CN107959054A - 一种动力电池用电解液 - Google Patents

一种动力电池用电解液 Download PDF

Info

Publication number
CN107959054A
CN107959054A CN201711423428.7A CN201711423428A CN107959054A CN 107959054 A CN107959054 A CN 107959054A CN 201711423428 A CN201711423428 A CN 201711423428A CN 107959054 A CN107959054 A CN 107959054A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power battery
electrolyte
carbonate
additive
lithium salts
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
CN201711423428.7A
Other languages
English (en)
Inventor
祝国安
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.)
Hubei Ring Sky High Science New Energy Co Ltd
Original Assignee
Hubei Ring Sky High Science New Energy 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 Hubei Ring Sky High Science New Energy Co Ltd filed Critical Hubei Ring Sky High Science New Energy Co Ltd
Priority to CN201711423428.7A priority Critical patent/CN107959054A/zh
Publication of CN107959054A publication Critical patent/CN107959054A/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
    • H01M10/0567—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
    • 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)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明属于动力电池技术领域，尤其涉及一种动力电池用电解液，包括溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于，所述溶剂至少包括碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯；按质量份剂，所述添加剂包括：氯代碳酸乙烯酯30％‑60％；氟代硼基化合物(C6H3F)O2B(C6H3F2)40％‑60％；碳酸锂0.1％‑1％；二苯醚1％‑20％；锂盐至少包括LiBF2(C2O4)。相对于现有技术，本发明通过各组分的互相配搭，协同增效，得到的电解液具有较好的低温循环性能、高温循环性能、容量性能和氧化稳定性，能够适用于高电压的环境，并适用于作为动力电池的电解液，其能够减少高镍材料在使用过程中的膨胀。

Description

一种动力电池用电解液
技术领域
本发明属于动力电池技术领域，尤其涉及一种动力电池用电解液。
背景技术
锂离子电池凭借其具有优异的能量密度、倍率性能及长使用寿命，广泛应用到移动电话、数码相机与便携式个人电脑等设备上，并且其应用目标正从小型移动设备向大型电动车车用电池系列(纯电动车、混合电动车及插入式混合电动车等的车用电池)与能量储存系统等方面转变。
目前，动力电池的正极一般使用高镍材料，其在循环过程中会有一定程度的膨胀，影响其电池性能的发挥。现有的电解液无法解决高镍材料带来的上述问题，而且现有的电解液的低温性能比较差、氧化稳定性也较差。
本发明旨在提供一种动力电池用电解液，该电解液具有较好的低温循环性能、高温循环性能、容量性能和氧化稳定性，能够适用于高电压的环境，并适用于作为动力电池的电解液，其能够减少高镍材料在使用过程中的膨胀。
发明内容
本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种动力电池用电解液，该电解液具有较好的低温循环性能、高温循环性能、容量性能和氧化稳定性，能够适用于高电压的环境，并适用于作为动力电池的电解液，其能够减少高镍材料在使用过程中的膨胀。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种动力电池用电解液，包括溶剂、锂盐和添加剂，所述溶剂至少包括碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯；
按质量份剂，所述添加剂包括：
锂盐至少包括LiBF2(C2O4)。
其中，碳酸丙烯酯(PC)具有较高的介电常数(64.4)和较低的熔点(-49℃)，因此，含有PC的电解液即使在较低的温度下仍具有较好的电导率。但在PC基电解液中，锂离子嵌入石墨的过程伴随着PC的共插现象。PC的分解电势小于相应的溶剂化嵌入锂离子的还原势，生成的二元嵌入化合物不稳定，将在石墨层分解产生丙烯而导致石墨电极的剥落，形成小的石墨颗粒，进而导致石墨电极可逆容量下降；碳酸乙烯酯(EC)具有高的介电常数(95.3)和闪点(＞100℃)，能够使电解质锂盐在其中充分的溶解和电离。由于EC有较高的介电常数，EC基电解液有较高的电导率。EC对锂具有较强的反应活性，Li-C电极在EC基电解液的SEI膜组分中，还原产物(CH2OCO2Li)2是其主要成分，这是一种有效的钝化剂和保护剂，不仅能阻止溶剂分子共插对电极的破坏，而且还具有较好的导锂性能。
氯代碳酸乙烯酯能够在碳负极表面形成稳定的钝化膜(SEI)，减小溶剂的过度分解和锂离子的消耗。在PC基锂盐电解液体系中加入微量的氯代碳酸乙烯酯，可以提高电池的可逆容量，这是由于氯代碳酸乙烯酯在充放电过程中缓慢释放出CO2的缘故。
氟代硼基化合物(C6H3F)O2B(C6H3F2)能够与锂盐阴离子如F-、PF6 -等形成配合物，从而提高锂盐在有机溶剂中的溶解度和电导率。
由于碳酸锂(Li2CO3)是SEI膜的有效成分之一，并且是电子的绝缘体和传递锂离子的良好媒介，因此将Li2CO3用作添加剂，通过大量Li2CO3颗粒覆盖在电极表面形成保护层，以期抑制高压下电解液的分解，保证了SEI膜在高电压循环过程中保持薄和稳定的特性，同时还能提高电极在高电压下的容量稳定性。其还能缓解Mn的溶解，并抑制HF的生成。Li2CO3沉淀颗粒也可作为Li+传递的快速通道，不会堵塞Li+到达电极表面的传递路径。包含Li2CO3电解液的使用最终实现了电极高电压下循环稳定性的改善。
二苯醚的氧化聚合电位低于溶剂的氧化电位，其可以优先在正极极片表面氧化聚合成膜，该膜可以改善电池的高温循环性能。
LiBF2(C2O4)具有成膜性好、低温性好的优点，其不仅能钝化铝箔而且能够很好地抑制电解液的氧化。BF2(C2O4)-阴离子可以捕获溶解的Mn2+离子，生成致密的表面膜从而阻止Mn2+的进一步溶解。
作为本发明动力电池用电解液的一种改进，所述溶剂还包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯，并且按体积比计，各溶剂组分的百分比为：
由于EC常温下是固体(熔点37℃)，因此，常与熔点较低的DMC、DEC等组成混合溶剂使用。PC基电解液中，由于氯代碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯、碳酸二乙酯的存在，能够明显抑制锂离子首次嵌入石墨过程中造成的电解液分解，改善电极可逆容量。
作为本发明动力电池用电解液的一种改进，所述锂盐还包括LiPF6、LiBF4和LiCF3SO3中的至少一种。
作为本发明动力电池用电解液的一种改进，所述锂盐的浓度为0.8mol/L-1.2mol/L。
作为本发明动力电池用电解液的一种改进，所述添加剂还包括占所述添加剂总质量的1％-5％的碳酸亚乙烯酯。碳酸亚乙烯酯分子中含有碳碳双键，因此，它的还原产物可能含有通过双键反应而形成的包含-OCO2Li基团聚合物，这些聚合物组分的存在,增加了SEI膜的粘弹性，从而较好地抑制循环过程中因石墨负极形态变化造成的容量衰减，能够为石墨负极提供更有效的钝化。
作为本发明动力电池用电解液的一种改进，所述添加剂占所述电解液的总质量的0.5％-10％。
相对于现有技术，本发明通过各组分的互相配搭，协同增效，得到的电解液具有较好的低温循环性能、高温循环性能、容量性能和氧化稳定性，能够适用于高电压的环境，并适用于作为动力电池的电解液，其能够减少高镍材料在使用过程中的膨胀。
本发明还提供了一种动力电池，包括正极、负极、电解液和设置于所述正极和所述负极之间的隔离膜，所述电解液为本发明所述的动力电池用电解液。
相对于现有技术，使用该电解液的动力电池具有较好的低温循环性能、高温循环性能、容量性能和氧化稳定性。
具体实施方式
以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此。
实施例1
本实施例提供了一种动力电池用电解液，包括溶剂、锂盐和添加剂。
按体积比计，所述溶剂包括以下组分：
所述锂盐包括LiBF2(C2O4)和LiPF6，二者的质量比为1:1，并且锂盐在电解液中的浓度为1mol/L。
按质量份剂，所述添加剂包括：
所述添加剂占所述电解液的总质量的2％。
实施例2
本实施例提供了一种动力电池用电解液，包括溶剂、锂盐和添加剂。
按体积比计，所述溶剂包括以下组分：
所述锂盐包括LiBF2(C2O4)和LiBF4，二者的质量比为2:1，并且锂盐在电解液中的浓度为1.1mol/L。
按质量份剂，所述添加剂包括：
所述添加剂占所述电解液的总质量的3％。
实施例3
本实施例提供了一种动力电池用电解液，包括溶剂、锂盐和添加剂。
按体积比计，所述溶剂包括以下组分：
所述锂盐包括LiBF2(C2O4)和LiCF3SO3，二者的质量比为1:2，并且锂盐在电解液中的浓度为1.2mol/L。
按质量份剂，所述添加剂包括：
所述添加剂占所述电解液的总质量的4％。
实施例4
本实施例提供了一种动力电池用电解液，包括溶剂、锂盐和添加剂。
按体积比计，所述溶剂包括以下组分：
所述锂盐包括LiBF2(C2O4)和LiCF3SO3，二者的质量比为1:3，并且锂盐在电解液中的浓度为0.9mol/L。
按质量份剂，所述添加剂包括：
所述添加剂占所述电解液的总质量的1％。
实施例5
本实施例提供了一种动力电池用电解液，包括溶剂、锂盐和添加剂。
按体积比计，所述溶剂包括以下组分：
所述锂盐包括LiBF2(C2O4)和LiPF6，二者的质量比为1:3，并且锂盐在电解液中的浓度为0.95mol/L。
按质量份剂，所述添加剂包括：
所述添加剂占所述电解液的总质量的1.5％。
实施例6
本实施例提供了一种动力电池用电解液，包括溶剂、锂盐和添加剂。
按体积比计，所述溶剂包括以下组分：
所述锂盐包括LiBF2(C2O4)和LiPF6，二者的质量比为1:2，并且锂盐在电解液中的浓度为1.05mol/L。
按质量份剂，所述添加剂包括：
所述添加剂占所述电解液的总质量的2.5％。
对比例1
本对比例提供了一种动力电池用电解液，包括溶剂和锂盐。
按体积比计，所述溶剂包括以下组分：
碳酸乙烯酯 25％；
碳酸二甲酯 30％；
碳酸二乙酯 45％；
所述锂盐为LiPF6，并且锂盐在电解液中的浓度为1mol/L。
将化学式为Li[Ni0.8Co0.1Mn0.1]O2的正极材料与粘接剂PVDF、导电剂超导碳按照96:2:2的质量比例加入NMP中，搅拌形成正极浆料，然后涂布在铝箔上形成正极片；将天然石墨、导电剂超导碳和粘接剂CMC按照96:2:2的质量比例加入蒸馏水中，搅拌形成负极浆料，然后涂布在铜箔上形成负极片；将正极片、负极片和隔离膜按照卷绕的方式组装成裸电芯，再将该裸电芯置于包装袋中，注入实施例1至6和对比例1的电解液，形成成品电池，分别编号为S1-S6和D1。测试这些电池的0.5C充放电500次后的容量保持率、0℃充放电200次后的容量保持率、60℃充放电200次后的容量保持率和充电截止电压为4.5V时充电200次后的容量保持率，并计算0.5C充放电500次后的厚度膨胀率，其计算公式为(d2-d1)/d1×100％，其中，d1为初始厚度，d2为0.5C充放电500次后的厚度，所得结果见表1。
表1：编号为S1-S64和D1的电池的测试结果。
由表1可以看出，本发明具有较好的低温循环性能、高温循环性能、高电压下的循环性能。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (7)

