CN110911743A - 一种锂离子电池电解液添加剂、锂离子电池电解液及锂离子电池 - Google Patents

一种锂离子电池电解液添加剂、锂离子电池电解液及锂离子电池 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种锂离子电池电解液添加剂、锂离子电池电解液及锂离子电池，属于锂离子电池技术领域。本发明的锂离子电解液添加剂包括乙烯基磷酸酯和乙烯基磺酰氟。本发明的锂离子电解液包括非水有机溶剂、锂盐与添加剂，添加剂包括乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟。本发明的锂离子电解液具有较好的阻燃性。采用该电解液的锂离子电池在高电压下工作时，不仅具有较好的循环稳定性，还在高温下具有较好的安全性能。

Description

一种锂离子电池电解液添加剂、锂离子电池电解液及锂离子 电池
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池电解液添加剂、锂离子电池电解液及锂离子电池，属于锂离子电池技术领域。
背景技术
锂离子电池由于具备比能量高、循环寿命长、无记忆效应等优点，广泛应用于手机、电脑、相机、电动汽车等多个领域。然而，随着科学技术的不断发展，各个应用领域对锂离子电池的性能都提出了更高的要求。其中，最为迫切的就是在保证安全的前提下提高锂离子电池的能量密度。目前常用的提高锂离子电池的能量密度的方法是采用高电压正极材料，如LiCoPO4、LiNi0.5Mn1.5O4、 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2等材料。但是，目前商业用的碳酸酯基电解液电化学温度窗口低，当电池电压达到4.5V左右时该类型的电解液便开始在正极材料表面发生氧化分解副反应，影响锂离子电池的性能。因此，要提高锂离子电池的能量密度，除了需要找到具有高嵌锂电位的正极材料外，还需要研发能够与其相匹配的高压电解液。
申请公布号为CN104823318A的中国专利申请公开了一种非水电解液及使用该非水电解液的蓄电设备。该非水电解液为在非水溶剂中溶解有电解质盐的电解液，非水溶剂为环状碳酸酯或链状碳酸酯，并且在非水电解液中含有0.001～5wt％的乙烯基磺酰氟。该非水电解液能够提高在高电压下使用蓄电设备时的电化学特性，进而能够提高高电压循环后的放电容量维持率。但是该非水电解液安全性能较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂离子电池电解液添加剂，该添加剂可以使电解液具有阻燃性能。
本发明的目的还在于提供一种锂离子电池电解液，该电解液在高温时不易燃烧，能够提高锂离子电池的安全性能。
本发明还提供了一种采用上述锂离子电池电解液制备的锂离子电池，该锂离子电池具有较高的安全性能。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种锂离子电池电解液添加剂，包括乙烯基磷酸酯和乙烯基磺酰氟。
在电解液中引入磷酸酯基团，当电池的电压达到磷酸酯的还原电位时，磷酸酯会先于电解液发生电化学反应，在电极表面形成一层致密的界面膜，避免了电解液主体溶剂在电极表面发生连续的电化学反应，进而提高电池的安全性能和循环性能。而且该界面膜具有良好的离子传导能力，有利于电池获得良好的动力学性能。同时当电解液温度较高时，乙烯基磷酸酯分子可气化生成含磷自由基，该自由基可捕获电解液中有机溶剂生成的氧自由基和氢氧自由基形成热滞阻层，从而防止电解液的燃烧。优选的，乙烯基磷酸酯为乙烯基磷酸甲酯、乙烯基磷酸乙酯中的一种或两种的组合。
本发明所采用的添加剂以乙烯基磷酸酯为主，其质量为添加剂总量的 40～50％。采用较多的乙烯基磷酸酯，可以较大程度的提高磷的含量，有利于提高电解液的阻燃性。
电解液中加入乙烯基磺酰氟，当电池的电压达到磺酰氟的还原电位时，乙烯基磺酰氟也会在电极表面发生电化学反应，生成一层界面膜，进一步抑制了电解液与电极活性物质的接触，提升电池的安全性能和循环稳定性。
一种锂离子电池电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂。所述添加剂包括乙烯基磷酸酯和乙烯基磺酰氟。
本发明的锂离子电解液具有较好的阻燃性甚至不燃，提高了锂离子电池的安全性能。
锂离子电解液中的添加剂还包括氟代碳酸乙烯酯。氟代碳酸乙烯酯的加入进一步提高了电解液的阻燃性能。
其中乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯的质量比为1：0.5～5。优选的，乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯的质量比为1：0.6～4。
本发明的锂离子电池电解液中添加剂的在电解液中的质量分数为0.5～5％。进一步优选的，添加剂的在电解液中的质量分数为0.5～2％。采用该质量分数的添加剂，可以制备综合性能最佳的电解液，进而提高锂离子电池的容量保持率、循环性能和安全性能。
锂盐在电解液中的摩尔浓度为1.0～1.1mol/L。
本发明的锂离子电池电解液中的非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、丙酸甲酯、乙酸乙酯、1，3-丙烷磺酸内酯、己二腈和丁二腈中的至少两种的组合。优选的为碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的组合物。
一种锂离子电池，该锂离子电池包括电解液，电解液包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括乙烯基磷酸酯和乙烯基磺酰氟。
本发明的锂离子电池循环性能良好，在25℃，1C倍率下3～4.5V充放电循环300次后锂电池容量保持率均在70％以上。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
锂离子电池电解液添加剂的实施例1
本实施例的锂离子电池电解液添加剂，由乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯组成。乙烯基磷酸酯为乙烯基磷酸二甲酯，乙烯基磷酸酯添加量为添加剂质量的50％。乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟与氟代碳酸乙烯酯的质量比为 2.5：1：1.5。
锂离子电池电解液添加剂的实施例2
本实施例的锂离子电池电解液添加剂，由乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯组成。乙烯基磷酸酯为乙烯基磷酸二乙酯，乙烯基磷酸酯添加量为添加剂质量的50％。乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟与氟代碳酸乙烯酯的质量比为 1：0.3：0.7。
锂离子电池电解液添加剂的实施例3
本实施例的锂离子电池电解液添加剂，由乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯组成。乙烯基磷酸酯为乙烯基磷酸二甲酯和乙烯基磷酸二乙酯的混合物，二者的质量比为1：1。乙烯基磷酸酯添加量为添加剂质量的50％。乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯的质量比为2：1：1。
锂离子电池电解液添加剂的实施例4
本实施例的锂离子电池电解液添加剂，包括乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯。乙烯基磷酸酯为乙烯基磷酸二甲酯，乙烯基磷酸酯添加量为添加剂质量的40％。乙烯基磺酸酯、乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯的质量为2： 1：2。
锂离子电池电解液添加剂的实施例5
本实施例的锂离子电池电解液添加剂，由乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯组成。乙烯基磷酸酯为乙烯基磷酸二乙酯，乙烯基磷酸酯添加量为添加剂质量的45％。乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯的质量比为 9：4：7。
锂离子电池电解液添加剂的实施例6
本实施例的锂离子电池电解液添加剂，由乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯组成。乙烯基磷酸酯为乙烯基磷酸酯，乙烯基磷酸酯添加量为添加剂质量的40％。乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯的质量比为2： 1：2。
锂离子电池电解液添加剂的实施例7
本实施例的锂离子电池电解液添加剂，由乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯组成。乙烯基磷酸酯为乙烯基磷酸二甲酯，乙烯基磷酸酯添加量为添加剂质量的50％。乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯的质量比为 5：3：2。
锂离子电池电解液添加剂的实施例8
本实施例的锂离子电池电解液添加剂，由乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯组成。乙烯基磷酸酯为乙烯基磷酸二甲酯，乙烯基磷酸酯添加量为添加剂质量的50％。乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯的质量比为 5：1：4。
锂离子电池电解液添加剂的实施例9
本实施例的锂离子电池电解液添加剂，由乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯组成。乙烯基磷酸酯为乙烯基磷酸二甲酯，乙烯基磷酸酯添加量为添加剂质量的50％。乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯的质量比为3.5：0.8：2.7。
锂离子电池电解液添加剂的实施例10
本实施例的锂离子电池电解液添加剂，由乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯组成。乙烯基磷酸酯为乙烯基磷酸二甲酯，乙烯基磷酸酯添加量为添加剂质量的50％。乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯的质量比为 4：1：3
锂离子电池电解液添加剂的实施例11
本实施例的锂离子电池电解液添加剂，由乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯组成。乙烯基磷酸酯为乙烯基磷酸二乙酯，乙烯基磷酸酯添加量为添加剂质量的50％。乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯的质量比为 2.5：1：1.5。
锂离子电池电解液的实施例1
本实施例的锂离子电池电解液，包括添加剂、非水有机溶剂、锂盐。非水有机溶剂由质量比为3：7的碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯组成；锂盐为LiPF6，其在电解液中的摩尔浓度为1.0mol/L。添加剂由乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯组成，添加量分别为电解液总质量的0.25％、0.1％、0.15％。其中乙烯基磺酰氟与氟代碳酸乙烯酯的质量比为1：1.5。添加剂在电解液中的质量分数为 0.5％。
该电解液的制备在氩气手套箱(水分<1ppm，氧气<1ppm)中进行。将碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯充分混合，得到混合有机溶剂，再将充分干燥的锂盐LiPF6溶解于上述混合有机溶剂中，然后依次向其中加入乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯，搅拌均匀后即得电解液。
锂离子电池电解液的实施例2
本实施例的锂离子电池电解液，包括添加剂、非水有机溶剂、锂盐。非水有机溶剂由质量比为1：1：1的碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二甲酯组成；锂盐为LiBF4，其在电解液中的摩尔浓度为1.0mol/L。添加剂由乙烯基磷酸二乙酯、乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯组成，添加量分别为电解液总质量的1.0％、0.3％、 0.7％。其中乙烯基磺酰氟与氟代碳酸乙烯酯的质量比为1：2.333。添加剂在电解液中的质量分数为2.0％。
本实施例的电解液的制备方法参照锂离子电解液的实施例1所述的方法。
锂离子电池电解液的实施例3
本实施例的锂离子电池电解液，包括添加剂、非水有机溶剂、锂盐。非水有机溶剂由质量比为1：1：1的碳酸乙烯酯、乙酸乙酯和碳酸二乙酯组成；锂盐为 LiPF6，其在电解液中的摩尔浓度为1.0mol/L。添加剂由乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯组成，添加量分别为电解液总质量的2.0％、1.0％、1.0％。其中乙烯基磺酰氟与氟代碳酸乙烯酯的质量比为1：1。添加剂在电解液中的质量分数为4.0％。
本实施例的电解液的制备方法参照锂离子电解液的实施例1所述的方法。
锂离子电池电解液的实施例4
本实施例的锂离子电池电解液，包括添加剂、非水有机溶剂、锂盐。非水有机溶剂由质量比为1：1：1：1的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、乙酸甲酯和1，3- 丙烷磺酸内酯组成；锂盐为LiCF3SO3，其在电解液中的摩尔浓度为1.0mol/L。添加剂由乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯组成，添加量分别为电解液总质量的2.0％、1.0％、2.0％。其中乙烯基磺酰氟与氟代碳酸乙烯酯的质量比为1：2。添加剂在电解液中的质量分数为5.0％。
本实施例的电解液的制备方法参照锂离子电解液的实施例1所述的方法。
锂离子电池电解液的实施例5
本实施例的锂离子电池电解液，包括添加剂、非水有机溶剂、锂盐。非水有机溶剂由质量比为3：7的碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯组成；锂盐为LiB(C2O4)2，其在电解液中的摩尔浓度为1.0mol/L。添加剂由乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯组成，添加量分别为电解液总质量的0.9％、0.4％、0.7％。其中乙烯基磺酰氟与氟代碳酸乙烯酯的质量比为4：7。添加剂在电解液中的质量分数为2.0％。
本实施例的电解液的制备方法参照锂离子电解液的实施例1所述的方法。
锂离子电池电解液的实施例6
本实施例的锂离子电池电解液，包括添加剂、非水有机溶剂、锂盐。非水有机溶剂由质量比为1:1:1:1的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、乙酸甲酯和己二腈组成；锂盐为LiPF6，其在电解液中的摩尔浓度为1.1mol/L。添加剂由乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯组成，添加量分别为电解液总质量的2.0％、1.0％、 2.0％。其中乙烯基磺酰氟与氟代碳酸乙烯酯的质量比为1：2。添加剂在电解液中的质量分数为5.0％。
本实施例的电解液的制备方法参照锂离子电解液的实施例1所述的方法。
锂离子电池电解液的实施例7
本实施例的锂离子电池电解液，包括添加剂、非水有机溶剂、锂盐。非水有机溶剂由质量比为3：7的碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯组成；锂盐为LiPF6，其在电解液中摩尔浓度为1.05mol/L。添加剂由乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯组成，添加量分别为电解液总质量的1.0％、0.6％、0.4％。其中乙烯基磺酰氟与氟代碳酸乙烯酯的质量比为1：0.667。添加剂在电解液中的质量分数为 2.0％。
本实施例的电解液的制备方法参照锂离子电解液的实施例1所述的方法。
锂离子电池电解液的实施例8
本实施例的锂离子电池电解液，包括添加剂、非水有机溶剂、锂盐。非水有机溶剂由质量比为1：1：1的碳酸乙烯酯、乙酸乙酯、碳酸二乙酯组成；锂盐为 LiPF6，其在电解液中摩尔浓度为1.0mol/L。添加剂由乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯组成，添加量分别为电解液总质量的0.9％、0.18％、0.72％。其中乙烯基磺酰氟与氟代碳酸乙烯酯的质量比为1：4。添加剂在电解液中的质量分数为1.8％。
本实施例的电解液的制备方法参照锂离子电解液的实施例1所述的方法。
锂离子电池电解液的实施例9
本实施例的锂离子电池电解液，包括添加剂、非水有机溶剂、锂盐。非水有机溶剂由质量比为3：6：1的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和1，3-丙烷磺酸内酯组成；锂盐为LiPF6，其在电解液中的摩尔浓度为1.05mol/L。添加剂由乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯组成，添加量分别为电解液总质量的0.7％、 0.16％、0.54％。其中乙烯基磺酰氟与氟代碳酸乙烯酯的质量比为1：3.375。添加剂在电解液中的质量分数为1.4％。
本实施例的电解液的制备方法参照锂离子电解液的实施例1所述的方法。
锂离子电池电解液的实施例10
本实施例的锂离子电池电解液，包括添加剂、非水有机溶剂、锂盐。非水有机溶剂由质量比为1：1：1的碳酸乙烯酯、乙酸乙酯和碳酸二乙酯组成；锂盐为 LiCF3SO3，其摩尔浓度为1.0mol/L。添加剂由乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯组成，添加量分别为电解液总质量的2.0％、0.5％、1.5％。其中乙烯基磺酰氟与氟代碳酸乙烯酯的质量比为1：3。添加剂在电解液中的质量分数为4.0％。
本实施例的电解液的制备方法参照锂离子电解液的实施例1所述的方法。
锂离子电池电解液的实施例11
本实施例的锂离子电池电解液，包括添加剂、非水有机溶剂、锂盐。非水有机溶剂由质量比为1：1：1的碳酸乙烯酯、乙酸乙酯和碳酸二乙酯组成；锂盐为 LiBF2(C2O4)，其在电解液中的摩尔浓度为1.0mol/L。添加剂由乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯组成，添加量分别为电解液总质量的0.25％、 0.1％、0.15％。乙烯基磺酰氟与氟代碳酸乙烯酯的质量比为1：1.5。添加剂在电解液中的质量分数为0.5％。
本实施例的电解液的制备方法参照锂离子电解液的实施例1所述的方法。
锂离子电池电解液的实施例12
本实施例的锂离子电池电解液，包括添加剂、非水有机溶剂、锂盐。非水有机溶剂由质量比为1：1：1：1的碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯和碳酸二乙酯组成；锂盐为LiPF6，其在电解液中的摩尔浓度为1.0mol/L。添加剂由乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟、氟代碳酸乙烯酯组成，添加量分别为电解液总质量的 0.25％、0.1％、0.15％。其中乙烯基磺酰氟与氟代碳酸乙烯酯的质量比为1：1.5。添加剂在电解液中的质量分数为0.5％。
本实施例的电解液的制备方法参照锂离子电解液的实施例1所述的方法。
锂离子电池的实施例1
本实施例的锂离子电池包括正极，负极，隔膜、电解液。其中正极为三元材料(LiNi0.5Mn1.5O4)，负极为硅碳负极(硅含量为8％)，隔膜为Celgard公司2320 隔膜，电解液为锂离子电池电解液的实施例1的电解液。其中硅碳负极由以下制备方法制得：将硅碳复合材料、导电添加剂和粘合剂按照8：1：1的质量比混合，然后球磨20～30min。得到均匀的混合浆料；然后用自动涂膜机把浆料均匀地涂布在13μm厚的铜箔上，涂布厚度为100μm。然后在80℃干燥2h，再在120℃真空干燥2h。干燥结束后，用手动冲孔机在涂有浆料的地方裁片即可得到硅碳负极。
锂离子电池的实施例2
本实施例的锂离子电池包括正极，负极，隔膜、电解液。其中正极为三元材料(LiNi0.5Mn1.5O4)，负极为硅碳负极(硅含量为8％)，隔膜为Celgard公司2320 隔膜，电解液为锂离子电池电解液的实施例2所述的电解液。其中硅碳负极的制备方法参照锂离子电池的实施例1所述的方法。
锂离子电池的实施例3
本实施例的锂离子电池包括正极，负极，隔膜、电解液。其中正极为三元材料(LiNi0.5Mn1.5O4)，负极为硅碳负极(硅含量为8％)，隔膜为Celgard公司的 2320隔膜，电解液为锂离子电池电解液实施例3的电解液。其中硅碳负极的制备方法参照锂离子电池的实施例1所述的方法。
锂离子电池的实施例4
本实施例的锂离子电池包括正极，负极，隔膜、电解液。其中正极为三元材料(LiNi0.5Mn1.5O4)，负极为硅碳负极(硅含量为8％)，隔膜为Celgard公司的 2320隔膜，电解液为锂离子电池电解液实施例4的电解液。其中硅碳负极的制备方法参照锂离子电池的实施例1所述的方法。
锂离子电池的实施例5
本实施例的锂离子电池包括正极，负极，隔膜、电解液。其中正极为三元材料(LiNi0.5Mn1.5O4)，负极为硅碳负极(硅含量为8％)，隔膜为Celgard公司的 2320隔膜，电解液为锂离子电池电解液实施例5的电解液。其中硅碳负极的制备方法参照锂离子电池的实施例1所述的方法。
锂离子电池的实施例6
本实施例的锂离子电池包括正极，负极，隔膜、电解液。其中正极为三元材料(LiNi0.5Mn1.5O4)，负极为硅碳负极(硅含量为8％)，隔膜为Celgard公司的 2320隔膜，电解液为锂离子电池电解液实施例6的电解液。其中硅碳负极的制备方法参照锂离子电池的实施例1所述的方法。
锂离子电池的实施例7
本实施例的锂离子电池包括正极，负极，隔膜、电解液。其中正极为三元材料(LiNi0.5Mn1.5O4)，负极为硅碳负极(硅含量为8％)，隔膜为Celgard公司的 2320隔膜，电解液为锂离子电池电解液实施例7的电解液。其中硅碳负极的制备方法参照锂离子电池的实施例1所述的方法。
锂离子电池的实施例8
本实施例的锂离子电池包括正极，负极，隔膜、电解液。其中正极为三元材料(LiNi0.5Mn1.5O4)，负极为硅碳负极(硅含量为8％)，隔膜为Celgard公司的 2320隔膜，电解液为锂离子电池电解液实施例8的电解液。其中硅碳负极的制备方法参照锂离子电池的实施例1所述的方法。
锂离子电池的实施例9
本实施例的锂离子电池包括正极，负极，隔膜、电解液。其中正极为三元材料(LiNi0.5Mn1.5O4)，负极为硅碳负极(硅含量为8％)，隔膜为Celgard公司的 2320隔膜，电解液为锂离子电池电解液实施例9的电解液。其中硅碳负极的制备方法参照锂离子电池的实施例1所述的方法。
锂离子电池的实施例10
本实施例的锂离子电池包括正极，负极，隔膜、电解液。其中正极为三元材料(LiNi0.5Mn1.5O4)，负极为硅碳负极(硅含量为8％)，隔膜为Celgard公司的 2320隔膜，电解液为锂离子电池电解液实施例10的电解液。其中硅碳负极的制备方法参照锂离子电池的实施例1所述的方法。
锂离子电池的实施例11
本实施例的锂离子电池包括正极，负极，隔膜、电解液。其中正极为三元材料(LiNi0.5Mn1.5O4)，负极为硅碳负极(硅含量为8％)，隔膜为Celgard公司的 2320隔膜，电解液为锂离子电池电解液实施例11的电解液。其中硅碳负极的制备方法参照锂离子电池的实施例1所述的方法。
锂离子电池的实施例12
本实施例的锂离子电池包括正极，负极，隔膜、电解液。其中正极为三元材料(LiNi0.5Mn1.5O4)，负极为硅碳负极(硅含量为8％)，隔膜为Celgard公司的 2320隔膜，电解液为锂离子电池电解液实施例12的电解液。其中硅碳负极的制备方法参照锂离子电池的实施例1所述的方法。
对比例
本对比例的电解液，包括非水有机溶剂、锂盐。所述溶剂由质量比为3：7 的碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯组成；所述锂盐为LiPF6，其摩尔浓度为1.0mol/L。
本对比例的电解液的制备方法参照锂离子电池电解液的实施例1所述的方法。
本对比例的锂离子电池包括正极，负极，隔膜、电解液。其中正极为LiNi0.5Mn1.5O4，负极为硅碳负极(硅含量为8％)，隔膜为Celgard公司的2320 隔膜，电解液为本对比例的电解液。其中硅碳负极的制备方法参照锂离子电池的实施例1所述的方法。
试验例1
电化学性能测试：对上述锂离子电池的实施例1～12中制得的锂离子电池以及对比例的锂离子电池在25℃，1C倍率下3～4.5V条件下测试电池的电化学性能。测试结果如表1所示。
表1电池性能检测结果
项目 首次充放电效率(％) 循环300次后，锂电池容量保持率(％)
实施例1 90.8 72.8
实施例2 90.1 73.1
实施例3 90.8 73.8
实施例4 90.5 72.9
实施例5 90.0 73.4
实施例6 89.9 74.1
实施例7 90.8 74.3
实施例8 91.2 73.6
实施例9 90.6 72.8
实施例10 90.3 74.6
实施例11 91.0 73.6
实施例12 90.9 74.0
对比例1 90.2 51.8
由表1可知，加入添加剂对锂离子电池的首次充放电效率没有明显的影响。但是，在循环300次后，包括有本发明的添加剂的锂离子电池的容量保持率均在70％以上，明显高于未含添加剂的锂离子电池。
试验例2
对锂离子电池电解液的实施例1～12中的电解液及对比例1中的电解液进行自熄灭时间测试。具体测试方法为包括如下步骤：
以玻璃棉为原料制成直径为0.5cm的玻璃棉球，称重，然后将玻璃棉球放在待测电解液中充分浸泡，取出再称重，浸泡前后玻璃棉球的质量之差即为棉球所吸收电解液的质量。
然后将该棉球用气体点火装置将其点燃，记录点火装置移开至火焰自动熄灭的时间，每个样品重复测试8次取平均值，该时间即为自熄时间，以单位质量电解液的自熄时间(SET)为标准，可以比较不同电解液的阻燃性能。电解液的阻燃性可以用阻燃率F来描述，F＝1-SET/SET0，SET0为未加添加剂的电解液的自熄时间，定义0<F<1/3时电解液可燃，1/3<F<2/3时电解液阻燃，2/3<F<1时电解液不燃。测试结果如表2所示。
表2阻燃性能测试结果
项目 阻燃率F
实施例1 0.38
实施例2 0.41
实施例3 0.45
实施例4 0.59
实施例5 0.43
实施例6 0.68
实施例7 0.42
实施例8 0.42
实施例9 0.40
实施例10 0.49
实施例11 0.41
实施例12 0.42
对比例1 0
由表2可知，加入了电解液中加入了本发明的添加剂后阻燃性得到提高，甚至不燃。

Claims (10)

1.一种锂离子电池电解液添加剂，其特征在于：包括乙烯基磷酸酯和乙烯基磺酰氟。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液添加剂，其特征在于：所述乙烯基磷酸酯为乙烯基磷酸甲酯和乙烯基磷酸乙酯中的一种或两种。
3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池电解液添加剂，其特征在于：所述乙烯基磷酸酯的质量为添加剂质量的40～50％。
4.一种锂离子电池电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于：所述添加剂包括乙烯基磷酸酯和乙烯基磺酰氟。
5.根据权利要求4所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述添加剂还包括氟代碳酸乙烯酯。
6.根据权利要求5所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述乙烯基磺酰氟和氟代碳酸乙烯酯的质量比为1：0.5～5。
7.根据权利要求4～6任一项所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述添加剂在电解液中的质量分数为0.5～5％。
8.根据权利要求4所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述锂盐在电解液中的摩尔浓度为1.0～1.1mol/L。
9.根据权利要求4所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、丙酸甲酯、乙酸乙酯、1，3-丙烷磺酸内酯、己二腈和丁二腈中的至少两种的组合。
