CN107069094B - 一种超低温放电的锂离子电池电解液 - Google Patents

一种超低温放电的锂离子电池电解液 Download PDF

Info

Publication number
CN107069094B
CN107069094B CN201710178150.5A CN201710178150A CN107069094B CN 107069094 B CN107069094 B CN 107069094B CN 201710178150 A CN201710178150 A CN 201710178150A CN 107069094 B CN107069094 B CN 107069094B
Authority
CN
China
Prior art keywords
lithium
electrolyte
carbonate
ion battery
liodfb
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.)
Active
Application number
CN201710178150.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107069094A (zh
Inventor
吴玉双
熊伟
郭少雄
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 Province Tak Tak Power Technology Co Ltd
Original Assignee
Fujian Province Tak Tak Power Technology 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 Fujian Province Tak Tak Power Technology Co Ltd filed Critical Fujian Province Tak Tak Power Technology Co Ltd
Priority to CN201710178150.5A priority Critical patent/CN107069094B/zh
Publication of CN107069094A publication Critical patent/CN107069094A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107069094B publication Critical patent/CN107069094B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • H01M10/0568—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
    • 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
    • H01M10/0567—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
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0025—Organic electrolyte
    • 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)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Primary Cells (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种超低温放电的锂离子电池电解液。所述电解液由电解质锂盐、环状醚类化合物、有机碳酸酯、乙二醇二甲醚、N,N‑二甲基三氟乙酰胺组成；其中电解质锂盐为六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂LiBOB，草酸二氟硼酸锂LiODFB按质量比3:1:1混合。本发明中以有机添加剂N,N‑二甲基三氟乙酰胺与有机碳酸酯混合，能够显著降低混合溶剂的凝固点，有助于形成低温电解液，并且以六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂，草酸二氟硼酸锂三种锂盐合理配比制得的电解液，不仅克服了单独使用六氟磷酸锂缺乏温度稳定性的缺点，而且具有更好的低温性能和高倍率放电性能。

Description

一种超低温放电的锂离子电池电解液
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种超低温放电的锂离子电池电解液。
背景技术
自从20 世纪90 年代锂离子电池商业化使用以来，便以其比能量高、电池电压高、工作温度范围宽、储存寿命长、无记忆效应、自放电率小、可快速充放电等优点而迅速发展起来，目前，锂离子电池已经广泛应用手机、笔记本电脑、数码相机等电子产品中，还作为动力型电池逐渐在电动自行车、航模、电动汽车上得到广泛使用。随着锂离子电池应用领域的拓展，对于电池性能的要求也不断提高，一些重要工业领域对锂离子电池在低温环境下的倍率性能具有较高要求，因此如何提高锂离子电池的低温性能，成为了锂离子电池领域的的重要研究方向。
目前市售电解液，其溶剂多为碳酸酯的混合物，电解质锂盐则主要为LiPF6，但作为锂离子电池电解质，它容易吸潮并水解而产生有毒气体，热稳定性差，高温下会分解成LiF和PF5，合成困难。另外基于LiPF6的电解液低温电导率较低，而且用不含碳酸乙烯酯(EC)溶剂的电解液组装的锂离子电池在负极成膜困难。双草酸硼酸锂[LiB(C2O4 )2，LiBOB]是人们最近开发出的新型有机硼酸锂盐之一，具有良好的热稳定性和电化学稳定性，与碳酸丙烯酯( PC )等有机溶剂构成的电解液在阳极上能形成稳定而致密的固体电解质相界面( SEI )膜，具有良好的循环性能，是最可能替代现有电解质LiPF6实现工业化生产的锂盐。
但是双草酸硼酸锂在碳酸酯溶剂中的溶解度较小，其较低的浓度与电导率不能满足工业化要求与日益增长的能量密度的要求；且其低温性能较以LiPF6为锂盐的电解液体系差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超低温放电的新型锂离子电池电解液。通过在电解液中添加环状醚类化合物以及有机添加剂N,N-二甲基三氟乙酰胺，在锂离子电池首次充电时，形成稳定、致密、有韧性的SEI膜，并通过有机锂盐的组合配比，改善电解液的低温放电性能以及循环性能。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
所述电解液由电解质锂盐、环状醚类化合物、有机碳酸酯、乙二醇二甲醚、N,N-二甲基三氟乙酰胺组成；其中电解质锂盐为六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂LiBOB，草酸二氟硼酸锂LiODFB按质量比3:1:1混合。
所述环状醚类化合物为四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、2,3-二氢呋喃、2,5-二氢呋喃、1,3-二氧五环、1,3-二氧环戊烷和4-甲基-1,3-二氧环戊烷中的一种。
所述有机碳酸酯为环状碳酸酯或线性碳酸酯；环状碳酸酯选自碳酸乙烯酯(EC)和碳酸丙烯酯(PC) 中的一种或两种；线性碳酸酯选自碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)及碳酸甲乙酯(EMC) 中的一种或多种。
其中环状醚类化合物、有机碳酸酯、乙二醇二甲醚、N,N-二甲基三氟乙酰胺按质量比22:19:27:14混合。
其中电解质锂盐与环状醚类化合物按质量体积比4:15，单位为g/mL。
本发明的显著优点在于：
（1）本发明以六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂LiBOB，草酸二氟硼酸锂三种电解质锂盐合理配比制得的电解液，不仅克服了单独使用六氟磷酸锂缺乏温度稳定性的缺点，而且具有更好的低温性能和高倍率放电性能；
（2）本发明中的有机添加剂N,N-二甲基三氟乙酰胺与有机碳酸酯混合，能够显著降低混合溶剂的凝固点，有助于形成低温电解液；电解液在锂离子电池的工作电压范围内是电化学稳定的，拓宽了电池的低温应用范围，提高了电池的热安全性；
（3）在电解液中添加环状醚类化合物、有机碳酸酯和有机添加剂，该混合溶剂黏度低，在石墨表面易形成稳定、致密、有韧性的SEI膜，成膜能力好。
具体实施方式
为进一步公开而不是限制本发明，以下结合实例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
所述电解液由电解质锂盐、1,3-二氧五环、碳酸丙烯酯、乙二醇二甲醚、N,N-二甲基三氟乙酰胺组成；
其中电解质锂盐为六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂LiBOB，草酸二氟硼酸锂LiODFB按质量比3:1:1混合；
1,3-二氧五环、碳酸丙烯酯、乙二醇二甲醚、N,N-二甲基三氟乙酰胺按质量比22:19:27:14；
电解质锂盐与1,3-二氧五环按质量体积比4:15，单位为g/mL。
将称取好的1,3-二氧五环、碳酸丙烯酯、乙二醇二甲醚混合，再加入电解质锂盐，待电解质锂盐溶解后，加入N,N-二甲基三氟乙酰胺混合摇匀，静置24h。
实施例2
所述电解液由电解质锂盐、2-甲基四氢呋喃、碳酸二甲酯DMC和碳酸甲乙酯EMC、乙二醇二甲醚、N,N-二甲基三氟乙酰胺组成；
其中电解质锂盐为六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂LiBOB，草酸二氟硼酸锂LiODFB按质量比3:1:1混合；
2-甲基四氢呋喃、碳酸二甲酯DMC和碳酸甲乙酯EMC（质量比1:1）、乙二醇二甲醚、N,N-二甲基三氟乙酰胺按质量比22:19:27:14混合。
电解质锂盐与2-甲基四氢呋喃按质量体积比4:15，单位为g/mL。
制备方法类似实施例1，先将环醚化合物、有机碳酸酯、乙二醇二甲醚混合，再加入电解质锂盐，最后加入添加剂。
实施例3
所述电解液由电解质锂盐、四氢呋喃、碳酸乙烯酯EC和碳酸丙烯酯PC、乙二醇二甲醚、N,N-二甲基三氟乙酰胺组成；
其中电解质锂盐为六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂LiBOB，草酸二氟硼酸锂LiODFB按质量比3:1:1混合；
四氢呋喃、碳酸乙烯酯EC和碳酸丙烯酯PC（质量比1:1）、乙二醇二甲醚、N,N-二甲基三氟乙酰胺按质量比22:19:27:14混合。
电解质锂盐与四氢呋喃按质量体积比4:15，单位为g/mL。
制备方法与实施例1类似。
将实施例1-3得到的电解液，将电解液依照常规电池制作工艺注入到自制方形软包装电池中，其中电池正极为92wt%LiFePO4材料和4wt%导电炭黑，负极为人造石墨，容量为5Ah，对电池性能测试，结果显示，实施例1-3的样品在25℃，0.3C放电容量保持率为100%，在-20℃，0.3C放电容量保持率为80~90%，在-30℃，0.3C放电容量保持率为70-82%，在-40℃，0.3C放电容量保持率为50-60%。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (3)

1.一种超低温放电的锂离子电池电解液，其特征在于：所述电解液由电解质锂盐、环状醚类化合物、有机碳酸酯、乙二醇二甲醚、添加剂组成；其中电解质锂盐为六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂LiBOB，草酸二氟硼酸锂LiODFB按质量比3:1:1混合；所述有机碳酸酯为环状碳酸酯或线性碳酸酯；环状碳酸酯选自碳酸乙烯酯EC和碳酸丙烯酯PC中的一种或两种；线性碳酸酯选自碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC及碳酸甲乙酯EMC中的一种或多种；所述添加剂为N,N-二甲基三氟乙酰胺；其中环状醚类化合物、有机碳酸酯、乙二醇二甲醚、添加剂按质量比22:19:27:14混合。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述的环状醚类化合物为四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、2,3-二氢呋喃、2,5-二氢呋喃、1,3-二氧五环、1,3-二氧环戊烷和4-甲基-1,3-二氧环戊烷中的一种。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于：其中电解质锂盐与环状醚类化合物的质量体积比为4:15，单位为g/mL。
CN201710178150.5A 2017-03-23 2017-03-23 一种超低温放电的锂离子电池电解液 Active CN107069094B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710178150.5A CN107069094B (zh) 2017-03-23 2017-03-23 一种超低温放电的锂离子电池电解液

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710178150.5A CN107069094B (zh) 2017-03-23 2017-03-23 一种超低温放电的锂离子电池电解液

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107069094A CN107069094A (zh) 2017-08-18
CN107069094B true CN107069094B (zh) 2019-02-15

Family

ID=59620313

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710178150.5A Active CN107069094B (zh) 2017-03-23 2017-03-23 一种超低温放电的锂离子电池电解液

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107069094B (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102488601B1 (ko) * 2017-09-05 2023-01-12 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지
JP7194688B2 (ja) 2017-11-10 2022-12-22 三菱ケミカル株式会社 非水系電解液及びそれを用いたエネルギーデバイス
CN109449485B (zh) * 2018-10-15 2021-07-20 苏州大学 一种耐超低温锂电池电解液
CN109980195B (zh) * 2019-03-11 2022-05-17 江苏大学 能在零下60℃正常工作的超低温锂离子电池的制备方法
CN110459807A (zh) * 2019-08-14 2019-11-15 超容新能源科技有限公司 一种锂电池的低温溶解液
CN110890595A (zh) * 2019-11-18 2020-03-17 淮北市锂动芯新能源科技有限公司 一种超低温电子烟锂离子电池的制备方法
CN111640579B (zh) * 2020-05-26 2022-01-11 广州金立电子有限公司 一种超低温电解液
CN114024025B (zh) * 2021-10-29 2023-04-11 华中科技大学 一种共聚合固体电解质、其制备方法及固态聚合物锂电池
CN114300744A (zh) * 2021-12-31 2022-04-08 厦门海辰新能源科技有限公司 用于锂离子电池的电解液和锂离子电池
CN116565325A (zh) * 2022-01-29 2023-08-08 西湖大学 一种具有硼酸锂盐和三氟乙酰胺化合物的锂电池电解液
CN114552000A (zh) * 2022-02-15 2022-05-27 北京航空航天大学 一种超低温石墨基锂离子电池及其电解液的制备方法
CN115602926B (zh) * 2022-12-16 2023-04-28 河北省科学院能源研究所 一种耐高温电解液及其制备方法和应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102683745A (zh) * 2012-03-01 2012-09-19 华瑞(新乡)化工有限公司 电压为5v的新型锂离子电池的电解液的制备方法
CN102751499A (zh) * 2012-06-30 2012-10-24 惠州亿纬锂能股份有限公司 锂-二硫化亚铁电池及其制备方法
CN103456970A (zh) * 2013-09-04 2013-12-18 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种电解液及含有该电解液的锂-二硫化亚铁电池
CN107039651A (zh) * 2016-02-04 2017-08-11 泰州新超锂离子科技有限公司 锂离子电池及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102683745A (zh) * 2012-03-01 2012-09-19 华瑞(新乡)化工有限公司 电压为5v的新型锂离子电池的电解液的制备方法
CN102751499A (zh) * 2012-06-30 2012-10-24 惠州亿纬锂能股份有限公司 锂-二硫化亚铁电池及其制备方法
CN103456970A (zh) * 2013-09-04 2013-12-18 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种电解液及含有该电解液的锂-二硫化亚铁电池
CN107039651A (zh) * 2016-02-04 2017-08-11 泰州新超锂离子科技有限公司 锂离子电池及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107069094A (zh) 2017-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107069094B (zh) 一种超低温放电的锂离子电池电解液
CN103779607B (zh) 一种电解液和锂离子二次电池
CN102035022B (zh) 一种用于电压为5v锂离子电池的电解液的制备方法
CN102082292B (zh) 一种高温型锂离子电池电解液及锂离子电池
CN110112465B (zh) 富锂锰基正极材料体系电池用电解液及锂离子电池
CN104022310B (zh) 锂离子二次电池及含有该电解液的锂离子电池
CN109119686A (zh) 磷酸铁锂电池
CN107293782A (zh) 非水电解液及锂离子电池
KR20010095277A (ko) 비수 전해질 전지 및 비수 전해액
CN108390096A (zh) 一种四氟硼酸盐的应用、包含四氟硼酸盐的复合电解液和复合正极材料
CN108270034A (zh) 一种锂离子电池电解液
CN103956517A (zh) 一种高电压锂离子电池电解液及其制备方法与应用
CN107799823A (zh) 一种电解液添加剂及含有该添加剂的电解液和锂二次电池
CN105810997A (zh) 锂离子电池的电解液及其制备方法、锂离子电池
CN105609876B (zh) 一种噻吩酯类化合物电解液添加剂以及含该电解液添加剂的高电压电解液
CN108258317A (zh) 一种锂硫电池
CN110797544A (zh) 一种高性能锂一次电池及其制备方法
CN114725517A (zh) 一种钠离子电池电解液和钠离子电池
CN109830748B (zh) 一种锂离子电池电解液
CN118412537A (zh) 一种用于锂离子电池的新型低温高压电解液及锂离子电池
CN107275672A (zh) 一种含铷和/或铯阳离子的钠离子电池电解液添加剂及其应用
CN117525469A (zh) 一种低温锂/氟化碳一次电池的电解液及其制备方法
CN105390747A (zh) 一种含硼酸三甲酯添加剂的电解液及其制备方法与应用
CN117096430A (zh) 一种peo基固态电解质及其制备方法和应用
CN116706233A (zh) 一种生物基锂电池添加剂、电解液和锂离子电池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant