CN110148774B - 高镍三元正极材料体系电池用电解液及锂离子电池 - Google Patents

高镍三元正极材料体系电池用电解液及锂离子电池 Download PDF

Info

Publication number
CN110148774B
CN110148774B CN201910333450.5A CN201910333450A CN110148774B CN 110148774 B CN110148774 B CN 110148774B CN 201910333450 A CN201910333450 A CN 201910333450A CN 110148774 B CN110148774 B CN 110148774B
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrolyte
positive electrode
nickel ternary
lithium ion
lithium
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
CN201910333450.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110148774A (zh
Inventor
朱辉
余意
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.)
Dongguan HEC Tech R&D Co Ltd
Original Assignee
Dongguan HEC Tech R&D 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 Dongguan HEC Tech R&D Co Ltd filed Critical Dongguan HEC Tech R&D Co Ltd
Priority to CN201910333450.5A priority Critical patent/CN110148774B/zh
Publication of CN110148774A publication Critical patent/CN110148774A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110148774B publication Critical patent/CN110148774B/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
    • H01M10/052—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
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/587—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/028—Positive electrodes
    • 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
    • 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
    • H01M2300/0088—Composites
    • H01M2300/0091—Composites in the form of mixtures
    • 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)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明提供一种高镍三元正极材料体系电池用电解液及锂离子电池，所述电解液包括溶剂、电解质锂盐和添加剂，所述添加剂包括正极成膜添加剂三苯基硼酸酯和负极成膜添加剂5‑腈基‑1,3‑苯并二硫醇。本发明的电解液应用于高镍三元锂离子电池，可以改善电解液与正负极的界面相容性，提高锂离子电池的常温和高温循环性能以及高温存储性能。并且制备方法简单，易于工业化，具有广泛的应用前景。

