CN111162316B - 一种非水电解液及二次锂电池 - Google Patents

一种非水电解液及二次锂电池 Download PDF

Info

Publication number
CN111162316B
CN111162316B CN201811324717.6A CN201811324717A CN111162316B CN 111162316 B CN111162316 B CN 111162316B CN 201811324717 A CN201811324717 A CN 201811324717A CN 111162316 B CN111162316 B CN 111162316B
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbonate
electrolyte
electrolytic solution
nonaqueous electrolytic
lithium 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
Application number
CN201811324717.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111162316A (zh
Inventor
孙操
蔡伟
袁杰
甘朝伦
袁翔云
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.)
Zhangjiagang Guotai Huarong New Chemical Materials Co Ltd
Original Assignee
Zhangjiagang Guotai Huarong New Chemical Materials 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 Zhangjiagang Guotai Huarong New Chemical Materials Co Ltd filed Critical Zhangjiagang Guotai Huarong New Chemical Materials Co Ltd
Priority to CN201811324717.6A priority Critical patent/CN111162316B/zh
Publication of CN111162316A publication Critical patent/CN111162316A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111162316B publication Critical patent/CN111162316B/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
    • H01M10/056—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
    • H01M10/052—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
    • H01M10/42—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
    • 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)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明涉及一种非水电解液，包括锂盐、有机溶剂和功能性添加剂，所述的功能性添加剂包括三苯基膦衍生物，所述的三苯基膦衍生物的结构通式为：
Figure DDA0001858399900000011
其中，R1、R2、R3独立地选自氢、羟基、卤素、烷基、烷氧基、卤代烷基、卤代烷氧基、烯烃基、卤代烯烃基、苯基、卤代苯基、联苯基、卤代联苯基、苯醚基、三苯基、卤代苯醚基、卤代三苯基、氨基、酯基或氰基，所述的卤素为F、Cl或Br，所述的卤代是部分取代或全部取代。本发明的电解液能够很好的抑制正极材料中的金属离子的溶出，保护正极，有效减少锂电池的厚度膨胀，并提高二次锂电池的容量保持率。

Description

一种非水电解液及二次锂电池
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种非水电解液及二次锂电池。
背景技术
随着便携式电子设备、混合动力车、电动汽车以及空间技术等的迅猛发展，二次电池在比容量、循环寿命、安全性等方面提出了更高的要求。当前实际广泛应用的锂离子电池正极材料是钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等。且随着电池充放电循环的进行，正极材料中的金属离子溶出到电解液中，正极活性物质与电解液的反应也随之加速，导致电池在循环过程气胀严重，电池容量衰减明显，循环性能降低，严重制约了正极材料性能的发挥。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够抑制正极材料金属离子溶出的非水电解液及二次锂电池。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明的一个目的是提供一种非水电解液，包括锂盐、有机溶剂和功能性添加剂，所述的功能性添加剂包括三苯基膦衍生物，所述的三苯基膦衍生物的结构通式为：
Figure BDA0001858399890000011
其中，R1、R2、R3独立地选自氢、羟基、卤素、烷基、烷氧基、卤代烷基、卤代烷氧基、烯烃基、卤代烯烃基、苯基、卤代苯基、联苯基、卤代联苯基、苯醚基、三苯基、卤代苯醚基、卤代三苯基、氨基、酯基或氰基，所述的卤素为F、Cl或Br，所述的卤代是部分取代或全部取代。
优选地，R1、R2、R3独立地为氢、羟基、卤素、碳原子数为1～5的烷基、碳原子数为1～5的烷氧基、碳原子数为1～5的卤代烷基、碳原子数为1～5的卤代烷氧基、碳原子数为2～5的烯烃基、碳原子数为2～5的卤代烯烃基、苯基、卤代苯基、联苯基、卤代联苯基、苯醚基、三苯基、卤代苯醚基、卤代三苯基、氨基、酯基或氰基。
进一步优选地，R1、R3独立地为氢，R2为酯基。
最优选地，所述的三苯基膦衍生物为
Figure BDA0001858399890000021
优选地，所述的三苯基膦衍生物的投料质量为所述的非水电解液总质量的0.05％～10％。
进一步优选地，所述的三苯基膦衍生物的投料质量为所述的非水电解液总质量的0.1％～5％。
更优选地，所述的三苯基膦衍生物的投料质量为所述的非水电解液总质量的0.1％～2％。
最优选地，所述的三苯基膦衍生物的投料质量为所述的非水电解液总质量的0.1％～0.5％。
优选地，所述的锂盐为选自LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiCH3SO3、LiSCN、LiNO3、LiO3SCF2CF3、LiAsF6、LiAlCl4的一种或多种。
优选地，所述锂盐在所述非水电解液中的浓度为0.7～1.5mol/L。
进一步优选地，所述锂盐在所述非水电解液中的浓度为0.9～1.2mol/L。
优选地，所述有机溶剂为选自碳酸酯、羧酸酯、醚、砜类中的一种或多种。
本发明中，所述有机溶剂为两种或两种以上混合时，所述有机溶剂可以任意重量比例。
优选地，所述碳酸酯为环状碳酸酯和/或链状碳酸酯，当同时使用所述环状碳酸酯和所述链状碳酸酯时，所述环状碳酸酯和所述链状碳酸酯可以任意重量比例。
进一步优选地，所述碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸亚丁基酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯中的一种或几种。
更为优选地，所述的有机溶剂为质量比为2～6:5～11:1～2:1的碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯的混合溶剂。
最为优选地，所述的有机溶剂为质量比为5～6:10～11:1.5～2:1的碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯的混合溶剂。
优选地，所述羧酸酯为环状羧酸酯和/或链状羧酸酯，当同时使用所述环状碳酸酯和所述链状碳酸酯时，所述环状羧酸酯和所述羧酸酯的质量比为1:0.5～2.5。
进一步优选地，所述羧酸酯为甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯中的一种或几种。
进一步优选地，所述的醚为二甲氧基甲烷、1，2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃、1，3-二氧戊环中的一种或几种。
进一步优选地，所述的砜为二甲亚砜、环丁砜、二甲基砜中的一种或几种。
本发明的另一个目的是提供一种二次锂电池，其采用所述的非水电解液。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明的电解液能够很好的抑制正极材料中的金属离子的溶出，保护正极，有效减少锂电池的厚度膨胀，并提高二次锂电池的容量保持率。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。本文中若未特殊说明，“％”代表质量百分比。
对比例1
将锂盐LiPF6溶于碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯/碳酸二甲酯/碳酸丙烯酯(质量比25/50/15/10)的混合溶剂中，其中LiPF6浓度为1mol/L，得到对比电解液。
实施例1
将锂盐LiPF6溶于碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯/碳酸二甲酯/碳酸丙烯酯(质量比30/55/10/5)的混合溶剂中，其中LiPF6浓度为1mol/L，在该溶液中按电解液总质量计算添加0.1％的
Figure BDA0001858399890000041
得到本发明电解液。
实施例2
将锂盐LiPF6溶于碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯/碳酸二甲酯/碳酸丙烯酯(质量比30/55/10/5)的混合溶剂中，其中LiPF6浓度为1mol/L，在该溶液中按电解液总质量计算添加0.2％的
Figure BDA0001858399890000042
得到本发明电解液。
实施例3
将锂盐LiPF6溶于碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯/碳酸二甲酯/碳酸丙烯酯(质量比30/55/10/5)的混合溶剂中，其中LiPF6浓度为1mol/L，在该溶液中按电解液总质量计算添加0.5％的
Figure BDA0001858399890000043
得到本发明电解液。
实施例4
将锂盐LiPF6溶于碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯/碳酸二甲酯/碳酸丙烯酯(质量比30/55/10/5)的混合溶剂中，其中LiPF6浓度为1mol/L，在该溶液中按电解液总质量计算添加1％的
Figure BDA0001858399890000051
得到本发明电解液。
实施例5
将锂盐LiPF6溶于碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯/碳酸二甲酯/碳酸丙烯酯(质量比30/55/10/5)的混合溶剂中，其中LiPF6浓度为1mol/L，在该溶液中按电解液总质量计算添加2％的
Figure BDA0001858399890000052
得到本发明电解液。
实施例6
将锂盐LiPF6溶于碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯/碳酸二甲酯/碳酸丙烯酯(质量比30/55/10/5)的混合溶剂中，其中LiPF6浓度为1mol/L，在该溶液中按电解液总质量计算添加5％的
Figure BDA0001858399890000053
得到本发明电解液。
实验结果
将对比例1和实施例1-6得到的电解液注入到同批次同型号的钴酸锂软包电池中，测试电池在2.75-4.2V下常温环境进行1C的循环性能测试。所有对比例和实施例常温循环容量保持率以及循环前后厚度比较数据，具体结果如下：
表1
Figure BDA0001858399890000061
由表1中各实施例和对比例非水电解液制备的钴酸锂电池的充放电循环性能测试数据说明，由本发明的非水电解液制备的钴酸锂电池在2.75-4.2V,1C倍率充放电的循环寿命以及电池厚度膨胀率明显优于由对比例非水电解液制备的钴酸锂电池。并且，其中的实施例2在电池循环保持率、电池膨胀程度及抑制金属离子溶出方面更是具有极其明显的优势。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种非水电解液，包括锂盐、有机溶剂和功能性添加剂，其特征在于：所述的功能性 添加剂包括三苯基膦衍生物，所述的三苯基膦衍生物为
Figure 927914DEST_PATH_IMAGE001
；所述的三苯基膦衍生物的投料质量为所 述的非水电解液总质量的0.05%~10%。
2. 根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于：所述的锂盐为选自LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiCH3SO3、LiSCN、LiNO3、LiO3SCF2CF3、LiAsF6、LiAlCl4的一种或多种，所述锂盐在所述非水电解液中的浓度为0.7 ~1.5 mol/L。
3.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于：所述有机溶剂为选自碳酸酯、羧酸酯、醚、砜类中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的非水电解液，其特征在于：所述碳酸酯为环状碳酸酯和/或链状碳酸酯。
5.根据权利要求4所述的非水电解液，其特征在于：所述羧酸酯为环状羧酸酯和/或链状羧酸酯。
6.一种二次锂电池，其特征在于：其采用权利要求1-5中任一项所述的非水电解液。
CN201811324717.6A 2018-11-08 2018-11-08 一种非水电解液及二次锂电池 Active CN111162316B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811324717.6A CN111162316B (zh) 2018-11-08 2018-11-08 一种非水电解液及二次锂电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811324717.6A CN111162316B (zh) 2018-11-08 2018-11-08 一种非水电解液及二次锂电池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111162316A CN111162316A (zh) 2020-05-15
CN111162316B true CN111162316B (zh) 2022-07-29

Family

ID=70554871

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811324717.6A Active CN111162316B (zh) 2018-11-08 2018-11-08 一种非水电解液及二次锂电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111162316B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113745661B (zh) * 2021-11-08 2022-03-18 河南电池研究院有限公司 一种匹配三元正极材料锂离子电池的高电压电解液
CN114243113A (zh) * 2021-12-27 2022-03-25 天津中电新能源研究院有限公司 一种高温电解液添加剂、电池电解液以及钠离子电池
CN115505115B (zh) * 2022-11-21 2023-03-14 北京理工大学深圳汽车研究院(电动车辆国家工程实验室深圳研究院) 一种用于制备凝胶电解质的组合物及其电解质与电池

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100477751B1 (ko) * 2002-11-16 2005-03-21 삼성에스디아이 주식회사 비수계 전해액 및 이를 채용한 리튬 전지
KR100713622B1 (ko) * 2006-01-09 2007-05-02 제일모직주식회사 디페닐에테르계 화합물을 포함하는 비수성 전해액 및 이를포함하는 리튬 2차 전지
CN103840210B (zh) * 2012-11-26 2016-06-29 华为技术有限公司 一种非水有机电解液及其制备方法和锂离子二次电池
CN106532117A (zh) * 2016-11-17 2017-03-22 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锂离子电池
US10461364B2 (en) * 2017-04-20 2019-10-29 Uchicago Argonne, Llc Electrolyte additives for lithium-ion batteries under high-voltage operation

Also Published As

Publication number Publication date
CN111162316A (zh) 2020-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103268956B (zh) 一种用于高电压锂离子电池的非水电解液
US11367898B2 (en) Electrolyte and lithium ion battery including the same
US20190214680A1 (en) Lithium ion battery and electrolytic soluton thereof
CN102593517A (zh) 一种用于磷酸铁锂电池的非水电解液
CN109244529A (zh) 一种锂离子电池用高电压电解液以及使用该电解液的锂离子电池
CN111162316B (zh) 一种非水电解液及二次锂电池
CN109888384B (zh) 电解液和含有电解液的电池
CN108258312B (zh) 一种高电压锂离子电池的非水电解液
CN110828893B (zh) 一种锂离子电池电解液及锂离子电池
CN105895958A (zh) 一种电解液及锂离子电池
EP3618163B1 (en) Non-aqueous electrolyte solution, and secondary battery comprising the same
CN103985904A (zh) 改善电池高温性能的锂离子电池非水电解液
CN105449279A (zh) 非水电解液及使用该非水电解液的锂离子电池
CN107171022A (zh) 一种锂离子电解液及其锂离子电池
CN105336984A (zh) 锂离子电池及其电解液
CN109742445B (zh) 双功能添加剂、包含其的电解液及锂离子电池
CN111313094B (zh) 一种富锂锰基锂电池高压电解液添加剂及其制备方法
CN109980278B (zh) 一种电解液及二次锂电池
US20200136183A1 (en) Electrolyte and lithium ion battery
CN111200165B (zh) 一种锂离子电池用电解液及锂离子电池
WO2023050597A1 (zh) 添加剂和含有该添加剂的电解液及锂离子电池
CN103384018B (zh) 一种减少钛酸锂电池产气量的电解液
CN103618108B (zh) 锂离子电池及其电解液
CN113851716B (zh) 非水电解液及其锂离子电池
CN103682436A (zh) 一种高抗老化含锰锂离子电池用电解液及其用途

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

Address after: 215000 No. 35, Nanhai Road, Jiangsu Yangtze River International Chemical Industry Park, Zhangjiagang City, Suzhou City, Jiangsu Province (Cathay Huarong)

Applicant after: ZHANGJIAGANG GUOTAI-HUARONG NEW CHEMICAL MATERIALS Co.,Ltd.

Address before: 215634 No.9 Nanhai Road, Yangzijiang International Chemical Industrial Park, Zhangjiagang City, Suzhou City, Jiangsu Province (Cathay Huarong)

Applicant before: ZHANGJIAGANG GUOTAI-HUARONG NEW CHEMICAL MATERIALS Co.,Ltd.

CB02 Change of applicant information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant