh) * 2021-03-19 2022-02-18 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种改性高镍三元正极材料及其制备方法
CN115732756A (zh) * 2021-08-30 2023-03-03 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 一种电解液及使用该电解液的二次电池
CN115732756B (zh) * 2021-08-30 2023-11-28 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 一种电解液及使用该电解液的二次电池
CN114300747A (zh) * 2021-12-15 2022-04-08 惠州锂威新能源科技有限公司 一种电解液及含该电解液的锂离子电池
CN114300747B (zh) * 2021-12-15 2023-08-01 惠州锂威新能源科技有限公司 一种电解液及含该电解液的锂离子电池

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106356562A (zh) 一种适用于三元正极材料锂离子电池的电解液及三元正极材料锂离子电池
CN105428719B (zh) 高电压宽温锂离子电池电解液及其制备方法及应用
CN103401020B (zh) 一种高电压锂离子电池电解液
CN109818064A (zh) 一种高温高电压非水电解液及含该非水电解液的锂离子电池
CN106450438A (zh) 一种锂离子电池电解液及使用该电解液的锂离子电池
CN108767310A (zh) 一种锂离子电池电解液、锂离子电池
CN106058316A (zh) 一种高镍三元锂离子动力电池电解液及高镍三元锂离子动力电池
KR20150113081A (ko) 이차 전지용 비수 전해액 및 비수 전해액 이차 전지
CN105810998B (zh) 一种电解液以及包括该电解液的锂离子电池
CN107293792A (zh) 一种非水电解液及高镍三元正极材料电池
CN101777668A (zh) 一种锰酸锂电池用电解液
CN106486696B (zh) 一种锂离子电池非水电解液和锂离子电池
CN102903956B (zh) 钛酸锂电池及其电解液
CN104051786A (zh) 一种电解液及其制备方法以及一种高电压锂离子电池
JP2018526763A (ja) 高電圧広温度範囲リチウムイオン電池の電解液、その調製方法及びその応用
CN103896849B (zh) 腈基‑苯并咪唑盐及其制备方法
CN108172901A (zh) 一种高压锂离子电池电解液的添加剂
CN103779604B (zh) 锂离子二次电池及其电解液
CN105633460B (zh) 锂离子二次电池电解液及锂离子二次电池
CN106129456B (zh) 一种电解液用功能添加剂，长循环锂离子电池电解液及锂离子电池
CN103035947A (zh) 一种新型的锂离子电池电解液及其制备方法
CN110247119A (zh) 一种锂二次电池电解液、锂二次电池
CN102569880A (zh) 锂离子二次电池及其电解液以及酰胺类化合物的应用
CN108682889A (zh) 一种锂离子电池高电压电解液及其应用
CN106450432A (zh) 一种硅碳复合负极高电压锂离子电池

Legal Events

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

Application publication date: 20170125