1.一种动力电池用电解液，包括溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于，所述溶剂至少包括碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯；
按质量份剂，所述添加剂包括：
氯代碳酸乙烯酯 30％-60％；
氟代硼基化合物(C6H3F)O2B(C6H3F2) 40％-60％；
碳酸锂 0.1％-1％；
二苯醚 1％-20％；
锂盐至少包括LiBF2(C2O4)。
2.根据权利要求1所述的动力电池用电解液，其特征在于：所述溶剂还包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯，并且按体积比计，各溶剂组分的百分比为：
碳酸乙烯酯 10％-20％；
碳酸二甲酯 20％-60％；
碳酸二乙酯 20％-60％；
碳酸丙烯酯 5％-10％。
3.根据权利要求1所述的动力电池用电解液，其特征在于：所述锂盐还包括LiPF6、LiBF4和LiCF3SO3中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的动力电池用电解液，其特征在于：所述锂盐的浓度为0.8mol/L-1.2mol/L。
5.根据权利要求1所述的动力电池用电解液，其特征在于：所述添加剂还包括占所述添加剂总质量的1％-5％的碳酸亚乙烯酯。
6.根据权利要求1所述的动力电池用电解液，其特征在于：所述添加剂占所述电解液的总质量的0.5％-10％。
7.一种动力电池，包括正极、负极、电解液和设置于所述正极和所述负极之间的隔离膜，其特征在于：所述电解液为权利要求1至6任一项所述的动力电池用电解液。
CN201711423428.7A 2017-12-25 2017-12-25 一种动力电池用电解液 Pending CN107959054A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711423428.7A CN107959054A (zh) 2017-12-25 2017-12-25 一种动力电池用电解液

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711423428.7A CN107959054A (zh) 2017-12-25 2017-12-25 一种动力电池用电解液

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107959054A true CN107959054A (zh) 2018-04-24

Family

ID=61956858

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711423428.7A Pending CN107959054A (zh) 2017-12-25 2017-12-25 一种动力电池用电解液

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107959054A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112054239A (zh) * 2020-09-14 2020-12-08 昆山宝创新能源科技有限公司 电解液及其应用

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1598895A1 (en) * 2003-02-27 2005-11-23 Mitsubishi Chemical Corporation Nonaqueous electrolytic solution and lithium secondary battery
CN101379654A (zh) * 2006-02-28 2009-03-04 松下电器产业株式会社 非水电解液二次电池
CN101567472A (zh) * 2008-04-25 2009-10-28 中国科学院物理研究所 一种电解质溶液及其制备方法和应用
CN101662030A (zh) * 2008-08-25 2010-03-03 中国科学院物理研究所 一种电解质溶液及其制备方法和应用
CN102237551A (zh) * 2010-04-30 2011-11-09 比亚迪股份有限公司 一种非水电解液及其制备方法和采用该电解液的电池
CN103268956A (zh) * 2013-05-18 2013-08-28 山东鸿正电池材料科技有限公司 一种用于高电压锂离子电池的非水电解液
CN106025344A (zh) * 2016-07-01 2016-10-12 东风商用车有限公司 一种锂离子电池阻燃电解液
CN107069087A (zh) * 2016-11-29 2017-08-18 北京万源工业有限公司 一种适用磷酸铁锂动力电池的高低温电解液及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1598895A1 (en) * 2003-02-27 2005-11-23 Mitsubishi Chemical Corporation Nonaqueous electrolytic solution and lithium secondary battery
CN101379654A (zh) * 2006-02-28 2009-03-04 松下电器产业株式会社 非水电解液二次电池
CN101567472A (zh) * 2008-04-25 2009-10-28 中国科学院物理研究所 一种电解质溶液及其制备方法和应用
CN101662030A (zh) * 2008-08-25 2010-03-03 中国科学院物理研究所 一种电解质溶液及其制备方法和应用
CN102237551A (zh) * 2010-04-30 2011-11-09 比亚迪股份有限公司 一种非水电解液及其制备方法和采用该电解液的电池
CN103268956A (zh) * 2013-05-18 2013-08-28 山东鸿正电池材料科技有限公司 一种用于高电压锂离子电池的非水电解液
CN106025344A (zh) * 2016-07-01 2016-10-12 东风商用车有限公司 一种锂离子电池阻燃电解液
CN107069087A (zh) * 2016-11-29 2017-08-18 北京万源工业有限公司 一种适用磷酸铁锂动力电池的高低温电解液及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112054239A (zh) * 2020-09-14 2020-12-08 昆山宝创新能源科技有限公司 电解液及其应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110707361B (zh) 一种适用于高倍率充放电的高电压软包锂离子电池用电解液
CN103441304B (zh) 锂离子二次电池及其电解液
CN112531212B (zh) 兼顾高温特性与低阻抗的非水电解液、其应用及锂离子电池
CN107017432A (zh) 非水电解液及锂离子电池
CN106159325B (zh) 一种锂离子电池用低温电解液及低温锂离子电池
CN104269576A (zh) 一种电解液及使用该电解液的锂离子电池
CN103887563A (zh) 一种锂离子二次电池电解液
CN106159330A (zh) 一种pc基高电压电解液及一种锂离子电池
CN106033824B (zh) 高电压锂离子电池及其电解液
CN112467209A (zh) 一种高低温性能兼顾的高电压锂离子电池
CN106654242A (zh) 一种硅基负极高电压锂电池
CN105514489A (zh) 电解液以及含有该电解液的锂离子电池
CN108630989A (zh) 电解液及锂离子电池
CN109494406A (zh) 一种锂金属电池用电解液及锂金属电池
CN103094613A (zh) 高电压动力电池用电解液及包含该电解液的动力电池
CN109659612A (zh) 一种高电压电解液及含有该电解液的锂离子电池
CN105633465A (zh) 一种含硫酸乙烯酯添加剂的高压功能电解液及其制备与应用
CN113078358A (zh) 一种锂离子电池非水电解液及其锂离子电池
CN113991178A (zh) 锂离子电池非水电解液及其应用
CN107403950A (zh) 电解液及锂离子电池
CN104409771B (zh) 一种含有腈乙基氢氟醚的电解液及一种锂二次电池
CN109585922A (zh) 含羟基的化合物在高电压锂离子电池中的应用及高电压锂离子电池
CN113394450A (zh) 一种钴酸锂高电压锂离子电池非水电解液及锂离子电池
CN112531213A (zh) 兼顾高温特性与常温循环的非水电解液、其应用及锂离子电池
CN109309249A (zh) 电解液及电化学储能装置

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
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20180424

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication