CN110752408B - 一种电解液及其制备方法和锂离子电池 - Google Patents
一种电解液及其制备方法和锂离子电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110752408B CN110752408B CN201911060606.3A CN201911060606A CN110752408B CN 110752408 B CN110752408 B CN 110752408B CN 201911060606 A CN201911060606 A CN 201911060606A CN 110752408 B CN110752408 B CN 110752408B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrolyte
- lithium
- carbonate
- solvent
- ion 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.)
- Active
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
- H01M10/0569—Liquid materials characterised by the solvents
-
- 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
- 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
- H01M10/0568—Liquid materials characterised by the solutes
-
- 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
-
- 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
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0025—Organic electrolyte
- H01M2300/0028—Organic electrolyte characterised by the solvent
- H01M2300/0037—Mixture of solvents
-
- 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
本发明提供一种电解液及其制备方法和锂离子电池,电解液包括:溶剂、锂盐以及添加剂;其中,溶剂由环状碳酸酯类溶剂和链状碳酸酯类溶剂组成,且环状碳酸酯类溶剂在电解液中的质量占比为1.5‑20%,链状碳酸酯类溶剂在电解液中的质量占比为47‑86.1%;锂盐为六氟磷酸锂,以及,双氟磺酰亚胺锂和/或双三氟甲基磺酰亚胺锂;添加剂选自亚硫酸乙烯酯、二氟双草酸硼酸锂、二氟双草酸磷酸锂、碳酸亚乙烯酯、噻吩中的一种或多种。该电解液能够使锂离子电池具有较优的放电容量保持率和高温循环稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种电解液及其制备方法和锂离子电池,属于锂离子电池技术领域。
背景技术
锂离子电池是一种理想的可移动电源,由于其具有体积小、重量轻、放电电压高、无记忆效应等优点,95%以上的便携式摄像机、笔记本电脑、无人机等智能电子产品已将锂离子电池作为主要电源。近年来,随着智能电子产品的快速发展,人们对锂离子电池的续航能力的进一步优化也提出了更高要求。现阶段,采用高容量的高镍材料作为正极是提高锂离子电池能量密度的一种常见方式。
但是,与常规的钴酸锂正极相比,高容量的高镍材料作为正极会劣化锂离子电池的循环稳定性,尤其是高温循环稳定性,并且在大倍率放电时,明显降低了锂离子电池的放电容量保持率。
因此,如何在使用高容量的高镍材料作为正极提高锂离子电池能量密度的同时,使锂离子电池兼具较优的放电容量保持率和高温循环稳定性,是当下亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供一种电解液,将该电解液用于高容量的高镍材料作为正极的锂离子电池中,能够弱化高容量的高镍材料对锂离子电池的消极影响,使锂离子电池具有较优的放电容量保持率和高温循环稳定性。
本发明提供一种电解液的制备方法,该制备方法能够快速、安全、高效的得到使锂离子电池具有较优的放电容量保持率和高温循环稳定性的电解液。
本发明还提供一种锂离子电池,含有上述电解液,因此该锂离子电池在通过使用高容量的高镍材料作为正极以提高能量密度的同时,兼具较优的放电容量保持率和高温循环稳定性。
本发明提供一种电解液,包括:溶剂、锂盐以及添加剂;
其中,所述溶剂由环状碳酸酯类溶剂和链状碳酸酯类溶剂组成,且所述环状碳酸酯类溶剂在所述电解液中的质量占比为1.5-20%,所述链状碳酸酯类溶剂在所述电解液中的质量占比为47-86.1%;
所述锂盐为六氟磷酸锂,以及,双氟磺酰亚胺锂和/或双三氟甲基磺酰亚胺锂;
所述添加剂选自亚硫酸乙烯酯、二氟双草酸硼酸锂、二氟双草酸磷酸锂、碳酸亚乙烯酯、噻吩中的一种或多种。
如上所述的电解液,其中,所述环状碳酸酯类溶剂在所述电解液中的质量占比为1.6-15%。
如上所述的电解液,其中,所述环状碳酸酯类溶剂在所述电解液中的质量占比为1.8-8.5%。
如上所述的电解液,其中,所述环状碳酸酯类溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、4-(氟甲基)-1,3-二氧戊烷-2-酮中的一种或多种,和/或,
所述链状碳酸酯类溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、丙酸乙酯中的一种或多种。
如上所述的电解液,其中,所述六氟磷酸锂在所述电解液中的质量占比为4-8%。
如上所述的电解液,其中,所述双氟磺酰亚胺锂和/或双三氟甲基磺酰亚胺在所述电解液中的质量占比为8-12%。
如上所述的电解液,其中,所述双氟磺酰亚胺锂和/或双三氟甲基磺酰亚胺在所述电解液中的质量占比为9-11%。
如上所述的电解液,其中,所述添加剂在所述电解液中的质量占比为0.4-7%。
本发明还提供一种上述任一项所述电解液的制备方法,包括:
在惰性气氛下,将所述溶剂、锂盐、添加剂混合,得到电解液。
本发明还提供一种一种锂离子电池,该锂离子电池的电解液为上述任一项所述的电解液。
本发明的实施,至少具有以下优势:
1、本发明提供的电解液,通过对溶剂、添加剂以及锂盐进行分别限定,充分发挥溶、添加剂以及锂盐三者的协同匹配效应,使锂离子电池的高温循环稳定性能以及放电容量保持率得到一定程度的提升;
2、本发明提供的电解液的制备方法工艺简单、原料成本低,便于实际推广和大规模应用;
3、本发明提供的锂离子电池,由于包括了本发明前述的电解液,因此该锂离子电池具有较优的高温循环稳定性能以及放电容量保持率。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明的实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种电解液,该电解液包括溶剂、锂盐以及添加剂;
其中,所述溶剂由环状碳酸酯类溶剂和链状碳酸酯类溶剂组成,且所述环状碳酸酯类溶剂在所述电解液中的质量占比为1.5-20%,所述链状碳酸酯类溶剂在所述电解液中的质量占比为47-86.1%;
所述锂盐为六氟磷酸锂,以及,双氟磺酰亚胺锂和/或双三氟甲基磺酰亚胺锂;
所述添加剂选自亚硫酸乙烯酯、二氟双草酸硼酸锂、二氟双草酸磷酸锂、碳酸亚乙烯酯、噻吩中的一种或多种。
上述组成电解液的原料简单易得,皆可通过商购获得。
其中,锂盐可以为六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂,或六氟磷酸锂和三氟甲基磺酰亚胺锂,或六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂和双三氟甲基磺酰亚胺锂;
并且,当添加剂选自亚硫酸乙烯酯、二氟双草酸硼酸锂、二氟双草酸磷酸锂、碳酸亚乙烯酯、噻吩中的两种及以上时,本发明不特别限定各化合物之间的比例。
本发明的电解液适用于所有锂离子电池,尤其适用于采用高容量高镍材料作为正极的锂离子电池,能够使锂离子电池具有较优的放电容量保持率和高温循环稳定性。
具体地,本发明的电解液的溶剂由环状碳酸酯类溶剂和链状碳酸酯类溶剂组成,环状碳酸酯类溶剂是指分子中含有原子以环状排列的碳酸酯类化合物,链状碳酸酯类溶剂是指分子中原子均以直链或者支链状排列的碳酸酯类化合物。发明人意外的发现,当环状碳酸酯类溶剂在电解液中的质量占比为1.5-20%,链状碳酸酯类溶剂在电解液中的质量占比为47-86.1%时,该溶剂组成与由六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂和/或双三氟甲基磺酰亚胺锂组成的锂盐,以及由亚硫酸乙烯酯、二氟双草酸硼酸锂、二氟双草酸磷酸锂、碳酸亚乙烯酯、噻吩中的至少一种组成的添加剂搭配,不仅能能够有效提升锂离子电池的低温大倍率放电性能,使锂离子电池具有较优的放电容量保持率,还能够增强锂离子电池的高温循环稳定性。即使锂离子电池采用高容量高镍材料作为正极,上述电解液也能够弱化高容量高镍材料对锂离子电池的消极影响,使锂离子电池在通过高容量高镍材料正极提升容量密度延长续航能力的同时,兼具较优的放电放电容量保持率和高温循环稳定性。
发明人推测,上述组成的电解液可能是通过降低电解液粘度,提高电导率实现锂离子电池低温大倍率放电性能的优化,并且特定的溶剂与添加剂的搭配组合,不仅有利于在电极上形成致密的SEI膜,更能够抑制溶剂在电极表面的分解嵌入,从而使锂离子电池的高温循环稳定性得到提高。
由于锂离子电池采用不同的正极材料、负极材料以及隔膜都会对其性能产生影响,因此为了进一步提高本发明的电解液对不同锂离子电池的适配性,可以控制环状碳酸酯类溶剂在电解液中的质量占比为1.6-15%,更进一步地为1.8-8.5%。
在一些可选的实施方式中,环状碳酸酯类溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、4-(氟甲基)-1,3-二氧戊烷-2-酮(CAS:127213-73-4)中的一种或多种,和/或,链状碳酸酯类溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、丙酸乙酯中的一种或多种。若为环状碳酸酯类溶剂和/或链状碳酸酯类溶剂为上述化合物中的两种或更多种,本发明不特别限定各化合物之间的比例。
为了进一步优化锂离子电池的放电容量保持率和高温循环稳定性,本发明对锂盐和添加剂在电解液中的质量分数也进行了大量的研究。
具体地,当双氟磺酰亚胺锂和/或双三氟甲基磺酰亚胺在电解液中的质量占比为8-12%时,进一步为9-11%时,能够使锂离子电池的低温放电性能得到进一步改善。并且,在上述双氟磺酰亚胺锂和/或双三氟甲基磺酰亚胺在电解液中的质量占比的基础上,当六氟磷酸锂在电解液中的质量占比为4-8%时,锂离子电池的低温放电性能表现的更为优异,推测可能是该比例下的锂盐能够使锂离子在上述组成的溶剂中具有更加优异的迁移速度。此外,当添加剂在所述电解液中的质量占比为0.4-7%时,能够在较为经济的前提下实现锂离子电池的高温循环稳定性,进一步地,还可以使添加剂在电解液中的质量占比为1.3-6.5%。
本发明的电解液,通过调控其组成,能够使含有该电解液的锂离子电池具有优异的放电容量保持率和高温循环稳定性,即使当锂离子电池采用高容量的高镍材料作为正极,该电解液也能够弱化高容量的高镍材料对锂离子电池的消极影响,使锂离子电池通过高容量高镍材料正极实现高能量密度的同时,还具有优异的放电容量保持率和高温循环稳定性。
本发明还提供上述任一所述的锂离子电池的制备方法,包括:在惰性气氛下,将溶剂、锂盐、添加剂混合,得到电解液。
该制备方法中的溶剂由环状碳酸酯类溶剂和链状碳酸酯类溶剂组成,且环状碳酸酯类溶剂在电解液中的质量占比为1.5-20%,链状碳酸酯类溶剂在电解液中的质量占比为47-86.1%;
该制备方法中的锂盐为六氟磷酸锂,以及,双氟磺酰亚胺锂和/或双三氟甲基磺酰亚胺锂;
该制备方法中的添加剂选自亚硫酸乙烯酯、二氟双草酸硼酸锂、二氟双草酸磷酸锂、碳酸亚乙烯酯、噻吩中的一种或多种。
具体可以在充满氩气的手套箱(水分<10ppm,氧气<1ppm)中进行。
在制备过程中,可以向溶剂中加入锂盐、添加剂,搅拌后,得到本发明的电解液。具体地,先向溶剂中加入锂盐,再加入添加剂。
本发明的电解液的制备方法操作简便,只需要混合原料并进行搅拌即可完成。
本发明还提供一种锂离子电池,该锂离子电池的电解液为上述任一所述的电解液。
能够想到的是,本发明的锂离子电池除了上述电解液外,还包括正极、负极以及隔膜。
本发明的锂离子电池中,正极具体包括正极集流体层和设置在正极集流体层表面的由正极活性物质形成的正极膜片。
具体制备正极时,可以将至少一种正极活性物质与导电剂和粘结剂散在适量的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中,充分搅拌混合形成均匀的正极浆料;将正极浆料均匀涂覆在正极集流体层上,经过烘干、辊压和分切,得到正极。
本发明的正极活性物质为锂与钴、锰、镍及其组合的金属的至少一种复合氧化物。例如,正极活性物质选自钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料、磷酸铁锂(LFP)、镍锰酸锂、富锂锰基材料等中的至少一种。
正极集流体层的材料可以为铝箔、镍箔至少一种。
导电剂可以选自炭黑、乙炔黑、石墨烯、科琴黑、碳纤维中的至少一种。
粘结剂可以选自聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、二乙酰基纤维素、聚氯乙烯、羧化聚氯乙烯、含环氧乙烷的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯中的至少一种。
本发明的锂离子电池中,负极具体包括负极集流体层和设置在负极集流体层表面的由负极活性物质形成的负极膜片。
具体制备负极时,可以将负极活性物质与导电剂、粘结剂分散在适量的去离子水中,充分搅拌混合形成均匀的负极浆料;将负极浆料均匀涂覆在负极集流体层上,经过烘干、辊压和分切,得到负极片。
本发明的负极活性物质为含碳的材料,例如人造石墨、硬炭、软炭等中的至少一种。
负极集流体层的材料可以为铜箔、泡沫镍、泡沫铜中的至少一种。
导电剂可以选自天然石墨、人造石墨、炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维、石墨烯中的至少一种。
粘结剂可以选自羧甲基纤维素、丁苯橡胶、聚氯乙烯、羧化聚氯乙烯、聚氟乙烯、含环氧乙烷的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺酰亚胺、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、中的至少一种。
本发明并不严格限定隔膜的材料选择,可以是目前锂离子电池中所常用的隔膜材料,比如为聚丙烯隔膜(PP)、聚乙烯隔膜(PE)、聚偏二氟乙烯隔膜中的一种。
在制备锂离子电池时,将正极、隔膜和负极按顺序叠好,使隔膜处于正负极之间以起到隔离的作用,然后进行卷绕得到裸电芯,并将裸电芯置于外包装壳中,干燥后,注入本发明的电解液。经过真空封装、静置、化成、整形等工序,完成锂离子电池的制备。
本发明的锂离子电池,由于包括了前述的电解液,因此其放电容量保持率和高温循环稳定性得到一定程度的提升。
以下,对本发明的电解液及其制备方法和锂离子电池进行详细的介绍。
实施例1
本实施例的电解液按照质量百分含量包括以下组分:碳酸乙烯酯3%、碳酸二甲酯66%、碳酸甲乙酯16%、亚硫酸乙烯酯0.5%、二氟双草酸硼酸锂0.5%、六氟磷酸锂4%、双氟磺酰亚胺锂10%。
将碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、亚硫酸乙烯酯、二氟双草酸硼酸锂、六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂按照上述比例混合,得到本实施例的电解液。
将本实施例中的电解液搭配LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极、PP隔膜及石墨负极组装成锂离子电池1#。
实施例2
本实施例的电解液按照质量百分含量包括以下组分:碳酸乙烯酯8.5%、碳酸二甲酯70%、碳酸甲乙酯4%、碳酸亚乙烯酯1.5%、六氟磷酸锂8%、双氟磺酰亚胺锂8%。
将碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸亚乙烯酯、六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂按照上述比例混合,得到本实施例的电解液。
将本实施例中的电解液搭配LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极、PP隔膜及石墨负极组装成锂离子电池2#。
实施例3
本实施例的电解液按照质量百分含量包括以下组分:碳酸乙烯酯12%、碳酸丙烯酯8%、碳酸二甲酯24%、碳酸甲乙酯26%、丙酸乙酯7.5%、亚硫酸乙烯酯1%、二氟双草酸硼酸锂1%、二氟双草酸磷酸锂1%、碳酸亚乙烯酯3%、噻吩0.5%、六氟磷酸锂4%、双氟磺酰亚胺锂12%。
将碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、丙酸乙酯、亚硫酸乙烯酯、二氟双草酸硼酸锂、二氟双草酸磷酸锂、碳酸亚乙烯酯、噻吩、六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂按照上述比例混合,得到本实施例的电解液。
将本实施例中的电解液搭配LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极、PP隔膜及石墨负极组装成锂离子电池3#。
实施例4
本实施例的电解液按照质量百分含量包括以下组分:碳酸乙烯酯1.5%、碳酸二甲酯25%、碳酸甲乙酯25%、丙酸乙酯25%、亚硫酸乙烯酯1%、二氟双草酸硼酸锂1%、碳酸亚乙烯酯3%、噻吩0.5%、六氟磷酸锂6%、双氟磺酰亚胺锂12%。
将碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、丙酸乙酯、亚硫酸乙烯酯、二氟双草酸硼酸锂、碳酸亚乙烯酯、噻吩、六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂按照上述比例混合,得到本实施例的电解液。
将本实施例中的电解液搭配LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极、PP隔膜及石墨负极组装成锂离子电池4#。
实施例5
本实施例的电解液按照质量百分含量包括以下组分:碳酸乙烯酯1.5%、碳酸二甲酯25%、碳酸甲乙酯25%、丙酸乙酯25%、亚硫酸乙烯酯1%、二氟双草酸硼酸锂1%、碳酸亚乙烯酯3%、噻吩0.5%、六氟磷酸锂12%、双氟磺酰亚胺锂4%。
将碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、丙酸乙酯、亚硫酸乙烯酯、二氟双草酸硼酸锂、碳酸亚乙烯酯、噻吩、六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂按照上述比例混合,得到本实施例的电解液。
将本实施例中的电解液搭配LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极、PP隔膜及石墨负极组装成锂离子电池5#。
实施例6
本实施例的电解液按照质量百分含量包括以下组分:碳酸乙烯酯11%、碳酸二甲酯58%、碳酸甲乙酯16%、亚硫酸乙烯酯0.5%、二氟双草酸硼酸锂0.5%、六氟磷酸锂4%、双氟磺酰亚胺锂10%。
将碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、亚硫酸乙烯酯、二氟双草酸硼酸锂、六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂按照上述比例混合,得到本实施例的电解液。
将本实施例中的电解液搭配LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极、PP隔膜及石墨负极组装成锂离子电池6#。
实施例7
本实施例的电解液按照质量百分含量包括以下组分:碳酸乙烯酯3%、碳酸二甲酯66%、碳酸甲乙酯16.7%、亚硫酸乙烯酯0.3%、六氟磷酸锂1.5%、双氟磺酰亚胺锂12.5%。
将碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、亚硫酸乙烯酯、二氟双草酸硼酸锂、六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂按照上述比例混合,得到本实施例的电解液。
将本实施例中的电解液搭配LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极、PP隔膜及石墨负极组装成锂离子电池7#。
实施例8
本实施例的电解液按照质量百分含量包括以下组分:碳酸乙烯酯11%、碳酸二甲酯58%、碳酸甲乙酯16%、亚硫酸乙烯酯0.5%、二氟双草酸硼酸锂0.5%、六氟磷酸锂4%、双氟磺酰亚胺锂10%。
将碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、亚硫酸乙烯酯、二氟双草酸硼酸锂、六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂按照上述比例混合,得到本实施例的电解液。
将本实施例中的电解液搭配LFP正极、PP隔膜及石墨负极组装成锂离子电池8#。
对比例1
本对比例的电解液按照质量百分含量包括以下组分:碳酸乙烯酯3%、碳酸二甲酯41%、碳酸甲乙酯41%、亚硫酸乙烯酯0.5%、二氟双草酸硼酸锂0.5%、六氟磷酸锂14%、双氟磺酰亚胺锂12%。
将碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、亚硫酸乙烯酯、二氟双草酸硼酸锂、六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂按照上述比例混合,得到本对比例例的电解液。
将本对比例例中的电解液搭配LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极、PP隔膜及石墨负极组装成锂离子电池9#。
对比例2
本对比例的电解液按照质量百分含量包括以下组分:碳酸乙烯酯30%、碳酸二甲酯41%、碳酸甲乙酯41%、亚硫酸乙烯酯0.5%、二氟双草酸硼酸锂0.5%、六氟磷酸锂4%、双氟磺酰亚胺锂10%。
将碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、亚硫酸乙烯酯、二氟双草酸硼酸锂、六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂按照上述比例混合,得到本对比例例的电解液。
将本对比例例中的电解液搭配LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极、PP隔膜及石墨负极组装成锂离子电池10#。
对比例3
本对比例的电解液按照质量百分含量包括以下组分:碳酸乙烯酯3%、碳酸二甲酯41%、碳酸甲乙酯42%、六氟磷酸锂4%、双氟磺酰亚胺锂10%。
将碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂按照上述比例混合,得到本对比例例的电解液。
将本对比例例中的电解液搭配LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极、PP隔膜及石墨负极组装成锂离子电池11#。
对比例4
本实施例的电解液按照质量百分含量包括以下组分:碳酸乙烯酯21%、碳酸二甲酯38%、碳酸甲乙酯26%、亚硫酸乙烯酯0.5%、二氟双草酸硼酸锂0.5%、六氟磷酸锂4%、双氟磺酰亚胺锂10%。
将碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、亚硫酸乙烯酯、二氟双草酸硼酸锂、六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂按照上述比例混合,得到本实施例的电解液。
将本实施例中的电解液搭配LFP正极、PP隔膜及石墨负极组装成锂离子电池12#。
对上述实施例和对比例中的锂离子电池进行以下测试,测试结果见表1。
1、高温循环测试
把电池搁置在45℃条件下,在2.5~4.2V的充放电压区间下使用1C电流进行充放电循环,记录前三次最大容量为Q1,选循环至2000周的容量为Q2,由如下公式计算电池高温循环后的容量保持率:
容量保持率(%)=Q2/Q1×100
2、低温放电测试
把电池在25℃下用1C电流充电至4.2V后放电至2.5V记录放电容量Q3;随后用1C电流充电至4.2V,随后在-30℃下搁置5小时后用1C电流至放电2.5V,记录放电容量Q4,由如下公式计算电池低温放电容量保持率:
容量保持率(%)=Q4/Q3×100。
表1
由表1可知:
1、本发明的电解液能够有效提高锂离子电池的高温循环稳定性以及低温放电性能;
2、上述基础上,通过进一步对组成电解液的溶剂、添加剂以及锂盐的质量含量进行优化,能够进一步提升锂离子电池的高温循环稳定性以及低温放电性能。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (7)
1.一种电解液,其特征在于,包括:溶剂、锂盐以及添加剂;
其中,所述溶剂由环状碳酸酯类溶剂和链状碳酸酯类溶剂组成,且所述环状碳酸酯类溶剂在所述电解液中的质量占比为1.5-20%,所述链状碳酸酯类溶剂在所述电解液中的质量占比为47-86.1%;
所述锂盐为六氟磷酸锂,以及,双氟磺酰亚胺锂和/或双三氟甲基磺酰亚胺锂;
所述添加剂选自亚硫酸乙烯酯、二氟双草酸硼酸锂、二氟双草酸磷酸锂、碳酸亚乙烯酯、噻吩中的一种或多种;
所述六氟磷酸锂在所述电解液中的质量占比为4-8%;
所述双氟磺酰亚胺锂和/或双三氟甲基磺酰亚胺在所述电解液中的质量占比为8-12%;
所述添加剂在所述电解液中的质量占比为0.4-7%。
2.根据权利要求1所述的电解液,其特征在于,所述环状碳酸酯类溶剂在所述电解液中的质量占比为1.6-15%。
3.根据权利要求2所述的电解液,其特征在于,所述环状碳酸酯类溶剂在所述电解液中的质量占比为1.8-8.5%。
4.根据权利要求1-3任一所述的电解液,其特征在于,所述环状碳酸酯类溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、4-(氟甲基)-1,3-二氧戊烷-2-酮中的一种或多种,和/或,
所述链状碳酸酯类溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、丙酸乙酯中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的电解液,其特征在于,所述双氟磺酰亚胺锂和/或双三氟甲基磺酰亚胺在所述电解液中的质量占比为9-11%。
6.一种权利要求1-5任一项所述电解液的制备方法,其特征在于,包括:
在惰性气氛下,将所述溶剂、锂盐、添加剂混合,得到电解液。
7.一种锂离子电池,其特征在于,所述锂离子电池的电解液为权利要求1-6任一项所述的电解液。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911060606.3A CN110752408B (zh) | 2019-11-01 | 2019-11-01 | 一种电解液及其制备方法和锂离子电池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911060606.3A CN110752408B (zh) | 2019-11-01 | 2019-11-01 | 一种电解液及其制备方法和锂离子电池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110752408A CN110752408A (zh) | 2020-02-04 |
CN110752408B true CN110752408B (zh) | 2021-05-18 |
Family
ID=69281791
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201911060606.3A Active CN110752408B (zh) | 2019-11-01 | 2019-11-01 | 一种电解液及其制备方法和锂离子电池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110752408B (zh) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111769330A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-10-13 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种匹配磷酸铁锂电池高温电解液的制备及其性能研究 |
CN111653769B (zh) * | 2020-06-10 | 2023-05-23 | 朗升科技集团(香港)有限公司 | 一种宽温度范围锂离子电池 |
CN112687957A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-04-20 | 广州明美新能源股份有限公司 | 一种锂离子电池及其制备方法 |
WO2022188163A1 (zh) * | 2021-03-12 | 2022-09-15 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电解液、二次电池、电池模块、电池包和装置 |
WO2022193179A1 (zh) * | 2021-03-17 | 2022-09-22 | 宁德新能源科技有限公司 | 电解液及包含该电解液的电化学装置 |
CN112909339A (zh) * | 2021-03-23 | 2021-06-04 | 深圳赛骄阳能源科技股份有限公司 | 一种碳酸丙烯酯基电解液及包含该电解液的锂离子电池 |
CN115868062A (zh) * | 2021-07-22 | 2023-03-28 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种电解液、锂离子电池和用电装置 |
GB2609475A (en) * | 2021-08-04 | 2023-02-08 | Dyson Technology Ltd | Electrolyte compositions |
CN113782833A (zh) * | 2021-09-27 | 2021-12-10 | 湖南法恩莱特新能源科技有限公司 | 一种电解液及其制备方法与应用 |
CN115557860A (zh) * | 2022-09-19 | 2023-01-03 | 杭州瀛拓科技有限公司 | N-三氟甲磺酰基对苯乙烯磺酰亚胺锂及其衍生物的合成方法及应用 |
CN115411369A (zh) * | 2022-10-08 | 2022-11-29 | 厦门海辰储能科技股份有限公司 | 电解液及其制备方法、电化学装置 |
CN116190777A (zh) * | 2022-12-20 | 2023-05-30 | 重庆太蓝新能源有限公司 | 基于纤维素的共晶凝胶电解质、其制备方法和应用 |
CN117096450B (zh) * | 2023-10-18 | 2024-03-15 | 瑞浦兰钧能源股份有限公司 | 一种二次电池电解液及其电池 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20080086288A (ko) * | 2007-03-22 | 2008-09-25 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 이차전지의 전해액 및 이를 이용한 리튬 이차전지 |
CN102136604A (zh) * | 2010-01-25 | 2011-07-27 | 索尼公司 | 非水电解质和非水电解质电池 |
CN102496737A (zh) * | 2011-12-30 | 2012-06-13 | 天津力神电池股份有限公司 | 一种锂离子电池电解液及其制备的锂离子电池 |
CN104993175A (zh) * | 2015-05-21 | 2015-10-21 | 东莞市天丰电源材料有限公司 | 一种锂离子电池电解液及电池制备方法 |
CN109888389A (zh) * | 2019-03-06 | 2019-06-14 | 杉杉新材料(衢州)有限公司 | 一种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 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002298912A (ja) * | 2001-03-29 | 2002-10-11 | Mitsubishi Chemicals Corp | 非水系電解液二次電池およびそれに用いる電解液 |
CN101702446A (zh) * | 2009-11-03 | 2010-05-05 | 华南师范大学 | 锂离子电池用的非水电解液及其制备方法与应用 |
CN105186039A (zh) * | 2015-06-25 | 2015-12-23 | 珠海市赛纬电子材料有限公司 | 一种高电压锂离子电池的非水电解液 |
WO2017046858A1 (ja) * | 2015-09-14 | 2017-03-23 | 株式会社 東芝 | 非水電解質電池及び電池パック |
CN106252715A (zh) * | 2016-09-30 | 2016-12-21 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种锂离子电池的高温电解液 |
CN107394267B (zh) * | 2017-07-27 | 2021-06-25 | 湛江市金灿灿科技有限公司 | 电解液及锂离子电池 |
-
2019
- 2019-11-01 CN CN201911060606.3A patent/CN110752408B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20080086288A (ko) * | 2007-03-22 | 2008-09-25 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 이차전지의 전해액 및 이를 이용한 리튬 이차전지 |
CN102136604A (zh) * | 2010-01-25 | 2011-07-27 | 索尼公司 | 非水电解质和非水电解质电池 |
CN102496737A (zh) * | 2011-12-30 | 2012-06-13 | 天津力神电池股份有限公司 | 一种锂离子电池电解液及其制备的锂离子电池 |
CN104993175A (zh) * | 2015-05-21 | 2015-10-21 | 东莞市天丰电源材料有限公司 | 一种锂离子电池电解液及电池制备方法 |
CN109888389A (zh) * | 2019-03-06 | 2019-06-14 | 杉杉新材料(衢州)有限公司 | 一种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 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110752408A (zh) | 2020-02-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110752408B (zh) | 一种电解液及其制备方法和锂离子电池 | |
CN109728340B (zh) | 锂离子电池 | |
CN111883839B (zh) | 高压电解液及基于其的锂离子电池 | |
CN108987808B (zh) | 一种高电压锂离子电池非水电解液及锂离子电池 | |
CN109888384B (zh) | 电解液和含有电解液的电池 | |
CN103384017A (zh) | 一种高电压锂离子电池的非水电解液 | |
CN103346350A (zh) | 一种改善锂离子电池性能的电解液以及电池 | |
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 | |
CN110676511A (zh) | 一种锂离子电池电解液和锂离子二次电池 | |
WO2021180021A1 (zh) | 一种电解液及其制备方法和应用 | |
CN109390629B (zh) | 一种电解液以及电池 | |
CN110190329B (zh) | 4,4-双-1,3,2-二噁唑噻吩-2,2-二氧化物的应用和电解液、锂离子电池 | |
CN110808411B (zh) | 电解液及锂离子电池 | |
CN109119599B (zh) | 一种二次电池及其制备方法 | |
US20220173438A1 (en) | Electrolyte, preparation method thereof and lithium ion battery | |
CN110707358A (zh) | 一种高电压型锂离子电池用电解液 | |
CN106941191B (zh) | 锂离子电池及其非水电解液 | |
CN111342133B (zh) | 一种新型锂离子电池用非水电解液及锂离子电池 | |
CN112349958B (zh) | 一种电解液及其制备方法和锂离子电池 | |
CN116918126A (zh) | 电解液、二次电池和用电装置 | |
CN113764731A (zh) | 二恶唑酮类化合物于电池电解液中的应用 | |
CN112349957A (zh) | 一种电解液及其制备方法和锂离子电池 | |
CN112186246B (zh) | 一种锂盐电解液添加剂和含有该添加剂的电解液及锂离子电池 | |
WO2024040510A1 (zh) | 二次电池的制备方法、二次电池及用电装置 | |
CN115832437A (zh) | 电化学装置及电子设备 |
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 | ||
CB02 | Change of applicant information | ||
CB02 | Change of applicant information |
Address after: 519180 No. 209 Pearl Peak Avenue, Jingan Town, Doumen District, Zhuhai City, Guangdong Province Applicant after: Zhuhai Guanyu Battery Co., Ltd Address before: 519180 No. 209 Pearl Peak Avenue, Jingan Town, Doumen District, Zhuhai City, Guangdong Province Applicant before: ZHUHAI COSLIGHT BATTERY Co.,Ltd. |
|
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |