CN107749492B - 一种锂离子电池电解液 - Google Patents

一种锂离子电池电解液 Download PDF

Info

Publication number
CN107749492B
CN107749492B CN201610890512.9A CN201610890512A CN107749492B CN 107749492 B CN107749492 B CN 107749492B CN 201610890512 A CN201610890512 A CN 201610890512A CN 107749492 B CN107749492 B CN 107749492B
Authority
CN
China
Prior art keywords
additive
lithium
total weight
ion battery
accounts
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
CN201610890512.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107749492A (zh
Inventor
王涌
陆挺
吴晨琰
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.)
Wanxiang A123 Systems Asia Co Ltd
Original Assignee
Wanxiang Group Corp
Wanxiang A123 Systems Asia 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 Wanxiang Group Corp, Wanxiang A123 Systems Asia Co Ltd filed Critical Wanxiang Group Corp
Priority to CN201610890512.9A priority Critical patent/CN107749492B/zh
Publication of CN107749492A publication Critical patent/CN107749492A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107749492B publication Critical patent/CN107749492B/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
    • H01M10/0567—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
    • 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
    • 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

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池电解液，其包括锂盐、溶剂和添加剂，其中的添加剂由添加剂A、添加剂B和碳酸亚乙烯酯，添加剂A由亚硫酸亚乙酯和亚硫酸丙烯酯组成，添加剂B由双氟磺酰亚胺锂和二氟草酸硼酸锂组成；添加剂A占电解液总重量的0.1～8％，添加剂B占电解液总重量的0.1～6％，碳酸亚乙烯酯占电解液总重量的1～4％。本发明中的锂离子电池电解液在充电过程中，能够使负极表面形成一层稳定的SEI膜；具有优良的高温循环稳定性，使形成的SEI膜在高温下也能稳定的存在；能够减小电池的内阻，提升电池的倍率性能和高温循环性能。

Description

一种锂离子电池电解液
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其是涉及一种锂离子电池电解液。
背景技术
目前锂离子电池特别是在动力电池领域，汽车厂对电池的循环性能要求越来越高，特别是夏季高温天气，对锂离子电池的寿命有很大的影响。现有技术方案是在电解液中添加碳酸亚乙烯酯(VC)、亚硫酸丙烯酯(PS)等简单的添加剂，在电池充电过程中负极表面形成一层SEI保护膜，但在负极的充放电膨胀过程和高温循环过程电解液产生的HF都会破坏已经形成的SEI膜，循环性能下降明显。
中国专利公开号CN1964123A，专利公开日为2007年5月16日，公开了一种锂电池非水电解液，其包含常规的有机溶剂、电解质盐和混合添加剂，其中混合添加剂包括如下化合物A中的至少一种，化合物B中的至少一种，化合物C中的至少一种：化合物A选自Li2CO3、Li2SO4、Li2SO3、LiNO3的无机锂盐；化合物B：碳酸亚乙烯酯、碳酸亚丙烯酯；化合物C：亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、二甲基亚砜酸酯、二乙基亚硫酸酯、二甲亚砜，其在非水电解液中的重量比为A：B：C＝0.1％～3.0％：0.5％～4.0％：1.0％～5.0％；该发明提供了一种能够形成SEI膜，能够使电池的电容量、循环性能、低温电化学性能更佳的非水电解液，但是其也存在较严重的缺点，即高温性能差，其生成的SEI膜在较低温度下稳定，但是在较高温环境下这种SEI变得不稳定，使得在高温环境下所制得的锂离子电池的性能急剧下降，甚至会发生一些严重的事故。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种形成的SEI膜稳定、不易被破坏，循环性能好，特别是高温循环性能优秀的锂离子电池电解液。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
一种锂离子电池电解液，包括锂盐、溶剂和添加剂，其中的添加剂由添加剂A、添加剂B和碳酸亚乙烯酯，添加剂A由亚硫酸亚乙酯和亚硫酸丙烯酯组成，添加剂B由双氟磺酰亚胺锂和二氟草酸硼酸锂组成；添加剂A占电解液总重量的0.1～8％，添加剂B占电解液总重量的0.1～6％，碳酸亚乙烯酯占电解液总重量的1～4％。
碳酸亚乙烯酯是现有常用的锂离子电池电解液添加剂，在现有的添加剂碳酸亚乙烯酯的基础上添加添加剂A和添加剂B在控制电池阻抗不增加的前提下提高电解液的高温循环稳定性能；
单独使用亚硫酸亚乙酯或亚硫酸丙烯酯高温循环性能仍旧较差，不能满足电动汽车的长寿命要求；亚硫酸丙烯酯能够形成在高温下很稳定的SEI膜，提升了高温存储性能，但是亚硫酸丙烯酯的加入会使电池阻抗增加，而亚硫酸亚乙酯可以抑制电池在循环当中的阻抗增加和产气，但是形成的SEI膜不够稳定。两种添加剂各有优缺点，经过调配组分含量获得一种既能提高电池高温循环稳定性能又能将电池阻抗控制在较低范围内的锂离子电池电解液添加剂A；现有技术中包括本发明的实施例与对比例中锂离子电池电解液中都添加六氟磷酸锂作为锂盐，但是六氟磷酸锂的化学稳定性较差，温度在55℃以上时会发生显著的分解产生五氟化磷、氟化氢等有害杂质对电解液和电极材料均出现致命的破坏性，这是电池使用寿命较短的原因；在添加剂B中，双氟磺酰亚胺锂是一种具有电导率高、热稳定性好、电化学窗口宽、不易水解的化合物，可以提高电解液的稳定性，并且提高电池的安全性能；二氟草酸硼酸锂具有良好的化学和电化学稳定性，在高电位下对Al集流体显著钝化，并且可以直接参与负极表面SEI膜的形成，其热分解温度高，在碳酸酯类溶解中的溶解度较大，其相对柔性的化学结构有利于降低电解液的粘度，而且二氟草酸硼酸锂同时具备了二草酸硼酸锂的高温性能和四氟硼酸锂的低温特性，能够同时改善电解液的高温和低温性能；将双氟磺酰亚胺锂与二氟草酸硼酸锂按照一定比例混合制得添加剂B作为六氟磷酸锂的辅盐提高六氟磷酸锂的高温稳定性，使六氟磷酸锂在高温下不发生分解或者少发生分解，同时添加剂B能够参与形成SEI膜，并且其形成的SEI膜在高温下也具有良好的稳定性。
作为优选，碳酸亚乙烯酯占电解液总重量的2％。
作为优选，添加剂A占电解液总重量的0.1～5％，所述的添加剂B占电解液总重量的0.5～5％。
作为优选，添加剂A中，亚硫酸亚乙酯的含量为40～60wt％，余量为亚硫酸丙烯酯；所述添加剂B中，双氟磺酰亚胺锂的含量为75～95wt％，余量为二氟草酸硼酸锂。
作为优选，添加剂A中，亚硫酸亚乙酯的含量为50wt％，亚硫酸丙烯酯的含量为50wt％；所述添加剂B中，双氟磺酰亚胺锂的含量为95wt％，二氟草酸硼酸锂的含量为5wt％。
作为优选，锂盐为六氟磷酸锂，在电解液中六氟磷酸锂的浓度为1.3mol/L，溶剂为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯按体积比为42:52:3:3组成的有机混合溶剂。
电解液中的锂盐采用常规技术中的六氟磷酸锂，溶剂采用碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯组成的有机混合溶剂。
因此，本发明具有以下有益效果：
(1)充电过程中，能够使负极表面形成一层稳定的SEI膜；
(2)具有优良的高温循环稳定性，使形成的SEI膜在高温下也能稳定的存在；
(3)能够减小电池的内阻，提升电池的倍率性能和高温循环性能。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。
对比例
制备正极极片：混合93.5重量份的磷酸铁锂，2重量份的导电炭黑，1重量份的碳纳米管，以及3.5重量份的聚偏氟乙烯，并添加70重量份的N-N-二甲基吡咯烷酮搅拌形成浆液，均匀的涂覆在正极基流体压延铝箔上，干燥后用普通镜面碾压机进行碾压，制成正极极片。
制备负极极片：混合95.2重量份的人造石墨(能量密度：335mAh/g)，1重量份的导电炭黑，1.3重量份的羧甲基纤维素钠以及2.5重量份的丁苯橡胶，并添加140重量份的去离子水搅拌形成浆液，均匀的涂覆在10μm厚的负极基流体电解铜箔上，干燥后用普通镜面碾压机进行碾压，制成负极极片；
准备隔膜：隔膜采用厚度为25微米的微孔PE隔膜；
准备电解液：电解液采用将六氟磷酸锂溶解到碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯的有机混合溶剂中使六氟磷酸锂的溶度为1.3mol/L，其中碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙稀酯的体积比为42:52:3:3。添加剂为2wt％的碳酸亚乙烯酯，2wt％亚硫酸丙烯酯；
准备外壳：外壳采用铝塑膜，铝塑膜采用厚度为152微米且具有尼龙层、粘结层、PP层、粘结层、铝箔、粘结层、PP层层状复合结构材料；
准备外接端子：正极端子采用0.2毫米厚铝材质极耳，负极端子采用0.2毫米镀镍的铜极耳，镍镀层为3微米；
准备电池：以叠片形式，将正极极片、隔膜、负极极片相间叠片形成电芯，单向焊接极耳；然后进行铝塑膜热封，注入电解液，热封封口；依次进行搁置-冷热压-预充-抽空-化成-分容，制成20Ah锂离子动力电池。电池充放电截止电压为2.0-3.65V。
实施例1～5中电解液中添加剂的配方如下表所示：
表1：实施例1～5中电解液中添加剂的配方：
上述表格中所示的添加量为占电解液的重量百分含量；
实施例1～5中，除电解液中添加剂的配方外的其他组分及含量、工艺步骤皆与对比例相同。
效果测试：
1.测试组装而成的对比例与各实施例锂电池的内阻；
2.测试组装而成的对比例与各实施例锂电池在10C倍率下高温存储容量保持率；
3.测试组装而成的对比例与各实施例锂电池在1C/2C倍率45℃下高温循环到80％容量剩余的循环次数。
表2对比例和实施例1～5组装而成电池的性能测试：
由上述测试数据可见，本发明的技术可以改善电池的内阻，可以提升电池的倍率性能和高温循环性能。

Claims (5)

1.一种锂离子电池电解液，包括锂盐、溶剂和添加剂，其特征在于：所述的添加剂由添加剂A、添加剂B和碳酸亚乙烯酯组成，所述的添加剂A由亚硫酸亚乙酯和亚硫酸丙烯酯组成，添加剂B由双氟磺酰亚胺锂和二氟草酸硼酸锂组成；添加剂A占电解液总重量的0.1～8%，添加剂B占电解液总重量的0.1～6%，碳酸亚乙烯酯占电解液总重量的1～4%；
所述添加剂A中，亚硫酸亚乙酯的含量为40～60wt%，余量为亚硫酸丙烯酯；所述添加剂B中，双氟磺酰亚胺锂的含量为75～95wt%，余量为二氟草酸硼酸锂。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电解液，其特征在于：所述的碳酸亚乙烯酯占电解液总重量的2%。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电解液，其特征在于：所述的添加剂A占电解液总重量的0.1～5%，所述的添加剂B占电解液总重量的0.5～5%。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电解液，其特征在于：所述添加剂A中，亚硫酸亚乙酯的含量为50wt%，亚硫酸丙烯酯的含量为50wt%；所述添加剂B中，双氟磺酰亚胺锂的含量为95wt%，二氟草酸硼酸锂的含量为5wt%。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电解液，其特征在于：所述的锂盐为六氟磷酸锂，在电解液中六氟磷酸锂的浓度为1.3mol/L，溶剂为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯按体积比为42:52:3:3组成的有机混合溶剂。
CN201610890512.9A 2016-10-12 2016-10-12 一种锂离子电池电解液 Active CN107749492B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610890512.9A CN107749492B (zh) 2016-10-12 2016-10-12 一种锂离子电池电解液

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610890512.9A CN107749492B (zh) 2016-10-12 2016-10-12 一种锂离子电池电解液

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107749492A CN107749492A (zh) 2018-03-02
CN107749492B true CN107749492B (zh) 2019-08-27

Family

ID=61254554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610890512.9A Active CN107749492B (zh) 2016-10-12 2016-10-12 一种锂离子电池电解液

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107749492B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11453948B2 (en) * 2018-08-29 2022-09-27 Massachusetts Institute Of Technology Artificial solid electrolyte interphase layers
CN110233291B (zh) * 2019-05-31 2021-05-04 骆驼集团新能源电池有限公司 一种平衡高低温的12v启停宽温带锂电池电解液
CN112186255A (zh) * 2019-07-03 2021-01-05 万向一二三股份公司 一种锂离子电池电解液及倍率型nmc锂离子电池的制备方法
WO2021040869A1 (en) 2019-08-23 2021-03-04 Massachusetts Institute Of Technology Electrochemical formation of substrate coatings
CN114552001A (zh) * 2020-11-24 2022-05-27 中国科学院大连化学物理研究所 一种提高三元锂离子电池高温搁置性能的电解液及应用

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103825049B (zh) * 2014-03-04 2017-10-27 东风商用车有限公司 一种锂离子电池耐高温电解液
KR102266993B1 (ko) * 2014-09-18 2021-06-18 에스케이이노베이션 주식회사 신규한 화합물 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 전해액
CN104900916A (zh) * 2015-06-26 2015-09-09 广州天赐高新材料股份有限公司 用于高容量锂离子电池的电解液、制备方法及锂离子电池
CN105552439A (zh) * 2015-12-16 2016-05-04 东莞市杉杉电池材料有限公司 一种快速充电的锂离子电池电解液

Also Published As

Publication number Publication date
CN107749492A (zh) 2018-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107749492B (zh) 一种锂离子电池电解液
CN106298250B (zh) 一种固态锂离子-超级电容混合电池
CN111416145B (zh) 锂离子电池
CN109873206A (zh) 锂离子电池电解液及锂离子电池
CN108767310A (zh) 一种锂离子电池电解液、锂离子电池
CN107834110A (zh) 锂离子电池电解液及锂离子电池
CN103078141A (zh) 锂离子二次电池及其电解液
CN109659496A (zh) 一种锂离子电池正极膜及其制备和应用
CN104282939B (zh) 一种锂离子电池高压电解液
CN107749493A (zh) 一种锂离子电池电解液
CN112086683A (zh) 一种锂离子电池电解液及其制备方法、高压锂离子电池和电池模组
CN105789611A (zh) 一种兼顾电池高低温循环性能的电解液及锂离子电池
EP3836279A1 (en) Non-aqueous electrolyte, lithium-ion battery, battery module, battery pack, and device
CN109935908A (zh) 低浓度锂盐电解液及包含其的锂二次电池
CN113629365A (zh) 电解液注入方法及锂离子电池
EP3832773B1 (en) Non-aqueous electrolyte, lithium-ion battery, battery module, battery pack and apparatus
CN105428086A (zh) 锂离子超级电容器电解液
CN107204485B (zh) 一种电池电容用低温多元电解液
JPWO2014133169A1 (ja) 二次電池用電解液およびそれを用いた二次電池
CN109873207A (zh) 一种高安全性电解液及其制备方法和应用
CN104659408A (zh) 一种高容量锂离子动力电池及其制备方法
CN100483841C (zh) 一种低温工作型锂离子二次电池
CN106252714A (zh) 一种具有长荷电贮存寿命的锂离子电池及其制备方法
CN105742711A (zh) 一种电解液以及一种锂离子电池
CN108767315A (zh) 一种电解液添加剂、锂电池电解液及锂离子电池

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
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20211118

Address after: No.855, Jianshe 2nd Road, Xiaoshan Economic and Technological Development Zone, Hangzhou City, Zhejiang Province

Patentee after: Wanxiang A123 Co.,Ltd.

Address before: No.855, Jianshe 2nd Road, Xiaoshan Economic and Technological Development Zone, Hangzhou City, Zhejiang Province

Patentee before: Wanxiang A123 Co.,Ltd.

Patentee before: Wanxiang Group Co., Ltd

TR01 Transfer of patent right