CN110323492A - 一种非水电解液及其在锂电池中的应用 - Google Patents

一种非水电解液及其在锂电池中的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN110323492A
CN110323492A CN201910565649.0A CN201910565649A CN110323492A CN 110323492 A CN110323492 A CN 110323492A CN 201910565649 A CN201910565649 A CN 201910565649A CN 110323492 A CN110323492 A CN 110323492A
Authority
CN
China
Prior art keywords
alkyl
electrolytic solution
nonaqueous electrolytic
lithium battery
electrolyte
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.)
Withdrawn
Application number
CN201910565649.0A
Other languages
English (en)
Inventor
谭熠伟
刘长昊
麦敬辉
邓健想
邱云珍
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.)
HUIZHOU SAINENG BATTERY CO Ltd
Original Assignee
HUIZHOU SAINENG BATTERY 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 HUIZHOU SAINENG BATTERY CO Ltd filed Critical HUIZHOU SAINENG BATTERY CO Ltd
Priority to CN201910565649.0A priority Critical patent/CN110323492A/zh
Publication of CN110323492A publication Critical patent/CN110323492A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • 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
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • 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
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/366—Composites as layered products
    • 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
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/628—Inhibitors, e.g. gassing inhibitors, corrosion inhibitors
    • 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)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明提供了一种非水电解液及其在锂电池中的应用，该非水电解液包括锂盐、溶剂以及功能型添加剂，所述的功能型添加剂包括结构式1～4所示的任一项结构式化合物，为脲基类化合物，吸附作用优越，可吸附在金属箔材和正极活性材料的表面形成吸附层，保护金属箔材和正极材料，赋予非水电解液优异的热稳定性、抗水性、抗酸性、抗碱性、氧化安定性、抗氧化性以及吸附特性。本发明的锂电池包括电池壳、极芯和电解液，所述极芯和电解液密封于电池壳内，所述的极芯包括正极、负极以及位于正极和负极之间的隔膜，所述电解液为上述的非水电解液，具有高能量密度、高循环寿命、高安全性能的优点。

Description

一种非水电解液及其在锂电池中的应用
技术领域
本发明属于锂电池加工技术领域，具体涉及一种非水电解液及其在锂电池中 的应用。
背景技术
锂电池是一种新型的绿色电池，具有高能量密度、无记忆效应等优点，其在 3C产品、汽车工业等领域应用广泛。电解液是锂电池的“血液”，其对电池容 量发挥、首次效率、工作电压、循环寿命、高温性能等性能有着极其重要的影响。 随着锂电池应用范围的拓展，市场对锂电池性能的要求日益严苛，锂电池朝着高 能量密度、高循环寿命、高安全性能的方向发展，这对电解液是一个苛刻的考验。
影响锂电池安全性能和循环寿命的因素有很多，如：1、活性材料的结构畸 变和坍塌；2、正极金属离子溶出；3、水和氢氟酸对电池的腐蚀作用，以及对 SEI膜的破坏作用。随着对锂电池能量密度要求的提升，高镍材料得以问世，但 是在高镍NCM622、NCM811、NCA等材料体系下，由于材料本身的不稳定性、 阳离子混排、Jahn-Teller效应、结构粉化、吸水性、循环过程中产生岩盐结构、 与电解液的氧化分解反应等诸多因素，使电池的循环寿命和高低温性能面临更为 严峻的考验。非水电解液能够提升锂电池的循环寿命和高低温性能，但现有技术 的非水电解液存在阻抗较大、易产气的缺点，无法彻底解决正极金属离子溶出并 沉积在负极的问题，易造成微短路，使锂电池高温和循环性能变差，甚至出现安 全风险。
鉴于此，需要研发一种新型的非水电解液，能够解决上述问题。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本发明提供了一种非水电解液及其在锂电池中的 应用，该非水电解液添加有脲基类化合物，能够吸附于金属箔材和正极活性材料 的表面，具有良好的保护作用，从而提升锂电池的安全性能和循环性能。
本发明通过以下技术方案实现发明目的：
一方面，本发明提供了一种非水电解液，包括锂盐、溶剂以及功能型添加剂， 所述的功能型添加剂包括结构式1～4所示的任一项化合物，结构式1～4如下所 示：
上述化合物能够提升锂电池非水电解液的热稳定性、抗水性、抗酸性、抗碱 性、氧化安定性和抗氧化性，同时由于具有脲基类化合物，吸附作用优越，可吸 附在金属箔材和正极活性材料的表面形成吸附层，保护金属箔材和正极材料，从 而提高锂电池循环寿命和安全性能。优选的，按照质量百分比计算，所述的化合 物添加剂含量占非水电解液的0.01％～30％。
优选的，在所述的结构式1中，R1、R2、R3和R4的取代基均选自包括碳 原子数为1～4的烷基、砜基、烷基硅基以及氟代烷基。
优选的，在所述的结构式2中，R5和R6的取代基均选自包括碳原子数为1～ 4的烷基、砜基、烷基硅基以及氟代烷基；R7和R8的取代基均选自碳原子数为 1～4的亚烷基、砜基以及烯基。
优选的，在所述的结构式3中，R9的取代基均选自包括碳原子数为1～4的 烷基、砜基、烷基硅基、氟代烷基以及酯基；R10、R11和R12的取代基均选自 包括碳原子数为1～4的烷基、砜基、烷基硅基以及氟代烷基。
优选的，在所述的结构式4中，R13的取代基均选自包括碳原子数为1～4 的烷基、砜基、烷基硅基、氟代烷基以及酯基；R14和R15的取代基均选自碳原 子数为1～4的亚烷基、砜基以及烯基；R16的取代基均选自包括碳原子数为1～ 4的烷基、砜基、烷基硅基以及氟代烷基。
进一步的，所述的非水电解液还包括助剂，所述的助剂为碳酸亚乙烯酯、1,3- 丙烷磺内酯、氟代碳酸乙烯酯、丁二腈、己二腈、甲基戊二腈、戊二腈、己烷三 腈、三(三甲基硅基)硼酸酯以及三(三甲基硅基)磷酸酯中的一种或多种组合 物。
进一步的，所述的锂盐为LiPF6、LiBF4、LiBOB、LiDFOB、LiPF2O2、LiSbF6、 LiAsF6、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiC(SO2CF3)3、LiN(S02F)2、LiDTI、 LiBMB、LiBFMB、LiBMFMB、LiDFMFMB、LiDFEFMB以及LiDFPFMB中的 一种或多种。
进一步的，所述的溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙 烯酯、碳酸丙烯酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、乙酸正丁酯、丁酸甲酯、丙酸丙酯以 及正丁酸乙酯中的一种或多种。
另一方面，本发明提供了上述非水电解液在锂电池中的应用，具体为：一种 锂电池，包括电池壳、极芯和电解液，所述极芯和电解液密封于电池壳内，所述 的极芯包括正极、负极以及位于正极和负极之间的隔膜；所述电解液为上述的非 水电解液。
进一步的，所述正极采用LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiCo1-yMyO2、 LiNi1-yMyO2、LiMn2- yMyO4和LiNixCoyMnzM1-x-y-zO2中的一种或多种含锂过渡金 属氧化物制备而成；其中，M选自元素Fe、Mg、Cu、Zn、Al以及Sn中的一 种或多种，且x、y和z为0到1之间的任意值，x、y和z之和不大于1。
本发明的有益效果：
1、本发明提供了一种非水电解液，该非水电解液具有良好的热稳定性、抗 水性、抗酸性、抗碱性、氧化安定性、抗氧化性等性能，可在金属箔材和正 极活性材料的表面形成吸附层以保护金属箔材和正极材料，避免材料结构的畸变 与坍塌，从而提升了锂电池循环寿命和安全性能。
2、相较于现有的非水电解液，该非水电解液具有阻抗较小、不会产气的优 点，提高了锂电池的安全性能；
3、本发明公开了非水电解液在锂电池中的应用，该非水电解液尤其适用于 高电压锂电池以及采用高镍材料制造的锂电池，具有高能量密度、高循环寿命、 高安全性能的优点。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描 述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方 式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻 全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领 域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只 是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
实施例一
本实施例提供了一种非水电解液及其在锂电池中的应用，并提供了该非水电 解液和锂电池的制备方法。该非水电解液的组成成分包括锂盐、溶剂和功能性添 加剂，该功能性添加剂为脲基类化合物，赋予非水电解液优异的热稳定性、抗 水性、抗酸性、抗碱性、氧化安定性、抗氧化性以及吸附特性。
该非水电解液中的锂盐为六氟磷酸锂，六氟磷酸锂的添加量为电解液总质量 的0.5％。溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的混合物，碳酸乙烯酯、 碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的质量比为3：5：2，溶剂的添加量为电解液总质量的 99％。
功能性添加剂的添加量为电解液总质量的0.5％，且功能性添加剂是如结构 式1所示的化合物：
其中，R1、R2、R3和R4的取代基均选自包括碳原子数为1～4的烷基、砜 基、烷基硅基以及氟代烷基，本实施例优选为甲基。
该非水电解液的制备方法包括如下步骤:
S1、将碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯按照质量比3：5：2混合均匀， 制备得到非水电解液的溶剂；
S2、向制备好的溶剂中加入六氟磷酸锂，直至六氟磷酸锂在溶剂中的摩尔浓 度为1mol/L，得到溶液A；
S3、向溶液A中添加功能性添加剂，添加量为电解液总质量的0.5％，得到 非水电解液。
本实施例还公开了该非水电解液在锂电池中的应用，该非水电解液尤其适用 于制造高电压锂电池以及高镍材料材质的锂电池。该锂电池包括电池壳、极芯和 电解液，其中，极芯和电解液密封于电池壳内，所述的极芯包括正极、负极以及 位于正极和负极之间的隔膜；所述电解液为本实施例所公开的非水电解液。该锂 电池的制备方法具体包括如下步骤：
S1、制备锂电池的正极极片；
S2、制备锂电池的负极极片；
S3、将正极极片、负极极片和隔膜经卷绕、入壳、顶封、侧封工序后制成电 芯；
S4、将非水电解液注入电芯中；
S5、对注液后的电芯进行化成、切边、分容等后续加工，得到锂电池。
对上述步骤需要说明的是，在步骤S1中，用于制备正极极片的活性材料包 括锂镍钴锰氧化物LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、导电炭黑和作为粘结剂的聚偏二氟乙烯， 工作电压范围3.0V－4.4V，步骤S1包括如下步骤：
S1.1、将锂镍钴锰氧化物LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、导电炭黑和聚偏二氟乙烯 按照质量比96：3：1混合，得到混合物B；
S1.2、将混合物B分散在N-甲基-2-吡咯烷酮中，得到正极浆料；
S1.3、对正极浆料依次进行涂布、分切、辊压、模切、点焊极耳等工序，得 到正极极片；
S1.4、对正极极片进行性能测试，得到符合标准的良品。
在步骤S2中，用于制备负极极片的活性材料包括改性天然石墨、导电碳黑、 作为粘结剂的丁苯橡胶和羧甲基纤维素，步骤S2包括如下步骤：
S2.1、将改性天然石墨、导电碳黑、作为粘结剂的丁苯橡胶和羧甲基纤维素 按照质量比95：1.5：2：1.5混合，得到混合物C；
S2.2、将混合物C分散于去离子水中，得到负极浆料；
S2.3、对负极浆料依次进行涂布、分切、辊压、模切、点焊极耳等工序，得 到负极极片；
S2.4、对负极极片进行性能测试，得到符合标准的良品。
在上述步骤S1.4和S2.4中，性能测试的方法均参照国标或行业标准进行， 测试项目包括：高温储存性能测试、低温放电性能测试、循环性能测试。
在所述的步骤S4中，注液工序在水含量和氧含量均小于10ppm的手套箱中 完成。
实施例二
本实施例提供了一种非水电解液及其在锂电池中的应用，并提供了该非水电 解液和锂电池的制备方法。与实施例一的区别之处在于：功能性添加剂的添加量 不同，结构式1所示化合物的添加量为电解液总质量的10％，对应溶剂的添加量 为电解液总质量的89.5％。
电解液的制备方法同实施例一，但需将功能性添加剂及其用量替换。锂电池 的制备方法亦同实施例一。
实施例三
本实施例提供了一种非水电解液及其在锂电池中的应用，并提供了该非水电 解液和锂电池的制备方法。与实施例一的区别之处在于：功能性添加剂不同。本 实施例的功能性添加剂是如结构式2所示的化合物，结构式如下所示：
R5和R6的取代基均选自包括碳原子数为1～4的烷基、砜基、烷基硅基和 氟代烷基，本实施例优选为甲基。R7和R8的取代基选自碳原子数为1～4的亚 烷基、砜基和烯基，本实施例的R7优选为亚甲基，R8亦优选为亚甲基。该功能 性添加剂的添加量为电解液总质量的0.5％。
电解液的制备方法同实施例一，但需将功能性添加剂及其用量替换。锂电池 的制备方法亦同实施例一。
实施例四
本实施例提供了一种非水电解液及其在锂电池中的应用，并提供了该非水电 解液和锂电池的制备方法。与实施例三的区别之处在于：功能性添加剂的添加量 不同。本实施例的功能性添加剂与实施例三相同，但是添加量为电解液总质量的 10％，对应溶剂的添加量为电解液总质量的89.5％。
电解液的制备方法同实施例一，但需将功能性添加剂及其用量替换。锂电池 的制备方法亦同实施例一。
实施例五
本实施例提供了一种非水电解液及其在锂电池中的应用，并提供了该非水电 解液和锂电池的制备方法。与实施例一的区别之处在于：功能性添加剂不同。本 实施例的功能性添加剂是如结构式3所示的化合物，结构式如下所示：
R9的取代基均选自包括碳原子数为1～4的烷基、砜基、烷基硅基、氟代烷 基以及酯基，R10、R11和R12的取代基均选自包括碳原子数为1～4的烷基、 砜基、烷基硅基以及氟代烷基。本实施例优选R9、R10、R11和R12的取代基 均为甲基，功能性添加剂的添加量为电解液总质量的0.5％。
电解液的制备方法同实施例一，但需将功能性添加剂及其用量替换。锂电池 的制备方法亦同实施例一。
实施例六
本实施例提供了一种非水电解液及其在锂电池中的应用，并提供了该非水电 解液和锂电池的制备方法。与实施例五的区别之处在于：功能性添加剂的添加量 不同。本实施例的功能性添加剂与实施例五相同，但是添加量为电解液总质量的 10％，对应溶剂的添加量为电解液总质量的89.5％。
电解液的制备方法同实施例一，但需将功能性添加剂替换。锂电池的制备方 法亦同实施例一。
实施例七
本实施例提供了一种非水电解液及其在锂电池中的应用，并提供了该非水电 解液和锂电池的制备方法。与实施例一的区别之处在于：功能性添加剂不同。本 实施例的功能性添加剂是如结构式4所示的化合物，结构式如下所示：
R13的取代基均选自包括碳原子数为1～4的烷基、砜基、烷基硅基、氟代 烷基以及酯基，R16的取代基均选自包括碳原子数为1～4的烷基、砜基、烷基 硅基以及氟代烷基，R14和R15的取代基选自碳原子数为1～4的亚烷基、砜基 和烯基。本实施例优选R13和R16的取代基均为乙基，R14和R15的取代基为 乙烯基，该功能性添加剂的的添加量为电解液总质量的0.5％。
实施例八
本实施例提供了一种非水电解液及其在锂电池中的应用，并提供了该非水电 解液和锂电池的制备方法。与实施例七的区别之处在于：功能性添加剂的添加量 不同。本实施例的功能性添加剂与实施例七相同，但是添加量为电解液总质量的 10％，对应溶剂的添加量为电解液总质量的89.5％。
电解液的制备方法同实施例一，但需将功能性添加剂及其用量替换。锂电池 的制备方法亦同实施例一。
对比例一
参照实施例一，但电解液中不添加功能性添加剂，其他成分组成与实施例一 相同。电解液的制备方法以及锂电池的制备方法与实施例一相同。
将实施例一至实施例八和对比例一的锂电池进行性能检测，检测结果详见表 1：
