CN108258311A - 锂离子电池非水电解液及锂离子电池 - Google Patents

锂离子电池非水电解液及锂离子电池 Download PDF

Info

Publication number
CN108258311A
CN108258311A CN201611248468.8A CN201611248468A CN108258311A CN 108258311 A CN108258311 A CN 108258311A CN 201611248468 A CN201611248468 A CN 201611248468A CN 108258311 A CN108258311 A CN 108258311A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lithium ion
aqueous electrolyte
ion cell
electrolyte
battery
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.)
Granted
Application number
CN201611248468.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108258311B (zh
Inventor
石桥
林木崇
刘瑞星
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.)
Sanming Hexafluo Chemicals Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Capchem 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 Shenzhen Capchem Technology Co Ltd filed Critical Shenzhen Capchem Technology Co Ltd
Priority to CN201611248468.8A priority Critical patent/CN108258311B/zh
Publication of CN108258311A publication Critical patent/CN108258311A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108258311B publication Critical patent/CN108258311B/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
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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

为了解决现有锂离子电池电解液高温存储性能不足的问题，本发明提供了一种锂离子电池非水电解液。所述锂离子电池非水电解液包括如下结构式1所示的马来酸酐共聚物和结构式2所示的环状硫酸酯类化合物，所述式1中，R的单体是R1，R1为烯烃基化合物或含烯烃基的醚类化合物，n为正整数；所述式2中，R2为C2‑C5的烃基或卤代烃基中的一种。所述锂离子电池非水电解液通过所述马来酸酐共聚物和环状硫酸酯类化合物的协同作用，可以同时在锂离子电池的正、负极形成有效的钝化膜，降低电解液在正、负极之间的副反应，从而有效改善锂离子电池的高温存储性能。

Description

锂离子电池非水电解液及锂离子电池
技术领域
本发明属于锂离子电池电解液技术领域，尤其涉及一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池。
背景技术
锂离子电池是一种二次电池，依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。锂离子电池具有比能量高、比功率大、循环寿命长等特点，目前主要应用于3C数码类消费电子产品领域和新能源动力汽车和储能领域。随着新能源汽车续航里程的要求不断提高和数码类消费电子产品的尺寸不断小型化，高能量密度化成为目前锂离子电池的主要发展趋势，而提高锂离子电池工作电压是提高电池能量密度的有效途径。
锂离子电池工作电压的提高，虽然能够提高电池能量密度，但是与此同时，电池工作电压的提高往往也会劣化电池的性能。因为，一方面，电池正极的晶体结构在高电压条件下不稳定，充放电的过程中，电池正极的晶体结构会发生结构的塌陷，从而导致性能的恶化；另一方面，在高电压下，正极表面处于高氧化态下，活性较高，容易催化电解液氧化分解，电解液的分解产物容易在正极表面发生沉积，堵塞锂离子的脱嵌通道，从而恶化电池性能。
电解液是影响电池综合性能的关键因素，特别地，电解液中的添加剂对电池的各项性能的发挥尤其重要。因此，要充分发挥以三元镍钴锰材料作为正极的锂离子动力电池的性能，电解液的匹配是关键。
专利US9236634B2中公开了一种锂离子电池电解液，该电解液包含添加剂马来酸酐共聚物，马来酸酐共聚物作为添加剂可以改善4.2V～4.9V高电压锂离子电池的循环性能。但是，本领域工作人员发现，使用马来酸酐共聚物添加剂通常存在高温存储性能不足的问题。在电池循环后期却会出现衰减加速的情况，而且该类添加剂应用于电池中，会使电池出现长期高温存储气胀偏大的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂离子电池非水电解液，旨在解决现有锂离子电池电解液高温存储性能不足的问题。
本发明的另一目的在于提供一种含有上述锂离子电池非水电解液的锂离子电池。
本发明是这样实现的，一种锂离子电池非水电解液，包括如下结构式1所示的马来酸酐共聚物和结构式2所示的环状硫酸酯类化合物，
所述式1中，R的单体是R1，R1为烯烃基化合物或含烯烃基的醚类化合物，n为正整数；所述式2中，R2为C2-C5的烃基或卤代烃基中的一种。
优选的，所述马来酸酐共聚物的分子量为5万-200万。
优选的，所述马来酸酐共聚物包括下述结构式11-14所示化合物中的至少一种，
优选的，所述环状硫酸酯类化合物包括下述结构式21-23所示化合物中的至少一种，
优选的，以所述锂离子电池非水电解液的总重量为100％计，所述马来酸酐共聚物的重量百分含量为0.1-5％。
优选的，以所述锂离子电池非水电解液的总重量为100％计，所述环状硫酸酯类化合物的重量百分含量为0.1-5％。
优选的，所述锂离子电池非水电解液还包括环状碳酸酯类化合物或环状磺酸内酯类化合物中的至少一种。
优选的，以所述锂离子电池非水电解液的总重量为100％计，所述环状碳酸酯类化合物的重量百分含量为0.1-10％；和/或以所述锂离子电池非水电解液的总重量为100％计，所述环状磺酸内酯类化合物的重量百分含量为0.1-5％。
优选的，所述环状碳酸酯包括氟代碳酸酯，碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯中的至少一种；和/或所述环状磺酸内酯包括1,3-丙烷磺内酯、1,4-丁烷磺内酯、1,3-丙烯磺内酯、甲烷二磺酸亚甲酯中的至少一种。
以及，一种锂离子电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，所述电解液为上述的锂离子电池非水电解液。
本发明提供的锂离子电池非水电解液，包括添加剂，所述添加剂同时含有结构式1所示的马来酸酐共聚物和结构式2所示的环状硫酸酯类化合物。通过所述马来酸酐共聚物和环状硫酸酯类化合物的协同作用，可有效改善锂离子电池的高温存储性能，同时锂离子电池的低温性能也得到了明显提高。
本发明提供的锂离子电池，含有上述非水电解液，因此具有较好的高温存储性能和低温性能。所述锂离子电池的充电截止电压大于或等于4.3V。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种锂离子电池非水电解液，包括如下结构式1所示的马来酸酐共聚物和结构式2所示的环状硫酸酯类化合物，
所述式1中，R的单体是R1，R1为烯烃基化合物或含烯烃基的醚类化合物，n为正整数；所述式2中，R2为C2-C5的烃基或卤代烃基中的一种。本发明实施例中，C2-C5表示碳原子数量为2-5。
本领域技术人员所知晓的，结构式1所示化合物为马来酸酐单体与单体R1(烯烃基化合物或含烯烃基的醚类化合物)共聚得到，共聚后形成的结构式1所示化合物中，单体R1的烯烃基双键打开，单体R1即成为结构式1中的R，即R为含烯烃基的化合物(烯烃基化合物或含烯烃基的醚类化合物)中的双键打开变为单键后的结构。
所述马来酸酐共聚物在锂离子电池的化成充电过程中，有明显的成膜作用，能在电极材料表面产生均匀覆盖的致密钝化膜，所述钝化膜在后续的充放电过程中，可以有效降低高电压下电极材料和电解液之间的副反应，从而提高锂离子电池在高电压下的循环性能。
本发明实施例中，优选的，所述马来酸酐共聚物的分子量为5万-200万。该优选分子量范围的所述马来酸酐共聚物，更有利于在锂离子电池正极材料表面形成致密的钝化膜，从而提高锂离子电池在高电压下的循环性能。
具体优选的，所述马来酸酐共聚物包括下述结构式11-14所示化合物中的至少一种，
