CN110021785A - 一种三元高电压锂离子电池电解液及三元高电压锂离子电池 - Google Patents

一种三元高电压锂离子电池电解液及三元高电压锂离子电池 Download PDF

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Abstract

本发明属于锂离子电池技术领域,具体涉及一种三元高电压锂离子电池非水电解液及三元高电压锂离子电池。该电解液包括非水性有机溶剂、电解质锂盐和添加剂,所述添加剂包括常规添加剂和具有式(Ⅰ)所示结构的硫酸酯类添加剂。相比于现有技术,本发明通过组合的常规添加剂和具有式(Ⅰ)所示结构的硫酸酯类添加剂的共同作用,既能在正极材料表面成膜,抑制正极材料颗粒在循环过程中颗粒内裂纹的产生,减少过渡金属元素在高温下的溶出,又可以在负极材料表面形成SEI膜,抑制溶剂在负极界面的还原反应,同时还能降低界面阻抗,从而有效提升三元高电压锂离子电池的循环性能、高温储存性能和低温性能。

Description

一种三元高电压锂离子电池电解液及三元高电压锂离子电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域,具体涉及一种三元高电压锂离子电池电解液及三元高电压锂离子电池。
背景技术
锂离子电池由于具有高工作电压、高能量密度、长寿命、宽工作温度范围和环境友好等优点,被广泛应用于3C数码产品、电动工具、电动汽车、航空航天等领域。特别是在3C数码领域,近几年来移动电子设备特别是智能手机向着更轻、更薄的方向飞速发展,对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求。
为了提高锂离子电池的能量密度,常用的措施是提高正极材料的充电介质电压,如商业化的钴酸锂电池电压从4.2V→4.35V→4.4V→4.45V→4.48V。但正极材料在高电压下会存在一定的缺陷,如高电压正极活性材料在缺锂状态时具有很强的氧化性,使得电解液很容易被氧化分解,产生大量的气体;此外,高电压正极活性材料在缺锂状态时自身也很不稳定,易发生一些副反应,如释放氧、过渡金属离子溶出等,导致过渡金属离子随着反应的进行脱离晶体进入电解液中催化电解液的分解和损坏活性材料的钝化膜,同时过渡金属锂离子也会占据负极材料表面钝化膜的锂离子迁移通道,阻碍锂离子的迁移,从而影响电池的使用寿命,而当锂离子电池在高温高压状态下使用时,这种负面影响会更明显。
目前,解决上述问题的主要方法是开发新的成膜添加剂,新添加剂需要能在正负极材料界面氧化还原形成钝化膜,且形成的钝化膜致密良好,富有弹性,能够随着正负极材料在充放电过程中的膨胀收缩而膨胀收缩,减小钝化膜的裂化程度,从而提高三元高电压锂离子电池的电化学性能。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的之一在于提供一种三元高电压锂离子电池电解液,该三元高电压锂离子电池电解液中的添加剂具有良好的成膜性能,可有效解决三元高电压锂离子电池的循环性能、高温储存性能和低温放电性能。
为了实现上述目的,本发明的三元高电压锂离子电池电解液包含非水性有机溶剂、电解质锂盐和添加剂,所述添加剂中包含常规添加剂和具有式(Ⅰ)所示结构的硫酸酯类添加剂:
其中,R1和R2各自独立地选自碳原子个数小于4个的直链或非直链烷基、氟代烷基、甲氧基、乙氧基、氟原子、氢原子、苯基和环己基中的任意一种;任选的,R1和R2可以进行连接,形成环状结构或者桥环结构。
优选地,所述具有式(Ⅰ)所示结构的硫酸酯类添加剂选自化合物(1)-化合物(5)中的一种或多种:
优选地,所述具有式(Ⅰ)所示结构的硫酸酯类添加剂的含量占电解液总质量的0.5%~2.0%,例如1.2%。
本发明中,所述常规添加剂中包含碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、1,3-丙烷磺酸内酯(PS)和1,3-丙烯磺酸内酯(PST)中的一种或多种。
优选地,所述常规添加剂中还包含甲烷二磺酸亚甲酯(MMDS)、三(三甲基硅烷)硼酸酯(TMSB)、三(三甲基硅烷)磷酸酯(TMSP)、柠槺酸酐、1-丙基磷酸酐、三丙烯基磷酸酯和腈类添加剂中的一种或多种。
本发明中,所述腈类添加剂为丁二腈(SN)、己二腈(ADN)、乙二醇双(丙腈)醚(DENE)和1,4-二氰基-2-丁烯(DCB)中的一种或多种;优选地,当含腈类添加剂时,所述腈类添加剂的添加量占电解液总质量的0.1%~1.0%。
优选地,所述常规添加剂的含量占电解液总质量的0.2%~5.0%;更优选的,当含碳酸亚乙烯酯时,所述碳酸亚乙烯酯添加量占电解液总质量的0.2%~0.5%;当含三丙烯基磷酸酯、柠槺酸酐和1-丙基磷酸酐类高阻抗添加剂时,其添加量占电解液总质量的0.3%~0.5%,其余所述添加剂添加量占电解液总质量的0.5%~1.0%。
进一步优选地,所述常规添加剂中包含占电解液总质量0.3%的碳酸亚乙烯酯、占电解液总质量0.5%的1,3-丙烷磺酸内酯/1,3-丙烯磺酸内酯/碳酸乙烯亚乙酯,任选的,所述常规添加剂中还包含占电解液总质量0.5%的三(三甲基硅烷)硼酸酯或占电解液总质量0.5%的三(三甲基硅烷)硼酸酯和占电解液总质量0.5%的三丙烯基磷酸酯/1-丙基磷酸酐/柠槺酸酐类高阻抗添加剂。
本发明中,所述电解质锂盐为六氟磷酸锂、二氟磷酸锂和二氟磺酰亚胺锂的混合锂盐。
优选地,所述电解质锂盐的添加量占电解液总质量的12.5%~15.0%,更优选地,所述二氟磷酸锂的添加量占电解液总质量的0.5%~1.0%,所述二氟磺酰亚胺锂的添加量占电解液总质量的1.0%~2.0%。
进一步优选地,所述电解质锂盐为占电解液总质量12.5%的六氟磷酸锂、占电解液总质量0.8%的二氟磷酸锂、占电解液总质量1.5%的二氟磺酰亚胺锂。
本发明中,所述非水性有机溶剂包括环状碳酸酯类溶剂和链状碳酸酯类溶剂,所述环状碳酸酯类溶剂选自碳酸乙烯酯(EC)和碳酸丙烯酯(PC)中的至少一种,所述链状碳酸酯类溶剂选自碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、1,2-二氟代碳酸乙烯酯(DFEC)和二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯(FEMC)中的一种或多种。
优选地,所述非水性有机溶剂的含量占电解液总质量的75%~85%。
更优选地,所述非水性有机溶剂中包含1,2-二氟代碳酸乙烯酯(DFEC)和二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯(FEMC)中的至少一种,由于氟基团为拉电子基团,因而使用氟代溶剂能够提高物质的氧化能力,拓宽电解液的电化学窗口;同时含氟溶剂能够改善电池内部材料界面的表面张力,从而提高电池的浸润性能。
进一步优选地,本发明中,所述非水性有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯,更进一步优选地,所述碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯按质量比为(20~30):(10~20):(45~55):(5~15),例如25:15:50:10进行混合。
本发明的另一目的在于提供一种三元高电压锂离子电池,所述三元高电压锂离子电池包括由正极片、隔离膜和负极片通过叠片或卷绕形成的电芯、以及本发明所述三元高电压锂离子电池电解液。
优选地,所述正极片的正极活性物质为LiNi1-x-y-zCoxMnyAlzO2或LiAmBnPO4,其中:0≤x≤1,0≤y≤1,0≤z≤1,且0≤x+y+z≤1,A、B分别为Fe、Mn、Co或V,0≤m≤1,0≤n≤1,所述负极片的负极活性物质为人造石墨、天然石墨、SiOw与石墨复合而成的硅碳复合材料,其中1<w<2。
进一步优选地,所述正极片的制备方法为:将正极活性物质LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按质量比96:2:2在N-甲基吡咯烷酮溶剂体系中充分搅拌混合均匀后,涂覆于铝箔上烘干、冷压,得到正极片,所述负极活性物质的制备方法为:将负极活性物质人造石墨、导电剂乙炔黑、粘结剂丁苯橡胶(SBR)、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)按照质量比96:2:1:1在去离子水溶剂体系中充分搅拌混合均匀后,涂覆于铜箔上烘干、冷压,得到负极片。
本发明中,所述三元高电压锂离子电池的充电截止电压大于或等于4.35V。
本发明的有益效果在于:本发明电解液中的常规添加剂可在电极表面形成优良的界面保护膜,减少电极材料与电解液的反应活性并稳定电极材料的微观结构,提升高电压锂离子电池的循环性能和高温性能;同时,所形成的固体电解质膜阻抗低,有利于改善锂离子电池内部动力学特性;此外,具有式(Ⅰ)所示结构的硫酸酯类添加剂则能够在三元材料表面形成一层均匀致密的保护膜,因此减少了正极Li+嵌入不均匀的现象,同时抑制了HF对NCM颗粒的腐蚀,避免了NCM颗粒在循环过程中颗粒内裂纹的产生,减少了过渡金属元素在高温下的溶出,同时该类添加剂还可以在负极材料表面还原形成致密稳定的SEI膜,减少电解液在负极材料表面的氧化分解。
因此,本发明通过组合的常规添加剂和具有式(Ⅰ)所示结构的硫酸酯类添加剂的共同作用,既能在正极材料表面成膜,抑制正极材料颗粒在循环过程中颗粒内裂纹的产生,减少过渡金属元素在高温下的溶出,又可以在负极材料表面形成SEI膜,抑制溶剂在负极界面的还原反应,同时还能降低界面阻抗,从而有效提升三元高电压锂离子电池的循环性能、高温储存性能和低温性能。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。应当理解,以下描述仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本文中所用的术语“包含”、“包括”、“含有”或其任何其它变形,意在覆盖非排它性的包括。