表1为实施例一至实施例八和对比例一的锂电池性能检测结果
由表1可知，实施例一至实施例八的锂电池相较于对比例一具有明显的竞 争优势，添加了功能性助剂的电解液有利于提升锂电池的耐高温性能和循环寿命。 功能助剂添加量为0.5％质量百分比的非水电解液，如实施例一、实施例三、实 施例五以及实施例七，其低温放电性能明显较对比例一优越；但是，即使功能助 剂添加量为10％，如实施例二、实施例四、实施例六以及实施例八，其低温放电 性能也未劣化。
实施例九
本实施例提供了一种非水电解液及其在锂电池中的应用，并提供了该非水电 解液和锂电池的制备方法。该非水电解液的组成成分包括锂盐、溶剂、功能性添 加剂和其他助剂，该功能性添加剂为脲基类化合物，赋予非水电解液优异的热 稳定性、抗水性、抗酸性、抗碱性、氧化安定性、抗氧化性以及吸附特性。
该非水电解液中的锂盐为六氟磷酸锂和二氟草酸硼酸锂，按照电解液总质量 的百分比计算，六氟磷酸锂和二氟草酸硼酸锂的添加量为0.5％。
溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、丙酸丙酯和丙酸乙酯的混合 物，且碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、丙酸丙酯和丙酸乙酯的质量比为 2:1:2:3:2。按照电解液总质量的百分比计算，溶剂的添加量为89％
该非水电解液中的其他助剂为1,3-丙烷磺内酯、氟代碳酸乙烯酯和丁二腈的 混合物，按照电解液总质量的百分比计算，1,3-丙烷磺内酯的添加量为3％，氟 代碳酸乙烯酯的添加量为4％，丁二腈的添加量为3％。
功能性添加剂的添加量为电解液总质量的0.5％，且功能性添加剂是如结构 式1所示的化合物：
其中，R1、R2、R3和R4的取代基均选自包括碳原子数为1～4的烷基、砜 基、烷基硅基以及氟代烷基，本实施例优选R1、R2、R3和R4的取代基为甲基 氟代烷基。
该非水电解液的制备方法包括如下步骤:
S1、将碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、丙酸丙酯和丙酸乙酯的质量 比为2:1:2:3:2混合均匀，制备得到非水电解液的溶剂；
S2、向制备好的溶剂中加入六氟磷酸锂，直至六氟磷酸锂在溶剂中的摩尔浓 度为1mol/L，得到溶液D；
S3、按照配方比例向溶液D中添加功能性添加剂、其他助剂和二氟草酸硼 酸锂，得到非水电解液。
本实施例还公开了该非水电解液在锂电池中的应用，该非水电解液尤其适用 于制造高电压锂电池以及高镍材料材质的锂电池。该锂电池包括电池壳、极芯和 电解液，其中，极芯和电解液密封于电池壳内，所述的极芯包括正极、负极以及 位于正极和负极之间的隔膜；所述电解液为本实施例所公开的非水电解液。该锂 电池的制备方法具体包括如下步骤：
S1、制备锂电池的正极极片；
S2、制备锂电池的负极极片；
S3、将正极极片、负极极片和隔膜经卷绕、入壳、顶封、侧封工序后制成电 芯；
S4、将非水电解液注入电芯中；
S5、对注液后的电芯进行化成、切边、分容等后续加工，得到锂电池。
对上述步骤需要说明的是，在步骤S1中，用于制备正极极片的活性材料包 括钴酸锂LiCoO2、导电炭黑和作为粘结剂的聚偏二氟乙烯，工作电压范围3.0V －4.5V，步骤S1包括如下步骤：
S1.1、将钴酸锂LiCoO2、导电炭黑和聚偏二氟乙烯按照质量比96：3：1混 合，得到混合物E；
S1.2、将混合物E分散在N-甲基-2-吡咯烷酮中，得到正极浆料；
S1.3、对正极浆料依次进行涂布、分切、辊压、模切、点焊极耳等工序，得 到正极极片；
S1.4、对正极极片进行性能测试，得到符合标准的良品。
在步骤S2中，用于制备负极极片的活性材料包括改性天然石墨、导电碳黑、 作为粘结剂的丁苯橡胶和羧甲基纤维素，步骤S2包括如下步骤：
S2.1、将改性天然石墨、导电碳黑、作为粘结剂的丁苯橡胶和羧甲基纤维素 按照质量比95：1.5：2：1.5混合，得到混合物F；
S2.2、将混合物F分散于去离子水中，得到负极浆料；
S2.3、对负极浆料依次进行涂布、分切、辊压、模切、点焊极耳等工序，得 到负极极片；
S2.4、对负极极片进行性能测试，得到符合标准的良品。
在上述步骤S1.4和S2.4中，性能测试的方法均参照国标或行业标准进行， 测试项目包括：高温储存性能测试、低温放电性能测试、循环性能测试。
在所述的步骤S4中，注液工序在水含量和氧含量均小于10ppm的手套箱中 完成。在所述的步骤S4中，注液工序在水含量和氧含量均小于10ppm的手套箱 中完成。
实施例十
本实施例提供了一种非水电解液及其在锂电池中的应用，并提供了该非水电 解液和锂电池的制备方法。与实施例九的区别之处在于：功能性添加剂的添加量 不同。本实施例的功能性添加剂与实施例三相同，但是添加量为电解液总质量的 10％，对应溶剂的添加量为电解液总质量的79.5％。
电解液的制备方法同实施例九，但需将功能性添加剂及其用量替换。锂电池 的制备方法亦同实施例九。
实施例十一
本实施例提供了一种非水电解液及其在锂电池中的应用，并提供了该非水电 解液和锂电池的制备方法。与实施例九的区别之处在于：功能性添加剂不同。本 实施例的功能性添加剂是如结构式2所示的化合物，结构式如下所示：
R5和R6的取代基均选自包括碳原子数为1～4的烷基、砜基、烷基硅基和 氟代烷基，本实施例优选R5和R6的取代基均为烷基硅基。R7和R8的取代基 均选自碳原子数为1～4的亚烷基、砜基和烯基，本实施例的R7和R8优选为亚 甲基。该功能性添加剂的添加量为电解液总质量的0.5％。
电解液的制备方法同实施例九，但需将功能性添加剂替换。锂电池的制备方 法亦同实施例九。
实施例十二
本实施例提供了一种非水电解液及其在锂电池中的应用，并提供了该非水电 解液和锂电池的制备方法。与实施例十一的区别之处在于：功能性添加剂的添加 量不同。本实施例的功能性添加剂与实施例三相同，但是添加量为电解液总质量 的10％，对应溶剂的添加量为电解液总质量的79.5％。
电解液的制备方法同实施例九，但需将功能性添加剂及其用量替换。锂电池 的制备方法亦同实施例九。
实施例十三
本实施例提供了一种非水电解液及其在锂电池中的应用，并提供了该非水电 解液和锂电池的制备方法。与实施例九的区别之处在于：功能性添加剂不同。本 实施例的功能性添加剂是如结构式3所示的化合物，结构式如下所示：
R9的取代基均选自包括碳原子数为1～4的烷基、砜基、烷基硅基、氟代烷 基以及酯基，本实施例优选R9的取代基为烷基硅基。R10、R11和R12的取代 基均选自包括碳原子数为1～4的烷基、砜基、烷基硅基以及氟代烷基，本实施 例优选R10、R11和R12的取代基均为氟代烷基。该功能性添加剂的添加量为电 解液总质量的0.5％。
电解液的制备方法同实施例九，但需将功能性添加剂替换。锂电池的制备方 法亦同实施例九。
实施例十四
本实施例提供了一种非水电解液及其在锂电池中的应用，并提供了该非水电 解液和锂电池的制备方法。与实施例十三的区别之处在于：功能性添加剂的添加 量不同。本实施例的功能性添加剂与实施例三相同，但是添加量为电解液总质量 的10％，对应溶剂的添加量为电解液总质量的79.5％。
电解液的制备方法同实施例九，但需将功能性添加剂及其用量替换。锂电池 的制备方法亦同实施例九。
实施例十五
本实施例提供了一种非水电解液及其在锂电池中的应用，并提供了该非水电 解液和锂电池的制备方法。与实施例九的区别之处在于：功能性添加剂不同。本 实施例的功能性添加剂是如结构式4所示的化合物，结构式如下所示：
R13的取代基均选自包括碳原子数为1～4的烷基、砜基、烷基硅基、氟代 烷基以及酯基，本实施例R13的取代基优选为烷基硅基。R14和R15的取代基 选自碳原子数为1～4的亚烷基、砜基以及烯基，本实施例R14和R15的取代基 均优选为亚乙基。R16的取代基选自包括碳原子数为1～4的烷基、砜基、烷基 硅基以及氟代烷基，本实施例优选为二甲基砜。该功能性添加剂的添加量为电解 液总质量的0.5％。
电解液的制备方法同实施例九，但需将功能性添加剂替换。锂电池的制备方 法亦同实施例九。
实施例十六
本实施例提供了一种非水电解液及其在锂电池中的应用，并提供了该非水电 解液和锂电池的制备方法。与实施例十五的区别之处在于：功能性添加剂的添加 量不同。本实施例的功能性添加剂与实施例三相同，但是添加量为电解液总质量 的10％，对应溶剂的添加量为电解液总质量的79.5％。
电解液的制备方法同实施例九，但需将功能性添加剂及其用量替换。锂电池 的制备方法亦同实施例九。
对比例二
参照实施例九，但电解液中不添加功能性添加剂，其他成分组成与实施例九 相同。电解液的制备方法以及锂电池的制备方法与实施例九相同。
将实施例九至实施例十六和对比例二的锂电池进行性能检测，检测结果详见 表2：
表2为实施例至实施例和对比例二的锂电池性能检测结果
相较于对比例二，实施例九至实施例十六的锂电池性能具有明显的竞争优势， 锂电池的耐高温和循环寿命性能理想。功能助剂添加量为0.5％质量百分比的非 水电解液，如实施例九、实施例十一、实施例十三以及实施例十五，其低温放电 性能明显较对比例二优越；但是，即使功能助剂添加量为10％，如实施例十、实 施例十二、实施例十四以及实施例十六，其低温放电性能也未劣化。此外，实施 例九至实施例十二还说明将功能性添加剂和其他助剂联合使用，有利于提升锂电 池的能量密度、循环寿命和安全性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。 应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下， 还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种非水电解液，其特征在于，包括锂盐、溶剂以及功能型添加剂，所述的功能型添加剂包括结构式1～4所示的任一项结构式化合物：
2.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，在所述的结构式1中，R1、R2、R3和R4的取代基均选自包括碳原子数为1～4的烷基、砜基、烷基硅基以及氟代烷基。
3.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，在所述的结构式2中，R5和R6的取代基均选自包括碳原子数为1～4的烷基、砜基、烷基硅基以及氟代烷基；R7和R8的取代基均选自碳原子数为1～4的亚烷基、砜基以及烯基。
4.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，在所述的结构式3中，R9的取代基均选自包括碳原子数为1～4的烷基、砜基、烷基硅基、氟代烷基以及酯基；R10、R11和R12的取代基均选自包括碳原子数为1～4的烷基、砜基、烷基硅基以及氟代烷基。
5.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，在所述的结构式4中，R13的取代基均选自包括碳原子数为1～4的烷基、砜基、烷基硅基、氟代烷基以及酯基；R14和R15的取代基均选自碳原子数为1～4的亚烷基、砜基以及烯基；R16的取代基均选自包括碳原子数为1～4的烷基、砜基、烷基硅基以及氟代烷基。
6.根据权利要求1－5任一项中所述的非水电解液，其特征在于，还包括助剂，所述的助剂为碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺内酯、氟代碳酸乙烯酯、丁二腈、己二腈、甲基戊二腈、戊二腈、己烷三腈、三(三甲基硅基)硼酸酯以及三(三甲基硅基)磷酸酯中的一种或多种组合物。
7.根据权利要求1－5任一项中所述的非水电解液，其特征在于，所述的锂盐为LiPF6、LiBF4、LiBOB、LiDFOB、LiPF2O2、LiSbF6、LiAsF6、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiC(SO2CF3)3、LiN(S02F)2、LiDTI、LiBMB、LiBFMB、LiBMFMB、LiDFMFMB、LiDFEFMB以及LiDFPFMB中的一种或多种。
8.根据权利要求1－5任一项中所述的非水电解液，其特征在于，所述的溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、乙酸正丁酯、丁酸甲酯、丙酸丙酯以及正丁酸乙酯中的一种或多种。
9.一种锂电池，其特征在于，包括电池壳、极芯和电解液，所述极芯和电解液密封于电池壳内，所述的极芯包括正极、负极以及位于正极和负极之间的隔膜；所述电解液为如权利要求1－8任一项中所述的非水电解液。
10.根据权利要求9所述的锂电池，其特征在于，所述正极采用LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiCo1-yMyO2、LiNi1-yMyO2、LiMn2-yMyO4和LiNixCoyMnzM1-x-y-zO2中的一种或多种含锂过渡金属氧化物制备而成；其中，M选自元素Fe、Mg、Cu、Zn、Al以及Sn中的一种或多种，且x、y和z为0到1之间的任意值，x、y和z之和不大于1。
CN201910565649.0A 2019-06-26 2019-06-26 一种非水电解液及其在锂电池中的应用 Withdrawn CN110323492A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910565649.0A CN110323492A (zh) 2019-06-26 2019-06-26 一种非水电解液及其在锂电池中的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910565649.0A CN110323492A (zh) 2019-06-26 2019-06-26 一种非水电解液及其在锂电池中的应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110323492A true CN110323492A (zh) 2019-10-11

Family

ID=68121212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910565649.0A Withdrawn CN110323492A (zh) 2019-06-26 2019-06-26 一种非水电解液及其在锂电池中的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110323492A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113078351A (zh) * 2021-03-29 2021-07-06 珠海冠宇电池股份有限公司 一种固态电解质、其制备方法和固态电池
CN113851720A (zh) * 2021-10-29 2021-12-28 天津市捷威动力工业有限公司 一种锂离子电池非水电解液及其应用

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113078351A (zh) * 2021-03-29 2021-07-06 珠海冠宇电池股份有限公司 一种固态电解质、其制备方法和固态电池
CN113851720A (zh) * 2021-10-29 2021-12-28 天津市捷威动力工业有限公司 一种锂离子电池非水电解液及其应用
CN113851720B (zh) * 2021-10-29 2023-02-28 天津市捷威动力工业有限公司 一种锂离子电池非水电解液及其应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110911753B (zh) 非水电解液及锂离子电池
CN102569885B (zh) 锂离子电池用非水电解液及锂离子二次电池
CN107293792A (zh) 一种非水电解液及高镍三元正极材料电池
CN111082139B (zh) 非水电解液及锂离子电池
WO2017113819A1 (zh) 高电压锂离子电池电解液及其制备方法及应用
CN105070940B (zh) 一种含有亚胺锂的电解液及使用该电解液的电池
TW201539836A (zh) 用於鋰二次電池之電解質溶液添加劑、非水性電解質溶液、及含該添加劑的鋰二次電池
CN109088099A (zh) 一种兼顾高低温性能的磺酰类电解液添加剂及含该添加剂的电解液
CN107666007B (zh) 一种锂离子电池非水电解液和锂离子电池
US20100190064A1 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
CN105720304A (zh) 一种非水电解液和一种锂离子电池
CN102780037B (zh) 一种非水电解质及包含该非水电解质的锂离子电池
CN108808087A (zh) 一种含有磷酰亚胺锂的电解液及使用该电解液的电池
CN110085906A (zh) 非水电解液、含有该非水电解液的锂离子电池
WO2023236509A1 (zh) 一种电解液及其制备方法、锂离子电池
CN113381072A (zh) 电解液和含有电解液的电池
CN112234252A (zh) 一种高电压用宽温型锂离子电池非水电解液及锂离子电池
CN106997959A (zh) 添加剂、非水电解液与锂离子电池
CN106558728A (zh) 一种锂离子电池非水电解液和锂离子电池
CN111900481A (zh) 一种用于高镍正极材料锂离子电池的电解液
CN109004275A (zh) 电解液及二次电池
CN108417894A (zh) 一种锂二次电池电解液和锂二次电池
CN110323492A (zh) 一种非水电解液及其在锂电池中的应用
CN111883834B (zh) 一种非水锂离子电池电解液添加剂、包含其的电解液以及锂离子电池
CN110299561A (zh) 非水电解液、含有该非水电解液的锂离子电池

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
WW01 Invention patent application withdrawn after publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20191011