进一步优选的，以所述锂离子电池非水电解液的总重量为100％计，所述马来酸酐共聚物的重量百分含量为0.1-5％，更优选为0.5-3％。所述马来酸酐共聚物的重量百分含量在此范围内，可以明显降低高电压下正极材料和电解液之间的反应，提高了锂离子电池的循环性能。当所述马来酸酐共聚物的重量百分含量小于0.1％时，则所述马来酸酐共聚物在电极材料表面的成膜效果下降，对锂离子电池循环性能的改善作用降低；当所述马来酸酐共聚物的重量百分含量大于5％时，明显增大非水电解液的粘度，降低非水电解液在电极上的渗透性，降低电池容量，同时会增大电池的阻抗，劣化锂电池低温和功率性能。
但是，使用马来酸酐共聚物添加剂通常存在高温存储性能不足的问题。而且该类添加剂应用于电池中，会使电池出现长期高温存储气胀偏大的问题。
有鉴于此，本发明实施例所述锂离子非水电解液中，添加了环状硫酸酯类化合物。本发明中通过将所述环状硫酸酯类化合物与前述马来酸酐共聚物复合使用可以提高循环过程中的稳定性，明显改善锂离子电池的高温存储性能，同时发现其低温性能也得到了改善。优选的，所述环状硫酸酯类化合物包括下述结构式21-23所示化合物中的至少一种，
同时，发明人发现，采用前述马来酸酐共聚物的电解液，在电池循环后期仍会出现衰减加速的情况。但是，在马来酸酐共聚物基础上组合成膜添加剂，如碳酸亚乙烯酯(VC)或氟代碳酸乙烯酯(FEC)等，对性能的没有改善，甚至劣化了循环性能。
本发明中，通过特定含量的环状硫酸酯类化合物与马来酸酐共聚物共同使用，可在保证前述高温存储性和低温性能的前提下，进一步明显提高锂离子电池的循环性能。以所述锂离子电池非水电解液的总重量为100％计，所述环状硫酸酯类化合物的重量百分含量为0.1-5％，更优选为0.5-2％。所述环状硫酸酯类化合物的重量百分含量在此范围内，可以进一步明显提高锂离子电池循环性能。当所述环状硫酸酯类化合物的重量百分含量小于0.1％时，其对锂离子电池循环性能的改善作用下降；但所述环状硫酸酯类化合物的重量百分含量大于5％时，会增大电池阻抗，不利于电池低温性能的提高。
在上述实施例的基础上，所述锂离子电池非水电解液还可以包括环状碳酸酯类化合物或环状磺酸内酯类化合物中的至少一种。进一步的，以所述锂离子电池非水电解液的总重量为100％计，所述环状碳酸酯类化合物的重量百分含量为0.1-10％。以所述锂离子电池非水电解液的总重量为100％计，所述环状磺酸内酯类化合物的重量百分含量为0.1-5％。具体的，所述环状碳酸酯包括但不限于氟代碳酸酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯中的至少一种。所述环状磺酸内酯包括但不限于1,3-丙烷磺内酯、1,4-丁烷磺内酯、1,3-丙烯磺内酯、甲烷二磺酸亚甲酯中的至少一种。
本发明实施例中，所述电池非水电解液还包括有机溶剂。具体的，所述有机溶剂包括但不限于碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯中的至少一种。
本发明实施例中，所述电池非水电解液还包括锂盐。具体的，所述锂盐包括但不限于六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂和双氟磺酰亚胺锂盐中的至少一种。
以及，本发明实施例还提供了一种锂离子电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，所述电解液为上述的锂离子电池非水电解液。
具体的，所述正极的活性材料选自LixNiyM1-yO2、Lix’CokM’1-kO2、LiX”M”PO4中的至少一种。其中，所述LixNiyM1-yO2中，M为Co、Mn、Al、Ti、Fe、Zn、Zr、Mg、Cr和Ba中的至少一种，0.5≤x≤1，y≥0.3；所述Lix’CokM’1-kO2中，M’为Ni、Mn、Al、Ti、Fe、Zn、Zr、Mg、Cr、Ba中的至少一种，0.5≤x’≤1，k≥0.8；所述LiX”M”PO4中，M”为Ni、Mn和Co中的至少一种，0.5≤x”≤1。
本发明实施例提供的锂离子电池，含有上述非水电解液，因此具有较好的循环性能、高温存储性能和低温性能。所述锂离子电池的充电截止电压大于或等于4.3V。
下面结合具体实施例进行说明。
实施例1
一种LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，包括添加剂，以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1实施例1所示重量百分含量的添加剂。所述LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池充放电电压范围为3-4.4V。
实施例2
一种LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，包括添加剂，以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1实施例2所示重量百分含量的添加剂。所述LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池充放电电压范围为3-4.4V。
实施例3
一种LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，包括添加剂，以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1实施例3所示重量百分含量的添加剂。所述LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池充放电电压范围为3-4.4V。
实施例4
一种LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，包括添加剂，以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1实施例4所示重量百分含量的添加剂。所述LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池充放电电压范围为3-4.4V。
实施例5
一种LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，包括添加剂，以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1实施例5所示重量百分含量的添加剂。所述LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池充放电电压范围为3-4.4V。
实施例6
一种LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，包括添加剂，以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1实施例6所示重量百分含量的添加剂。所述LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池充放电电压范围为3-4.4V。
实施例7
一种LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，包括添加剂，以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1实施例7所示重量百分含量的添加剂。所述LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池充放电电压范围为3-4.4V。
实施例8
一种LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，包括添加剂，以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1实施例8所示重量百分含量的添加剂。所述LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池充放电电压范围为3-4.4V。
实施例9
一种LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，包括添加剂，以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1实施例9所示重量百分含量的添加剂。所述LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池充放电电压范围为3-4.4V。
实施例10
一种LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，包括添加剂，以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1实施例10所示重量百分含量的添加剂。所述LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池充放电电压范围为3-4.4V。
实施例11
一种LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，包括添加剂，以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1实施例11所示重量百分含量的添加剂。所述LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池充放电电压范围为3-4.4V。
实施例12
一种LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，包括添加剂，以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1实施例12所示重量百分含量的添加剂。所述LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池充放电电压范围为3-4.4V。
实施例13
一种LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，包括添加剂，以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1实施例13所示重量百分含量的添加剂。所述LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池充放电电压范围为3-4.4V。
实施例14
一种LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，包括添加剂，以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1实施例14所示重量百分含量的添加剂。所述LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池充放电电压范围为3-4.4V。
对比例1
一种LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，包括添加剂，以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1对比例1所示重量百分含量的添加剂。所述LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池充放电电压范围为3-4.4V。
对比例2
一种LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，包括添加剂，以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1对比例2所示重量百分含量的添加剂。所述LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池充放电电压范围为3-4.4V。
对比例3
一种LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，包括添加剂，以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1对比例3所示重量百分含量的添加剂。所述LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池充放电电压范围为3-4.4V。
对比例4
一种LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，包括添加剂，以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1对比例4所示重量百分含量的添加剂。所述LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池充放电电压范围为3-4.4V。
将本发明实施例1-14、对比例1-4的LiNi0.5Co0.2Mn0.3/人造石墨电池进行性能测试，测试指标及测试方法如下：
(1)高温循环性能，通过测试45℃ 1C循环500周容量保持率体现，具体方法为：在45℃下，将化成后的电池用1C恒流恒压充至4.4V，截至电流为0.01C，然后用1C恒流放电至3.0V。如此充/放电500次循环后，计算第500次循环后容量的保持率，以评估其高温循环性能。
45℃ 1C循环500次容量保持率计算公式如下：
第500次循环容量保持率(％)＝(第500次循环放电容量/第一次循环放电容量)×100％。
(2)低温循环性能，通过-20℃/0.3C放电效率体现，具体方法为：在25℃下，将化成后的电池用1C恒流恒压充至4.4V，截至电流为0.01C，然后用1C恒流放电至3.0V，记录放电容量。然后1C恒流恒压充电至4.4V，截至电流为0.01C，再将电池置于-20℃的环境中搁置12h后，0.3C恒流放电至2.5V，记录放电容量。
-20℃/0.3C放电效率计算公式如下：
-20℃的低温放电效率(％)＝0.3C放电容量(-20℃)/1C放电容量(25℃)。
(3)60℃下存储30天后的容量保持率、容量恢复率和厚度膨胀率的测试方法：将化成后的电池在常温下用1C恒流恒压充至4.4V，截至电流为0.01C，再用1C恒流放电至3.0V，测量电池初始放电容量，再用1C恒流恒压充电至4.4V，截至电流为0.01C，测量电池的初始厚度，然后将电池在60℃储存30天后，测量电池的厚度，再以1C恒流放电至3.0V，测量电池的保持容量，再用1C恒流恒压充电至4.4V，截至电流为0.01C，然后用1C恒流放电至3.0V，测量恢复容量。容量保持率、容量恢复率的计算公式如下：
电池容量保持率(％)＝保持容量/初始容量×100％；
电池容量恢复率(％)＝恢复容量/初始容量×100％；
电池厚度膨胀率(％)＝(30天后的厚度-初始厚度)/初始厚度×100％。
测试结果如下表1所示。
表1
结合上述表1，对比实施例1-14(特别是实施例1、5-7、11-14)和对比例1，实施例1-14、对比例1非水电解液中均添加了马来酸酐共聚物，但实施例1-14非水电解液中同时添加了环状硫酸酯类化合物，对比例1非水电解液中不含环状硫酸酯类化合物。结果显示，同时含有马来酸酐共聚物和含量范围为0.1-5％的环状硫酸酯类化合物的实施例1-12具有较好的循环性能、高温储存性能和低温性能；而不含环状硫酸酯类化合物的对比例1的循环性能、高温储存性能和低温性能均较差。可见，马来酸酐共聚物单独作为锂离子电池非水电解液的添加剂时，锂离子电池各项性能均较差；但与含量范围为0.1-5％的环状硫酸酯类化合物复合使用后，可明显改善锂离子电池的循环性能、高温储存性能和低温性能。
对比实施例1-14(特别是实施例1-4、8-12)和对比例2，实施例1-14、对比例2非水电解液中均添加了环状硫酸酯类化合物，但实施例1-14非水电解液中同时添加了马来酸酐共聚物，对比例2非水电解液中不含马来酸酐共聚物。结果显示，同时含有马来酸酐共聚物和环状硫酸酯类化合物的实施例114具有较好的循环性能、高温储存性能和低温性能；仅添加硫酸乙烯酯、而不含马来酸酐共聚物的对比例2的循环性能、高温储存性能和低温性能非常差。可见，环状硫酸酯类化合物单独作为锂离子电池非水电解液的添加剂时，不能善锂离子电池的循环性能、高温存储性和低温性能；但与所述马来酸酐共聚物复合使用后，可显著改善锂离子电池的循环性能、高温储存性能和低温性能。
对比实施例1-14(特别是实施例1、11-14)和对比例3，实施例1-14和对比例3非水电解液中均添加了马来酸酐共聚物，但实施例1-14非水电解液中同时添加了含量范围为0.1-5％的环状硫酸酯类化合物，对比例3非水电解液中不含环状硫酸酯类化合物，但含有VC。结果显示，同时含有马来酸酐共聚物和含量范围为0.1-5％的环状硫酸酯类化合物的实施例1-14具有较好的循环性能、高温储存性能和低温性能；而不含环状硫酸酯类化合物、但含有VC的对比例3的高温存储性能一般，但不如实施例1-14，而循环性能和低温性能较差。可见，与VC相比，含量范围为0.1-5％的环状硫酸酯类化合物与马来酸酐共聚物复合后，不仅能改善高温存储性能，而且可明显改善循环性能和低温性能。
对比实施例1-14(特别是实施例1、5-7、11-14)、对比例4，实施例1-14和对比例4非水电解液中均添加了马来酸酐共聚物，但实施例1-14非水电解液中同时添加了含量范围为0.1-5％的环状硫酸酯类化合物，对比例4非水电解液中不含环状硫酸酯类化合物，但含有FEC。结果显示，同时含有马来酸酐共聚物和含量范围为0.1-5％的环状硫酸酯类化合物的实施例1-14具有较好的循环性能、高温储存性能和低温性能；而不含环状硫酸酯类化合物、但含有FEC的对比例4的高温存储性能一般，但不如实施例1-14，而循环性能和低温性能较差，特别是循环性能。可见，与FEC相比，含量范围为0.1-5％的环状硫酸酯类化合物与马来酸酐共聚物复合，不仅能改善高温存储性能，而且可明显改善循环性能和低温性能。
综上，本发明实施例1-14提供的同时添加了马来酸酐共聚物和环状硫酸酯类化合物的非水电解液制备的锂离子电池，其均具有较好的循环性能、高温储存性能和低温性能。
对比实施例1、11，实施例11在实施例1(添加剂为马来酸酐共聚物和含量范围为0.1-5％的环状硫酸酯类化合物)的基础上，其非水电解液中均同时添加VC。结果显示，含有VC的实施例11仍然能发挥马来酸酐共聚物和环状硫酸酯类化合物的协同作用，保证较好的循环性能、高温储存性能和低温性能。即在锂离子电池非水电解液中含有成膜添加剂马来酸酐共聚物和环状硫酸酯类化合物的前提下，还可以添加VC。
对比实施例1、12，实施例12在实施例1(添加剂为马来酸酐共聚物和含量范围为0.1-5％的环状硫酸酯类化合物)的基础上，其非水电解液中均同时添加PS。结果显示，含有PS的实施例12仍然能发挥马来酸酐共聚物和环状硫酸酯类化合物的协同作用，保证较好的循环性能、高温储存性能和低温性能。即在锂离子电池非水电解液中含有成膜添加剂马来酸酐共聚物和环状硫酸酯类化合物的前提下，还可以添加PS。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锂离子电池非水电解液，其特征在于，包括如下结构式1所示的马来酸酐共聚物和结构式2所示的环状硫酸酯类化合物，
所述式1中，R的单体是R1，R1为烯烃基化合物或含烯烃基的醚类化合物，n为正整数；所述式2中，R2为C2-C5的烃基或卤代烃基中的一种。
2.如权利要求1所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述马来酸酐共聚物的分子量为5万-200万。
3.如权利要求1所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述马来酸酐共聚物包括下述结构式11-14所示化合物中的至少一种，
4.如权利要求1所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述环状硫酸酯类化合物包括下述结构式21-23所示化合物中的至少一种，
5.如权利要求1-4任一所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，以所述锂离子电池非水电解液的总重量为100％计，所述马来酸酐共聚物的重量百分含量为0.1-5％。
6.如权利要求1-4任一所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，以所述锂离子电池非水电解液的总重量为100％计，所述环状硫酸酯类化合物的重量百分含量为0.1-5％。
7.如权利要求1-4任一所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，还包括环状碳酸酯类化合物或环状磺酸内酯类化合物中的至少一种。
8.如权利要求7所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，以所述锂离子电池非水电解液的总重量为100％计，所述环状碳酸酯类化合物的重量百分含量为0.1-10％；和/或
以所述锂离子电池非水电解液的总重量为100％计，所述环状磺酸内酯类化合物的重量百分含量为0.1-5％。
9.如权利要求7所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述环状碳酸酯包括氟代碳酸酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯中的至少一种；和/或
所述环状磺酸内酯包括1,3-丙烷磺内酯、1,4-丁烷磺内酯、1,3-丙烯磺内酯、甲烷二磺酸亚甲酯中的至少一种。
10.一种锂离子电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其特征在于，所述电解液为权利要求1-9任一所述的锂离子电池非水电解液。
CN201611248468.8A 2016-12-29 2016-12-29 锂离子电池非水电解液及锂离子电池 Active CN108258311B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611248468.8A CN108258311B (zh) 2016-12-29 2016-12-29 锂离子电池非水电解液及锂离子电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611248468.8A CN108258311B (zh) 2016-12-29 2016-12-29 锂离子电池非水电解液及锂离子电池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108258311A true CN108258311A (zh) 2018-07-06
CN108258311B CN108258311B (zh) 2020-07-10

Family

ID=62721271

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611248468.8A Active CN108258311B (zh) 2016-12-29 2016-12-29 锂离子电池非水电解液及锂离子电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108258311B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109428120A (zh) * 2017-08-30 2019-03-05 深圳新宙邦科技股份有限公司 锂离子电池用非水电解液及锂离子电池
CN110931869A (zh) * 2019-12-02 2020-03-27 广州天赐高新材料股份有限公司 一种高温型锂二次电池电解液及电池
CN111883829A (zh) * 2020-07-24 2020-11-03 香河昆仑化学制品有限公司 一种锂离子电池非水电解液和锂离子电池
CN111883832A (zh) * 2020-07-24 2020-11-03 香河昆仑化学制品有限公司 一种锂离子电池电解液以及电池负极和电化学储能器件
CN113880976A (zh) * 2021-11-18 2022-01-04 中山大学 乙烯马来酸酐交替共聚物及其水解产物在制备硅负极电极材料中的应用
WO2022143191A1 (zh) * 2020-12-28 2022-07-07 深圳新宙邦科技股份有限公司 一种锂离子电池
EP3859860A4 (en) * 2018-09-27 2022-09-21 Murata Manufacturing Co., Ltd. LITHIUM-ION SECONDARY BATTERY
WO2024095972A1 (ja) * 2022-10-31 2024-05-10 富士フイルム株式会社 非水電解液二次電池用電解液、非水電解液二次電池、及び非水電解液二次電池の製造方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101162791A (zh) * 2006-10-13 2008-04-16 索尼株式会社 电池
CN101312257A (zh) * 2007-05-23 2008-11-26 索尼株式会社 凝胶电解质二次电池
CN105051965A (zh) * 2013-03-15 2015-11-11 野猫技术开发公司 用于高能阴极材料的电解质溶液及其使用方法
CN105406126A (zh) * 2014-09-05 2016-03-16 Sk新技术株式会社 锂二次电池电解液及包含其的锂二次电池
CN105428713A (zh) * 2014-09-11 2016-03-23 Sk新技术株式会社 锂二次电池电解液及包含其的锂二次电池
CN105633466A (zh) * 2016-03-28 2016-06-01 宁德新能源科技有限公司 非水电解液及包含它的锂离子电池
CN105702919A (zh) * 2016-04-06 2016-06-22 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种包含界面稳定聚合物材料的锂电池电极制备方法及在固态锂电池中的应用
CN105917502A (zh) * 2013-10-17 2016-08-31 路博润先进材料公司 作为锂离子电池的性能增强剂的具有聚丙烯酸骨架的共聚物
CN106058311A (zh) * 2015-04-03 2016-10-26 三星电子株式会社 用于锂二次电池的电解质和包括所述电解质的锂二次电池
CN106159330A (zh) * 2016-10-08 2016-11-23 东莞市凯欣电池材料有限公司 一种pc基高电压电解液及一种锂离子电池

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101162791A (zh) * 2006-10-13 2008-04-16 索尼株式会社 电池
CN101312257A (zh) * 2007-05-23 2008-11-26 索尼株式会社 凝胶电解质二次电池
CN105051965A (zh) * 2013-03-15 2015-11-11 野猫技术开发公司 用于高能阴极材料的电解质溶液及其使用方法
CN105917502A (zh) * 2013-10-17 2016-08-31 路博润先进材料公司 作为锂离子电池的性能增强剂的具有聚丙烯酸骨架的共聚物
CN105406126A (zh) * 2014-09-05 2016-03-16 Sk新技术株式会社 锂二次电池电解液及包含其的锂二次电池
CN105428713A (zh) * 2014-09-11 2016-03-23 Sk新技术株式会社 锂二次电池电解液及包含其的锂二次电池
CN106058311A (zh) * 2015-04-03 2016-10-26 三星电子株式会社 用于锂二次电池的电解质和包括所述电解质的锂二次电池
CN105633466A (zh) * 2016-03-28 2016-06-01 宁德新能源科技有限公司 非水电解液及包含它的锂离子电池
CN105702919A (zh) * 2016-04-06 2016-06-22 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种包含界面稳定聚合物材料的锂电池电极制备方法及在固态锂电池中的应用
CN106159330A (zh) * 2016-10-08 2016-11-23 东莞市凯欣电池材料有限公司 一种pc基高电压电解液及一种锂离子电池

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109428120A (zh) * 2017-08-30 2019-03-05 深圳新宙邦科技股份有限公司 锂离子电池用非水电解液及锂离子电池
CN109428120B (zh) * 2017-08-30 2021-09-17 深圳新宙邦科技股份有限公司 锂离子电池用非水电解液及锂离子电池
US11489199B2 (en) 2017-08-30 2022-11-01 Shenzhen Capchem Technology Co., Ltd. Non-aqueous electrolyte for lithium ion battery and lithium ion battery
EP3859860A4 (en) * 2018-09-27 2022-09-21 Murata Manufacturing Co., Ltd. LITHIUM-ION SECONDARY BATTERY
CN110931869A (zh) * 2019-12-02 2020-03-27 广州天赐高新材料股份有限公司 一种高温型锂二次电池电解液及电池
CN111883829A (zh) * 2020-07-24 2020-11-03 香河昆仑化学制品有限公司 一种锂离子电池非水电解液和锂离子电池
CN111883832A (zh) * 2020-07-24 2020-11-03 香河昆仑化学制品有限公司 一种锂离子电池电解液以及电池负极和电化学储能器件
CN111883829B (zh) * 2020-07-24 2023-09-01 香河昆仑新能源材料股份有限公司 一种锂离子电池非水电解液和锂离子电池
WO2022143191A1 (zh) * 2020-12-28 2022-07-07 深圳新宙邦科技股份有限公司 一种锂离子电池
CN113880976A (zh) * 2021-11-18 2022-01-04 中山大学 乙烯马来酸酐交替共聚物及其水解产物在制备硅负极电极材料中的应用
WO2024095972A1 (ja) * 2022-10-31 2024-05-10 富士フイルム株式会社 非水電解液二次電池用電解液、非水電解液二次電池、及び非水電解液二次電池の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108258311B (zh) 2020-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108258311A (zh) 锂离子电池非水电解液及锂离子电池
CN104617333B (zh) 一种非水电解液及锂离子二次电池
CN105140564B (zh) 一种高电压三元正极材料体系锂离子电池电解液
CN107591557B (zh) 一种锂离子电池非水电解液及使用该电解液的锂离子电池
CN109950620A (zh) 一种非水电解液及锂离子电池
CN108847501B (zh) 一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池
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
CN106410279A (zh) 一种电解液及二次电池
CN104051787B (zh) 一种非水电解液及其制备方法以及一种高电压锂离子电池
CN109326823A (zh) 锂离子电池非水电解液及锂离子电池
CN108091933B (zh) 氟磺酸酯类化合物于电池电解液中的应用
CN109326824A (zh) 锂离子电池非水电解液及锂离子电池
CN109994776A (zh) 一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池
CN104009255A (zh) 一种非水电解液及其制备方法以及一种锂离子电池
CN103956517A (zh) 一种高电压锂离子电池电解液及其制备方法与应用
CN108390098B (zh) 一种高电压锂离子电池电解液及高电压锂离子电池
CN106816629A (zh) 一种高压电解液及锂离子电池
CN105762410B (zh) 一种非水电解液及使用该非水电解液的锂离子电池
CN108933291A (zh) 锂离子电池非水电解液和锂离子电池
CN106997959A (zh) 添加剂、非水电解液与锂离子电池
CN110444804A (zh) 一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池
CN106025278B (zh) 一种高电压锂离子电池
CN110416611A (zh) 一种锂离子电池非水电解液及使用该电解液的锂离子电池
CN104409771B (zh) 一种含有腈乙基氢氟醚的电解液及一种锂二次电池
CN110247115A (zh) 电解液、包含所述电解液的电化学装置和电子装置

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210330

Address after: 365200 Zone D, Mingxi Economic Development Zone, Sanming City, Fujian Province

Patentee after: SANMING HEXAFLUO CHEMICALS Co.,Ltd.

Address before: 518000 Shatuo Tongfu Industrial Zone, Pingshan New District, Shenzhen City, Guangdong Province

Patentee before: SHENZHEN CAPCHEM TECHNOLOGY Co.,Ltd.