例如,包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素,而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中,此短语将使权利要求为封闭式,使其不包含除那些描述的材料以外的材料,但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时,其仅限定在该子句中描述的要素;其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时,这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围,而不论该范围是否单独公开了。例如,当公开了范围“1至5”时,所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时,除非另外说明,否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
单数形式包括复数讨论对象,除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生,而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个,并且单数形式的要素或组分也包括复数形式,除非所述数量明显只指单数形式。
而且,本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
电解液的制备:在充满氩气的手套箱中,将碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯按质量比为EC:DEC:EMC:FEMC=25:15:50:10进行混合,然后向混合溶液缓慢加入12.5wt%的六氟磷酸锂、0.8wt%的二氟磷酸锂和1.5wt%的二氟磺酰亚胺锂,最后加入占电解液总质量1.2wt%的硫酸酯类添加剂(化合物5),搅拌均匀后得到实施例1的锂离子电池电解液。
锂离子电池的制备:
将正极活性物质LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按质量比96:2:2在N-甲基吡咯烷酮溶剂体系中充分搅拌混合均匀后,涂覆于铝箔上烘干、冷压,得到正极片。
将负极活性物质人造石墨、导电剂乙炔黑、粘结剂丁苯橡胶(SBR)、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)按照质量比96:2:1:1在去离子水溶剂体系中充分搅拌混合均匀后,涂覆于铜箔上烘干、冷压,得到负极片。
以聚乙烯(PE)为基膜并在基膜上涂覆纳米氧化铝涂层作为隔离膜。
将正极片、隔离膜、负极片依次层叠后沿同一方向卷绕得到裸电芯,将裸电芯置于外包装中,注入制备的电解液并经过封装、45℃搁置、高温夹具化成、二次封装、分容等工序,得到三元高电压锂离子电池。
实施例2-14与对比例1-9
实施例2-14与对比例1-9中,除了电解液各成分组成配比按表1所示添加外,其它均与实施例1相同。
表1实施例1-14与对比例1-9的电解液各成分组成配比
效果实施例
分别对实施例1-14和对比例1-9的电池进行如下性能测试,测试结果见表2。
1)三元高电压电池常温循环性能测试:在25℃下,将分容后的电池按1C恒流恒压充至4.35V,截止电流0.05C,然后按1C恒流放电至3.0V,依此循环,充/放电500次循环后计算第500次循环容量保持率。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/首次循环放电容量)×100%。
2)三元高电压电池60℃恒温存储产气量与容量剩余率测试:首先将电池在常温下以0.5C循环充放电1次(4.35V~3.0V),记录电池存储前放电容量C0,然后将电池恒流恒压充电至4.35V满电态,使用排水法测试电池高温存储前的厚度V1,之后将电池放入60℃恒温箱中存储7天,存储完成后取出电池,冷却8h后测试存储后的电池体积V2,计算电池60℃恒温存储7天后电池产气量;待电池在室温下冷却24H后,再次将电池以0.5C进行恒流放电至3.0V,记录电池存储后放电容量C1,并计算电池60℃恒温存储7天后容量剩余率,计算公式如下:
60℃存储7天后电池产气量=V2-V1
60℃恒温存储7天后容量剩余率=C1/C0*100%。
3)三元高电压电池45℃循环性能测试:在45℃下,将分容后的电池按1C恒流恒压充至4.35V,截止电流0.05C,然后按1C恒流放电至3.0V,依此循环,充/放电300次循环后计算第300次循环容量保持率。计算公式如下:
第300次循环容量保持率(%)=(第300次循环放电容量/首次循环放电容量)×100%。
表2实施例和对比例的电池循环性能和高温储存性能测试结果
由表2中对比例1与实施例1-5电池性能测试结果比较可知:本发明中具有式(Ⅰ)所示结构的硫酸酯类添加剂可以明显提升电池的循环性能以及高温存储后的容量保持率,表明该类型的硫酸酯类添加剂能够在三元材料表面形成一层均匀致密的保护膜,抑制了HF对NCM颗粒的腐蚀,避免了NCM颗粒在循环过程中颗粒内裂纹的产生,减少了过渡金属元素在高温下的溶出。
由表2中对比例5-8与实施例1-5电池性能测试结果比较可知:本发明中所述的硫酸酯类添加剂的加入量为0.5%~2.0%,其他范围的加入量,都不能达到本发明中所述的电化学性能效果,当加入量过少,该类物质在正负极材料界面形成的钝化膜不够稳定,当加入量超出本发明所述的添加量,会造成钝化膜变厚,阻抗增加,三元高电压锂离子电池电化学性能变差。
由表2中实施例1-5和实施例6-14电池性能测试结果比较可知:本发明通过常规添加剂和具有式(Ⅰ)所示结构的硫酸酯类添加剂的共同作用,既能在正极材料表面成膜,抑制正极材料颗粒在循环过程中颗粒内裂纹的产生,减少了过渡金属元素在高温下的溶出,又可以在负极材料表面形成SEI膜,抑制溶剂在负极界面的还原反应,同时还能降低界面阻抗,从而有效提升高电压锂离子电池的循环性能和高温储存性能。
相比较单独使用LiPF6作为导电锂盐的对比例7,本发明对比例6和实施例1还添加了具有良好成膜特性的新型导电锂盐双氟磺酰亚胺锂和二氟酸锂,多种新型成膜锂盐的组合使用有效地提升了高电压锂离子电池循环性能和高温存储性能。
此外,本发明还测试了实施例1和对比例1的负极界面阻抗,测试发现实施例1在负极界面的成膜阻抗低于对比例1,说明具有式(Ⅰ)所示结构的硫酸酯类添加剂能够降低负极界面阻抗,抑制溶剂在负极界面的还原反应,从而提升锂离子电池性能。
本领域的技术人员容易理解,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)

1.一种三元高电压锂离子电池电解液,其特征在于,所述电池电解液包含非水性有机溶剂、电解质锂盐和添加剂,所述添加剂中包含常规添加剂和具有式(Ⅰ)所示结构的硫酸酯类添加剂:
其中,R1和R2各自独立地选自碳原子个数小于4个的直链或非直链烷基、氟代烷基、甲氧基、乙氧基、氟原子、氢原子、苯基和环己基中的任意一种;任选的,R1和R2可以进行连接,形成环状结构或者桥环结构。
2.根据权利要求1所述的三元高电压锂离子电池电解液,其特征在于,所述具有式(Ⅰ)所示结构的硫酸酯类添加剂选自化合物(1)-化合物(5)中的一种或多种:
优选地,所述具有式(Ⅰ)所示结构的硫酸酯类添加剂的含量占电解液总质量的0.5%~2.0%,例如1.2%。
3.根据权利要求1所述的三元高电压锂离子电池电解液,其特征在于,所述常规添加剂中包含碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1,3-丙烷磺酸内酯和1,3-丙烯磺酸内酯中的一种或多种;优选地,所述常规添加剂中还包含甲烷二磺酸亚甲酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、柠槺酸酐、1-丙基磷酸酐、三丙烯基磷酸酯和腈类添加剂中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的三元高电压锂离子电池电解液,其特征在于,所述腈类添加剂为丁二腈、己二腈、乙二醇双(丙腈)醚和1,4-二氰基-2-丁烯中的一种或多种;优选地,当含腈类添加剂时,所述腈类添加剂的添加量占电解液总质量的0.1%~1.0%。
5.根据权利要求3-4任一项所述的三元高电压锂离子电池电解液,其特征在于,所述常规添加剂的含量占电解液总质量的0.2%~5.0%;更优选的,当含碳酸亚乙烯酯时,所述碳酸亚乙烯酯添加量占电解液总质量的0.2%~0.5%;当含三丙烯基磷酸酯、柠槺酸酐和1-丙基磷酸酐添加剂时,其添加量占电解液总质量的0.3%~0.5%,其余所述添加剂添加量占电解液总质量的0.5%~1.0%;进一步优选地,所述常规添加剂中包含占电解液总质量0.3%的碳酸亚乙烯酯、占电解液总质量0.5%的1,3-丙烷磺酸内酯/1,3-丙烯磺酸内酯/碳酸乙烯亚乙酯,任选的,所述常规添加剂中还包含占电解液总质量0.5%的三(三甲基硅烷)硼酸酯或占电解液总质量0.5%的三(三甲基硅烷)硼酸酯和占电解液总质量0.5%的三丙烯基磷酸酯/1-丙基磷酸酐/柠槺酸酐添加剂。
6.根据权利要求1所述的三元高电压锂离子电池电解液,其特征在于,所述电解质锂盐为六氟磷酸锂、二氟磷酸锂和二氟磺酰亚胺锂的混合锂盐;优选地,所述电解质锂盐的添加量占电解液总质量的12.5%~15.0%;更优选地,所述二氟磷酸锂的添加量占电解液总质量的0.5%~1.0%,所述二氟磺酰亚胺锂的添加量占电解液总质量的1.0%~2.0%;进一步优选地,所述电解质锂盐为占电解液总质量12.5%的六氟磷酸锂、占电解液总质量0.8%的二氟磷酸锂、占电解液总质量1.5%的二氟磺酰亚胺锂。
7.根据权利要求1所述的三元高电压锂离子电池电解液,其特征在于,所述非水性有机溶剂包括环状碳酸酯类溶剂和链状碳酸酯类溶剂,所述环状碳酸酯类溶剂选自碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯中的至少一种,所述链状碳酸酯类溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、1,2-二氟代碳酸乙烯酯和二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯中的一种或多种;优选地,所述非水性有机溶剂的含量占电解液总质量的75%~85%;更优选地,所述非水性有机溶剂中包含1,2-二氟代碳酸乙烯酯和二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯中的至少一种;进一步优选地,所述非水性有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯;更进一步优选地,所述碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯按质量比为(20~30):(10~20):(45~55):(5~15),例如25:15:50:10进行混合。
8.一种三元高电压锂离子电池,其特征在于,所述三元高电压锂离子电池包括由正极片、隔离膜和负极片通过叠片或卷绕形成的电芯、以及权利要求1-7任一项所述三元高电压锂离子电池电解液;优选地,所述正极片的正极活性物质为LiNi1-x-y-zCoxMnyAlzO2或LiAmBnPO4,其中:0≤x≤1,0≤y≤1,0≤z≤1,且0≤x+y+z≤1,A、B分别为Fe、Mn、Co或V,0≤m≤1,0≤n≤1,所述负极片的负极活性物质为人造石墨、天然石墨、SiOw与石墨复合而成的硅碳复合材料,其中1<w<2。
9.根据权利要求8所述的三元高电压锂离子电池,其特征在于,所述正极片的制备方法为:将正极活性物质LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏二氟乙烯按质量比96:2:2在N-甲基吡咯烷酮溶剂体系中充分搅拌混合均匀后,涂覆于铝箔上烘干、冷压,得到正极片;所述负极活性物质的制备方法为:将负极活性物质人造石墨、导电剂乙炔黑、粘结剂丁苯橡胶、增稠剂羧甲基纤维素钠按照质量比96:2:1:1在去离子水溶剂体系中充分搅拌混合均匀后,涂覆于铜箔上烘干、冷压,得到负极片。
10.根据权利要求8-9任一项所述的三元高电压锂离子电池,其特征在于,所述三元高电压锂离子电池的充电截止电压大于或等于4.35V。
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Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CN111200164A (zh) * 2020-01-09 2020-05-26 中南大学 一种锂离子电池电解液及锂离子电池
CN111205267A (zh) * 2020-03-05 2020-05-29 中节能万润股份有限公司 一种新型含砜类锂离子电池电解液添加剂、其制备及其应用
CN111261939A (zh) * 2020-01-20 2020-06-09 宁德新能源科技有限公司 电解液和使用其的电化学装置
CN111430781A (zh) * 2020-05-06 2020-07-17 杉杉新材料(衢州)有限公司 一种三元高电压锂离子电池电解液及其锂离子电池
CN112271331A (zh) * 2020-10-23 2021-01-26 常州大学 一种锂离子电池高压电解液及其应用
CN112310475A (zh) * 2019-07-31 2021-02-02 杉杉新材料(衢州)有限公司 一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池
WO2021057278A1 (zh) * 2019-09-24 2021-04-01 宁德时代新能源科技股份有限公司 锂离子电池及其相关的电池模块、电池包和装置
CN112635834A (zh) * 2020-12-22 2021-04-09 远景动力技术(江苏)有限公司 耐低温及高温的非水电解液及锂离子电池
CN112928332A (zh) * 2021-03-17 2021-06-08 杉杉新材料(衢州)有限公司 一种高电压锂离子电池非水电解液及锂离子电池
CN113130993A (zh) * 2019-12-30 2021-07-16 深圳市研一新材料有限责任公司 一种电解液及其电化学装置
CN113299972A (zh) * 2021-05-20 2021-08-24 珠海冠宇电池股份有限公司 一种锂离子电池及其应用
EP3872914A1 (en) * 2020-02-28 2021-09-01 SK Innovation Co., Ltd. Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery including the same
CN113839089A (zh) * 2020-06-24 2021-12-24 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 一种锂离子电池电解液及含该电解液的锂离子电池
US20210408603A1 (en) * 2020-01-20 2021-12-30 Ningde Amperex Technology Limited Electrolytic solution, and electrochemical device using the same
CN114430069A (zh) * 2020-10-29 2022-05-03 通用汽车环球科技运作有限责任公司 具有延长的长循环寿命的基于碳酸亚丙酯的电解质
CN114552007A (zh) * 2022-02-18 2022-05-27 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
CN115411262A (zh) * 2022-09-13 2022-11-29 江苏正力新能电池技术有限公司 一种正极材料的制备方法及电池
CN115911547A (zh) * 2021-09-30 2023-04-04 宁德时代新能源科技股份有限公司 锂离子电池、电池模组、电池包及用电装置
WO2023050406A1 (zh) * 2021-09-30 2023-04-06 宁德时代新能源科技股份有限公司 锂离子电池及包含其的电池模块、电池包和用电装置
EP4187669A4 (en) * 2021-09-27 2023-09-20 Contemporary Amperex Technology Co., Limited SECONDARY BATTERY, BATTERY MODULE, BATTERY PACK AND POWER CONSUMING APPLIANCE
EP4080636A4 (en) * 2020-09-09 2023-12-20 LG Energy Solution, Ltd. NON-AQUEOUS ELECTROLYTE FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY AND LITHIUM SECONDARY BATTERY INCLUDING SAME

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106252710A (zh) * 2015-06-08 2016-12-21 Sk新技术株式会社 锂二次电池用电解质和含有其的锂二次电池
CN107403950A (zh) * 2016-05-19 2017-11-28 宁德新能源科技有限公司 电解液及锂离子电池
CN108963340A (zh) * 2018-07-13 2018-12-07 东莞市杉杉电池材料有限公司 一种耐高压锂离子电池及其电解液
CN109193029A (zh) * 2018-08-21 2019-01-11 东莞市杉杉电池材料有限公司 一种高镍三元锂离子电池非水电解液及含该电解液的高镍三元锂离子电池
CN109599591A (zh) * 2018-12-06 2019-04-09 清远佳致新材料研究院有限公司 高电压锂离子电池用功能性添加剂、高电压锂离子电池电解液及高电压锂离子电池

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106252710A (zh) * 2015-06-08 2016-12-21 Sk新技术株式会社 锂二次电池用电解质和含有其的锂二次电池
CN107403950A (zh) * 2016-05-19 2017-11-28 宁德新能源科技有限公司 电解液及锂离子电池
CN108963340A (zh) * 2018-07-13 2018-12-07 东莞市杉杉电池材料有限公司 一种耐高压锂离子电池及其电解液
CN109193029A (zh) * 2018-08-21 2019-01-11 东莞市杉杉电池材料有限公司 一种高镍三元锂离子电池非水电解液及含该电解液的高镍三元锂离子电池
CN109599591A (zh) * 2018-12-06 2019-04-09 清远佳致新材料研究院有限公司 高电压锂离子电池用功能性添加剂、高电压锂离子电池电解液及高电压锂离子电池

Cited By (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112310475B (zh) * 2019-07-31 2023-08-18 新亚杉杉新材料科技(衢州)有限公司 一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池
CN112310475A (zh) * 2019-07-31 2021-02-02 杉杉新材料(衢州)有限公司 一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池
US11522214B2 (en) 2019-09-24 2022-12-06 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Lithium-ion batteries and related battery modules, battery packs and devices
WO2021057278A1 (zh) * 2019-09-24 2021-04-01 宁德时代新能源科技股份有限公司 锂离子电池及其相关的电池模块、电池包和装置
CN110931869B (zh) * 2019-12-02 2022-05-27 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
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
CN113130993A (zh) * 2019-12-30 2021-07-16 深圳市研一新材料有限责任公司 一种电解液及其电化学装置
CN111200164A (zh) * 2020-01-09 2020-05-26 中南大学 一种锂离子电池电解液及锂离子电池
US20210408603A1 (en) * 2020-01-20 2021-12-30 Ningde Amperex Technology Limited Electrolytic solution, and electrochemical device using the same
CN111261939A (zh) * 2020-01-20 2020-06-09 宁德新能源科技有限公司 电解液和使用其的电化学装置
US11728515B2 (en) 2020-02-28 2023-08-15 Sk On Co., Ltd. Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery including the same
EP3872914A1 (en) * 2020-02-28 2021-09-01 SK Innovation Co., Ltd. Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery including the same
CN111205267A (zh) * 2020-03-05 2020-05-29 中节能万润股份有限公司 一种新型含砜类锂离子电池电解液添加剂、其制备及其应用
CN111430781A (zh) * 2020-05-06 2020-07-17 杉杉新材料(衢州)有限公司 一种三元高电压锂离子电池电解液及其锂离子电池
CN113839089A (zh) * 2020-06-24 2021-12-24 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 一种锂离子电池电解液及含该电解液的锂离子电池
CN113839089B (zh) * 2020-06-24 2022-11-29 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 一种锂离子电池电解液及含该电解液的锂离子电池
EP4080636A4 (en) * 2020-09-09 2023-12-20 LG Energy Solution, Ltd. NON-AQUEOUS ELECTROLYTE FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY AND LITHIUM SECONDARY BATTERY INCLUDING SAME
CN112271331A (zh) * 2020-10-23 2021-01-26 常州大学 一种锂离子电池高压电解液及其应用
CN114430069A (zh) * 2020-10-29 2022-05-03 通用汽车环球科技运作有限责任公司 具有延长的长循环寿命的基于碳酸亚丙酯的电解质
CN112635834A (zh) * 2020-12-22 2021-04-09 远景动力技术(江苏)有限公司 耐低温及高温的非水电解液及锂离子电池
CN112928332A (zh) * 2021-03-17 2021-06-08 杉杉新材料(衢州)有限公司 一种高电压锂离子电池非水电解液及锂离子电池
CN113299972A (zh) * 2021-05-20 2021-08-24 珠海冠宇电池股份有限公司 一种锂离子电池及其应用
EP4187669A4 (en) * 2021-09-27 2023-09-20 Contemporary Amperex Technology Co., Limited SECONDARY BATTERY, BATTERY MODULE, BATTERY PACK AND POWER CONSUMING APPLIANCE
CN115911547A (zh) * 2021-09-30 2023-04-04 宁德时代新能源科技股份有限公司 锂离子电池、电池模组、电池包及用电装置
WO2023050406A1 (zh) * 2021-09-30 2023-04-06 宁德时代新能源科技股份有限公司 锂离子电池及包含其的电池模块、电池包和用电装置
CN114552007A (zh) * 2022-02-18 2022-05-27 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
CN114552007B (zh) * 2022-02-18 2024-04-30 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
CN115411262A (zh) * 2022-09-13 2022-11-29 江苏正力新能电池技术有限公司 一种正极材料的制备方法及电池

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