Description

高镍三元正极材料体系电池用电解液及锂离子电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体的，涉及一种高镍三元正极材料体系电池用电解液及锂离子电池。
背景技术
三元层状氧化物{Li[NixCoyMz]O2(0＜x,y,z＜1,M＝Mn,缩写NMC；M＝Al,缩写NCA)}具有能量密度高、循环性能好、价格适中等优异的综合性能，是目前锂离子电池(LIBs) 中最具应用前景的一类正极材料。随着纯电动汽车(EVs)及混合电动汽车(HEVs)的快速发展，人们对LIBs的能量密度、循环寿命以及安全性要求不断提高。然而,在传统电解液体系中，三元正极材料在高电压、高温下会发生剧烈的结构变化和界面副反应，给实际应用带来巨大挑战，尤其是高镍三元材料的循环寿命和安全性。
目前，解决方法有两种：
一方面，现有研究通常从材料改性离子掺杂、材料表面包覆和开发电解液添加剂三方面着手，开展了大量探索性的研究工作。通过在三元材料晶格中掺杂Mg和F等元素；通过在材料表面包覆一些厚度合适的金属氧化物(如Al2O3、ZrO等)、氟化物(如AlF3等)或者某些磷酸盐，物理隔离活性物质与电解液之间的直接接触，减少副反应的发生等等。虽然这种包覆和掺杂改性能够一定程度上改变电极材料某些性能，但是不能从根本上改善电池的高温循环、低温放电等性能。
另一方面，研究发现造成高镍三元材料这些问题的原因复杂，主要分为材料本身的问题和界面量大问题。材料本身的问题有：一是循环过程中的Ni/Li混排，产生相变反应，进而诱发应力应变效应，造成材料循环过程中容量衰减；二是高脱锂状态下Ni4+倾向于还原生成 Ni3+，材料中会释放出氧气，而使材料的热稳定性变差。界面问题是指电极/电解液界面在实际电化学环境中存在不稳定性，极易受电解液中游离酸腐蚀作用，从而导致电池容量保持率低、高温性能差等问题。所以开发新型的电解液成膜添加剂在电池体系中形成保护膜来切断电极材料与电解液的直接接触是目前为止最行之有效的方法之一，其避免了高温高压条件下，正极材料对电解液氧化分解造成的锂离子电池循环性能下降的问题。
因此，有必要开发新的电解液添加剂来进一步提高镍三元正极材料体系锂离子电池的高温循环及储存性能。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中高镍三元正极材料体系、特别是高镍三元正极材料/石墨体系锂离子电池存在的高温循环及储存性能差问题，提供一种新的电解液及锂离子电池。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供一种高镍三元正极材料体系电池用电解液，所述电解液包括溶剂、电解质锂盐和添加剂，所述添加剂包括正极成膜添加剂三苯基硼酸酯和负极成膜添加剂5-腈基-1,3-苯并二硫醇。
优选地，以溶剂和电解质锂盐的质量之和为100％计，所述正极成膜添加剂三苯基硼酸酯在所述电解液中的质量百分含量为0.5％～1.5％。
优选地，以溶剂和电解质锂盐的质量之和为100％计，所述负极成膜添加剂5-腈基-1,3- 苯并二硫醇在所述电解液中的质量百分含量为1.0％～2.0％。
优选地，所述溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯或氟代碳酸乙烯酯中至少两种的组合。
优选地，按照溶剂总质量为100％计，所述溶剂的组成为：氟代碳酸乙烯酯10％～40％、碳酸乙烯酯20％～30％、碳酸甲乙酯40％～60％。
优选地，所述电解质锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂中的至少一种。
优选地，所述电解质锂盐的浓度为1.0～1.2mol/L。
另一方面，本发明提供了一种高镍三元锂离子电池，所述高镍三元锂离子电池的电解液为如上所述的高镍三元正极材料体系电池用电解液。
优选地，所述高镍三元锂离子电池的正极活性物质为LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2或LiNi0.8Co0.15Al0.05O2。
优选地，所述高镍三元锂离子电池的负极活性物质为石墨、碳微球或碳纳米管。
本发明所述的电解液用于高镍三元锂离子电池，可以改善电解液与正负极的界面相容性，提高锂离子电池的循环性能、高低温性能以及安全性。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的电解液中，负极成膜添加剂5-腈基-1,3-苯并二硫醇(BSN)的还原电位较 EC、FEC和DMC等溶剂分子低，会优先于溶剂在负极材料表面发生还原反应，由于S元素的电负性大于C元素所以C-S键很容易断裂在负极表面形成聚合物分子SEI膜，避免了负极材料直接接触电解液导致结构遭到破坏。而正极成膜添加剂三苯基硼酸酯(TPB)在高电压作用下，正极成膜添加剂能够有效地形成保护膜防止过渡金属离子溶出，迁移至负极并破坏结构，导致电池性能降低。因此，二者结合，相互协同作用，可以改善电解液与正负极的界面相容性，提高锂离子电池的循环性能、高温性能以及安全性，由其得到的高镍锂离子电池的高温循环容量保持率可达92％以上，高温储存容量保持率可达近93％。并且制备方法简单，易于工业化，具有广泛的应用前景。
具体实施方式
本发明的目的是通过提供一种新的电解液，来解决现有的高镍三元正极材料体系、特别是高镍三元正极材料/石墨体系锂离子电池存在的高温循环及储存性能差的问题。
根据本发明提供的一些实施方式，本发明提供的高镍三元正极材料体系电池用电解液包括溶剂、电解质锂盐和添加剂，所述添加剂包括正极成膜添加剂三苯基硼酸酯和负极成膜添加剂5-腈基-1,3-苯并二硫醇。
在本发明中，通过在电解液中添加正极成膜添加剂三苯基硼酸酯和负极成膜添加剂5-腈基-1,3-苯并二硫醇，二者结合，相互协同作用，改善电解液与正负极的界面相容性，提高锂离子电池性能，从而能够解决现有技术中高镍三元电池电解液在高镍三元正极材料表面持续氧化分解导致金属离子溶出并沉积在负极，进一步破坏负极SEI膜，造成阻抗上升循环变差的问题，特别是高温条件下该问题尤其严重的情况。
在本发明中，负极成膜添加剂环5-腈基-1,3-苯并二硫醇(BSN)的还原电位较EC、FEC 和DMC等溶剂分子低，会优先于溶剂在负极材料表面发生还原反应，由于S元素的电负性大于C元素所以C-S键很容易断裂在负极表面形成聚合物分子SEI膜，可以避免负极材料直接接触电解液导致结构遭到破坏，使得高镍三元电池的高温循环性能和储存性能得到提高。
根据本发明提供的一些实施方式，以溶剂和电解质锂盐的质量之和为100％计，所述负极成膜添加剂环5-腈基-1,3-苯并二硫醇在所述电解液中的质量百分含量为1.0～2.0％，例如1.0％、 1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％或2.0％。在本发明中，如果负极成膜添加剂含量太多，则会导致负极SEI膜过厚，初始容量和首效降低，阻抗增大，循环性能变差；此外，过多添加会导致成本过高。如果负极成膜添加剂含量太少，则无法形成稳定的SEI膜，导致循环性能和高温性能变差。
根据本发明提供的一些实施方式，以溶剂和电解质锂盐的质量之和为100％计，所述正极成膜添加剂三苯基硼酸酯在所述电解液中的质量百分含量为0.5％～1.5％，例如0.5％、0.6％、 0.8％、1.0％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％或1.5％。在本发明中，如果正极成膜添加剂含量太多，则会导致正极CEI膜过厚，阻抗增大，循环性能变差；此外，过多添加会导致成本过高。如果正极成膜添加剂含量太少，则会使得正极CEI膜太薄，无法充分的保护正极。
在本发明中，所述三苯基硼酸酯的结构如下：
Figure BDA0002038404340000031
5-腈基-1,3-苯并二硫醇的结构如下：
Figure BDA0002038404340000032
本发明特异选择了这两种添加剂进行配合才能达到较好的改善电解液与正负极的界面相容性、提高锂离子电池性能的作用，如果将两种添加剂即使换成与其较为接近的结构的硼酸酯类物质和硫醇类物质却不一定能够产生协同作用或其协同作用较本发明差，对提高电池的性能作用不大。
根据本发明提供的一些实施方式，所述溶剂选自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)或氟代碳酸乙烯酯(FEC) 中至少两种的组合。
优选地，所述溶剂为氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸乙烯酯(EC)和碳酸甲乙酯(EMC)三种的组合。
在本发明中，以溶剂和电解质锂盐的质量之和为100％计，所述溶剂的质量分数为80～ 90％。
根据本发明提供的一些实施方式，按照溶剂总质量为100％计，所述溶剂的组成为：10％～40％(例如10％、13％、15％、18％、20％、23％、25％、28％、30％、33％、35％、38％或40％) 氟代碳酸乙烯酯(FEC)、20％～30％(例如20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、 28％、29％或30％)的碳酸乙烯酯(EC)和40％～60％(例如40％、43％、45％、48％、50％、 53％、55％、58％或60％)的碳酸甲乙酯(EMC)。
根据本发明提供的一些实施方式，所述电解质锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双草酸硼酸锂或二氟草酸硼酸锂中的至少一种。
根据本发明提供的一些实施方式，在所述电解液中电解质锂盐的浓度为1.0～1.2mol/L，例如1.0mol/L、1.02mol/L、1.05mol/L、1.08mol/L、1.1mol/L、1.12mol/L、1.14mol/L、1.15 mol/L或1.2mol/L。
具体地，所述电解质锂盐的浓度是指锂离子在溶剂中的浓度。
根据本发明提供的一些实施方式，如上所述的高镍三元正极材料体系电池用电解液的制备方法包括以下步骤：
S1：将电解质锂盐加入溶剂中，搅拌使锂盐完全溶解，得到锂盐溶液；
S2：在上述锂盐溶液中加入正极成膜添加剂和负极成膜添加剂，混合均匀即得到所述高镍三元正极材料体系电池用电解液。
优选地，对所述溶剂进行纯化。所述纯化是指溶剂的除杂、除水操作，优选通过分子筛、活性炭进行处理。所述的分子筛可以采用
Figure BDA0002038404340000043
型、
Figure BDA0002038404340000042
型或
Figure BDA0002038404340000041
型。
根据本发明提供的一些实施方式，所述电解质锂盐在有机溶剂中溶解的温度为10～20℃。
所述电解质锂盐、有机溶剂、正极成膜添加剂和负极成膜添加剂的选择和用量与上述高镍三元正极材料体系电池用电解液相同。
另一方面，本发明提供了一种高镍三元锂离子电池，所述高镍三元锂离子电池的电解液为如上所述的高镍三元正极材料体系电池用电解液。
优选地，所述高镍三元锂离子电池的正极活性物质为LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2或LiNi0.8Co0.15Al0.05O2。
优选地，所述高镍三元锂离子电池的负极活性物质为石墨、碳微球或碳纳米管。
本发明所述的电解液用于高镍三元锂离子电池，可以改善电解液与正负极的界面相容性，提高锂离子电池的循环性能、高低温性能以及安全性。
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
在本实施例中，提供的电解液包括氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸乙烯酯(EC)和碳酸甲乙酯(EMC)组成的混合有机溶剂，锂盐为LiPF6，正极成膜添加剂为三苯基硼酸酯和负极成膜添加剂为5-腈基-1,3-苯并二硫醇。
所述电解液的制备方法为：在水分小于10ppm的手套箱中，将溶剂按照氟代碳酸乙烯酯 (FEC)30％、碳酸乙烯酯(EC)20％、碳酸甲乙酯(EMC)50％质量分数混合均匀，在10℃条件下，加入电解质锂盐LiPF6配成1mol/L的溶液，充分搅拌混合均匀，加入0.5％三苯基硼酸酯(TPB)和1.0％5-腈基-1,3-苯并二硫醇(BSN)，制得电解液。
实施例2
与实施例1不同的是以溶剂和锂盐的质量之和为100％计，三苯基硼酸酯的加入量为1.0％、 5-腈基-1,3-苯并二硫醇的加入量为1.0％。
实施例3
与实施例1不同的是以溶剂和锂盐的质量之和为100％计，三苯基硼酸酯的加入量为1.5％、 5-腈基-1,3-苯并二硫醇的加入量为1.0％。
实施例4
与实施例1不同的是以溶剂和锂盐的质量之和为100％计，三苯基硼酸酯的加入量为1.0％、 5-腈基-1,3-苯并二硫醇的加入量为1.5％。
实施例5
与实施例1不同的是以溶剂和锂盐的质量之和为100％计，三苯基硼酸酯的加入量为1.0％、 5-腈基-1,3-苯并二硫醇的加入量为2.0％。
实施例6
与实施例1不同的是以溶剂和锂盐的质量之和为100％计，三苯基硼酸酯的加入量为1.5％、 5-腈基-1,3-苯并二硫醇的加入量为2.0％。
实施例7
与实施例1不同的是溶剂组成为氟代碳酸乙烯酯(FEC)20％、碳酸乙烯酯(EC)20％、碳酸甲乙酯(EMC)60％，以溶剂和锂盐的质量之和为100％计，三苯基硼酸酯的加入量为 1.0％、5-腈基-1,3-苯并二硫醇的加入量为1.0％。
实施例8
与实施例1不同的是溶剂组成为氟代碳酸乙烯酯(FEC)40％、碳酸乙烯酯(EC)20％、碳酸甲乙酯(EMC)40％，以溶剂和锂盐的质量之和为100％计，三苯基硼酸酯的加入量为 1.0％、5-腈基-1,3-苯并二硫醇的加入量为1.0％。
对比例1
与实施例1不同的是，在电解液中不加入三苯基硼酸酯和5-腈基-1,3-苯并二硫醇；其余均与实施例1相同。
对比例2
与实施例1不同的是，在电解液中不加入三苯基硼酸酯，5-腈基-1,3-苯并二硫醇的添加量为1.5％；其余均与实施例1相同。
对比例3
与实施例1不同的是，在电解液中不加入5-腈基-1,3-苯并二硫醇，三苯基硼酸酯的添加量为1.5％；其余均与实施例1相同。
对比例4
与实施例1不同的是，在电解液中加入的正极成膜添加剂为1.0％三(三甲基硅基)硼酸酯(TMSB)，其余均与实施例1相同。
对比例5
与实施例1不同的是，在电解液中加入的负极成膜添加剂为1.0％硫酸乙烯酯(DTD)，其余均与实施例1相同。
实施例9
正极片的制备：将活性物质高镍三元正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)按质量比95:3:2在N-甲基吡咯烷酮体系中充分搅拌混合均匀，涂覆在正极集流体铝箔上，经烘干得到正极片。
负极片的制备：将活性物质石墨、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)按质量比96:2:1.2:0.8在去离子水溶剂体系中充分搅拌混合均匀后，涂覆在负极集流体铜箔上，经烘干得到负极片。
隔膜：以PE多孔聚合薄膜作为隔膜。
锂离子电池的制备：将得到的正、负极片置于烘箱中于一定温度将其烘干后移入手套箱中。然后将处理好的正极片、隔膜、负极片按顺序放好，并注入上述配制电解液，将其装成 CR2032扣式全电池。对电池的性能进行测试：
常温循环性能评价：25℃下，0.2C、3.0～4.5V循环200圈，计算其容量保持率。
高温循环性能评价：45℃下，0.2C、3.0～4.5V循环200圈，计算其容量保持率。
高温储存性能评价：25℃下将电池0.1C充放电1次，记录25℃的放电比容量，然后0.1C恒流恒压充满，60℃条件下储存48小时，测试其储存后0.1C放电比容量，计算其高温储存容量保持率；再将高温储存后的电池0.1C充放电1次，记录放电比容量，计算其高温储存容量恢复率。
表1实施例及对比例制备的锂离子电池的性能测试结果
Figure BDA0002038404340000061
由表1中数据可知，与对比例1-3相比，添加了正极成膜添加剂三苯基硼酸酯和负极成膜添加剂5-腈基-1,3-苯并二硫醇的电解液表现出更佳优异的高温循环和存储性能。由对比例 4和5的数据可知，将正极成膜添加剂三苯基硼酸酯替换为三(三甲基硅基)硼酸酯(TMSB)，或将负极成膜添加剂5-腈基-1,3-苯并二硫醇(BSN)替换为硫酸乙烯酯(DTD)，则对锂电池的高温循环和储存性能提升不明显。
本发明通过上述实施例来说明本发明的高镍三元正极材料体系电池用电解液及锂离子电池，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种高镍三元正极材料体系电池用电解液，其特征在于，所述电解液包括溶剂、电解质锂盐和添加剂，所述添加剂包括正极成膜添加剂三苯基硼酸酯和负极成膜添加剂5-腈基-1,3-苯并二硫醇。
2.根据权利要求1所述的高镍三元正极材料体系电池用电解液，其特征在于，以溶剂和电解质锂盐的质量之和为100％计，所述正极成膜添加剂三苯基硼酸酯在所述电解液中的质量百分含量为0.5％～1.5％。
3.根据权利要求1所述的高镍三元正极材料体系电池用电解液，其特征在于，以溶剂和电解质锂盐的质量之和为100％计，所述负极成膜添加剂5-腈基-1,3-苯并二硫醇在所述电解液中的质量百分含量为1.0％～2.0％。
4.根据权利要求1中所述的高镍三元正极材料体系电池用电解液，其特征在于，所述溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯或氟代碳酸乙烯酯中至少两种的组合。
5.根据权利要求4所述的高镍三元正极材料体系电池用电解液，其特征在于，按照溶剂总质量为100％计，所述溶剂的组成为：氟代碳酸乙烯酯10％～40％、碳酸乙烯酯20％～30％、碳酸甲乙酯40％～60％。
6.根据权利要求1所述的高镍三元正极材料体系电池用电解液，其特征在于，所述电解质锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的高镍三元正极材料体系电池用电解液，其特征在于，所述电解质锂盐的浓度为1.0～1.2mol/L。
8.一种高镍三元锂离子电池，其特征在于，所述高镍三元锂离子电池的电解液为如权利要求1-7中任一项所述的高镍三元正极材料体系电池用电解液。
9.根据权利要求8所述的高镍三元锂离子电池，其特征在于，所述高镍三元锂离子电池的正极活性物质为LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 或LiNi0.8Co0.15Al0.05O2。
10.根据权利要求8或9所述的高镍三元锂离子电池，其特征在于，所述高镍三元锂离子电池的负极活性物质为石墨、碳微球或碳纳米管。
CN201910333450.5A 2019-04-24 2019-04-24 高镍三元正极材料体系电池用电解液及锂离子电池 Active CN110148774B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910333450.5A CN110148774B (zh) 2019-04-24 2019-04-24 高镍三元正极材料体系电池用电解液及锂离子电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910333450.5A CN110148774B (zh) 2019-04-24 2019-04-24 高镍三元正极材料体系电池用电解液及锂离子电池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110148774A CN110148774A (zh) 2019-08-20
CN110148774B true CN110148774B (zh) 2020-06-05

Family

ID=67594452

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910333450.5A Active CN110148774B (zh) 2019-04-24 2019-04-24 高镍三元正极材料体系电池用电解液及锂离子电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110148774B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114759262A (zh) * 2021-01-11 2022-07-15 电子科技大学 一种电解液及其制备方法、锂离子电池及电动车
CN115275181B (zh) * 2022-06-17 2024-04-09 江苏正力新能电池技术有限公司 一种锂离子电池及电池组
CN116706234B (zh) * 2023-06-28 2024-01-26 武汉中科先进材料科技有限公司 一种层状三元正极材料适配的电解液、三元锂离子电池及其制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4565287B2 (ja) * 1999-06-09 2010-10-20 株式会社豊田中央研究所 非水電解液二次電池
CN104332650B (zh) * 2013-07-22 2017-02-08 万向A一二三系统有限公司 一种高镍三元正极材料体系锂离子电池的高压电解液
CN103943883A (zh) * 2014-04-23 2014-07-23 华南师范大学 硼酸酯类化合物作为高电压锂离子电池电解液添加剂的应用
CN108808071B (zh) * 2018-06-25 2021-04-20 东莞东阳光科研发有限公司 一种高镍三元正极材料体系电池用电解液及锂离子电池

Also Published As

Publication number Publication date
CN110148774A (zh) 2019-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110190332B (zh) 高镍三元正极材料体系电池用电解液及锂离子电池
CN111628218B (zh) 一种锂离子电池及其制备方法
CN108808071B (zh) 一种高镍三元正极材料体系电池用电解液及锂离子电池
CN109390631B (zh) 一种高镍三元正极材料电解液
CN111082139B (zh) 非水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
CN111883839B (zh) 高压电解液及基于其的锂离子电池
CN108232296B (zh) 电解液及锂二次电池
CN111640985A (zh) 一种非水电解液及含有该非水电解液的高电压锂离子电池
CN111640984A (zh) 一种锂离子成品电池及其制备方法
CN110148774B (zh) 高镍三元正极材料体系电池用电解液及锂离子电池
CN104332653A (zh) 一种非水电解液及使用该电解液的锂离子电池
CN110797575A (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
CN113991178B (zh) 锂离子电池非水电解液及其应用
CN112563570A (zh) 一种三盐体系的锂离子电池非水电解液及锂离子电池
CN108987802B (zh) 一种高电压锂离子电池非水电解液
CN110783628A (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
CN114142091A (zh) 一种锂离子电池非水电解液和锂离子电池
CN111129590A (zh) 一种高电压锂离子电池非水电解液及高电压锂离子电池
CN110808414A (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
CN113410511A (zh) 一种锂离子电池及电子装置
CN115458810A (zh) 电解液及锂离子电池
CN114024030B (zh) 一种非水电解液及含有该非水电解液的电池
CN112366354B (zh) 一种电解液及锂离子电池
CN109119599B (zh) 一种二次电池及其制备方法

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
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: Electrolyte and lithium ion battery for high nickel ternary cathode material system battery

Effective date of registration: 20210917

Granted publication date: 20200605

Pledgee: Dongguan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Chang'an sub branch

Pledgor: DONGGUAN HEC TECH R&D Co.,Ltd.

Registration number: Y2021980009557

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right

Date of cancellation: 20220928

Granted publication date: 20200605

Pledgee: Dongguan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Chang'an sub branch

Pledgor: DONGGUAN HEC TECH R&D Co.,Ltd.

Registration number: Y2021980009557

PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: Electrolyte and lithium ion battery with high nickel ternary positive material system

Effective date of registration: 20220930

Granted publication date: 20200605

Pledgee: Dongguan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Chang'an sub branch

Pledgor: DONGGUAN HEC TECH R&D Co.,Ltd.

Registration number: Y2022980017245

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right