10.一种锂离子电池，包括电解液，所述电解液包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于：所述添加剂包括乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113782832A (zh) * 2021-08-18 2021-12-10 湖南法恩莱特新能源科技有限公司 一种高压功能电解液及其制备方法与应用
CN113823838A (zh) * 2021-10-27 2021-12-21 湖南法恩莱特新能源科技有限公司 一种复合型锂离子电解液及包含该电解液的电池

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1501542A (zh) * 2002-07-15 2004-06-02 三星Sdi株式会社 一种锂二次电池和用于制备该电池的方法
CN102386441A (zh) * 2011-10-21 2012-03-21 厦门大学 双功能型锂电池电解液添加剂及其制备方法
CN102832408A (zh) * 2012-09-18 2012-12-19 广州天赐高新材料股份有限公司 具有高阻燃性能和电化学性能的电解液及锂离子电池
CN104300174A (zh) * 2014-10-11 2015-01-21 深圳新宙邦科技股份有限公司 一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池
CN104823318A (zh) * 2012-12-06 2015-08-05 宇部兴产株式会社 非水电解液以及使用了非水电解液的蓄电设备
CN106340672A (zh) * 2015-07-08 2017-01-18 深圳新宙邦科技股份有限公司 一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池
CN107863556A (zh) * 2017-10-24 2018-03-30 湛江市金灿灿科技有限公司 一种高镍材料为正极、硅碳材料为负极的锂离子电池及其电解液
CN108110322A (zh) * 2016-11-25 2018-06-01 深圳新宙邦科技股份有限公司 一种用于锂离子电池的非水电解液及锂离子电池
CN108258318A (zh) * 2018-01-22 2018-07-06 梁成光 一种锂电池电解液及锂电池

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1501542A (zh) * 2002-07-15 2004-06-02 三星Sdi株式会社 一种锂二次电池和用于制备该电池的方法
CN102386441A (zh) * 2011-10-21 2012-03-21 厦门大学 双功能型锂电池电解液添加剂及其制备方法
CN102832408A (zh) * 2012-09-18 2012-12-19 广州天赐高新材料股份有限公司 具有高阻燃性能和电化学性能的电解液及锂离子电池
CN104823318A (zh) * 2012-12-06 2015-08-05 宇部兴产株式会社 非水电解液以及使用了非水电解液的蓄电设备
CN104300174A (zh) * 2014-10-11 2015-01-21 深圳新宙邦科技股份有限公司 一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池
CN106340672A (zh) * 2015-07-08 2017-01-18 深圳新宙邦科技股份有限公司 一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池
CN108110322A (zh) * 2016-11-25 2018-06-01 深圳新宙邦科技股份有限公司 一种用于锂离子电池的非水电解液及锂离子电池
CN107863556A (zh) * 2017-10-24 2018-03-30 湛江市金灿灿科技有限公司 一种高镍材料为正极、硅碳材料为负极的锂离子电池及其电解液
CN108258318A (zh) * 2018-01-22 2018-07-06 梁成光 一种锂电池电解液及锂电池

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113782832A (zh) * 2021-08-18 2021-12-10 湖南法恩莱特新能源科技有限公司 一种高压功能电解液及其制备方法与应用
CN113823838A (zh) * 2021-10-27 2021-12-21 湖南法恩莱特新能源科技有限公司 一种复合型锂离子电解液及包含该电解液的电池

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