CN111342138A - 一种高成膜性锂离子电池电解液及其使用方法 - Google Patents

一种高成膜性锂离子电池电解液及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高成膜性锂离子电池电解液及其使用方法，高成膜性锂离子电池电解液为摩尔浓度高于3mol/L的高浓度锂盐电解液，由锂盐、非水溶剂、正极成膜添加剂、负极成膜添加剂和润湿剂组成；具体使用过程为配制摩尔浓度高于3mol/L的高浓度锂盐电解液；将软包锂离子电池注入高浓度锂盐电解液并对软包锂离子电池进行化成；配制摩尔浓度为0.9～1.3mol/L的常规浓度锂盐电解液；在化成后的软包锂离子电池中注入常规浓度锂盐电解液并对软包锂离子电池进行循环充放电。本发明的锂离子电池电解液能够在钝化铝箔、形成稳定正负极固态电解质膜的同时，克服高浓度锂盐离子电导率低的问题。

Description

一种高成膜性锂离子电池电解液及其使用方法
技术领域
本发明属于锂离子电池电解液及其使用方法技术领域，具体涉及一种高成膜性锂离子电池电解液及其使用方法。
背景技术
锂离子电池作为一种无污染的绿色能源，广泛应用在消费类电子设备，如智能手机、智能手环等。在智能电网、电动汽车等大规模储能领域也得到了广泛的应用。随着我国医疗事业的不断发展，移动便携式医疗设备对锂离子电池的需求度也日益增大，也对锂离子电池提出了更高的要求：高能量密度、长循环性能以及安全性能。作为锂离子电池的关键组成部分，电解液直接影响着锂离子电池的能量密度、循环性能及安全性能。现有的常规的碳酸酯类溶剂与六氟磷酸锂组成的电解液体系(锂盐浓度为0.8～1.3mol/L)在长期循环后正负极表面的钝化膜会破裂，使得电解液与电极之间发生副反应，正极中的过渡金属离子溶出，电解液进一步分解，导致电池容量降低，缩短锂离子电池使用寿命。
日本东京大学AtsuoYamada等人发现超高浓度的溶剂化锂盐具有良好的电化学稳定性，可作为锂离子电池电解液，因此提出了高浓度锂盐电解液(一般指浓度在3mol/L以上)的概念。高浓度锂盐因其独特的溶剂化结构，使其具有许多独特的优点，如：优异的耐氧化/还原能力、预防铝集流体腐蚀及提高电池的倍率性能等。但是，高浓度锂盐电解液粘度较大，导致离子电导率低，影响充放电过程中锂离子的迁移。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种全新的高成膜性锂离子电池电解液及其使用方法，该锂离子电池电解液能够在钝化铝箔、形成稳定正负极固态电解质膜的同时，克服高浓度锂盐离子电导率低的问题。
本发明为实现上述目的采用如下技术方案，一种高成膜性锂离子电池电解液，其特征在于：所述高成膜性锂离子电池电解液为摩尔浓度高于3mol/L的高浓度锂盐电解液，该高浓度锂盐电解液由锂盐、非水溶剂、正极成膜添加剂、负极成膜添加剂和润湿剂组成；
所述锂盐为双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)、双氟磺酰氨基锂(LiFSA)、双三氟甲基磺酰氨基锂(LiTFSA)、二氟草酸硼酸锂(LiODFB)、二草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)、六氟磷酸锂(LiPF6)或四氟硼酸锂(LiBF4)中的一种或多种；
所述非水溶剂为碳酸乙烯酯(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)、乙酸乙酯(EA)或丙酸乙酯(EP)中的任意两种或两种以上的组合；
所述正极成膜添加剂为三(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸酯(TFEP)、三苯基亚磷酸酯(TPP)、三(三甲基硅基)亚磷酸酯(TMSP)、亚磷酸三甲酯(TMP)或三(三甲基硅烷)硼酸酯(TMSB)中的一种或多种；
所述负极成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、乙烯基碳酸乙烯酯(VEC)或1,3-丙烷磺酸内酯(1,3-PS)中的一种或多种；
所述润湿剂为1,1,1,3,3,3-六氟异丙基甲基醚(HFPM)。
进一步优选，所述正极成膜添加剂占高浓度锂盐电解液总量的0.5wt％～1.5wt％，优选为1wt％；所述负极成膜添加剂占高浓度锂盐电解液总量的1wt％～3wt％，优选为2wt％；所述润湿剂占高浓度锂盐电解液总量的1wt％～3wt％，优选为2wt％。
本发明所述的高成膜性锂离子电池电解液的使用方法，其特征在于具体步骤为：
步骤S1：配制摩尔浓度高于3mol/L的高浓度锂盐电解液即上述高成膜性锂离子电池电解液；
步骤S2：将软包锂离子电池注入高浓度锂盐电解液并对软包锂离子电池进行化成；
步骤S3：配制摩尔浓度为0.9～1.3mol/L的常规浓度锂盐电解液，该常规浓度锂盐电解液由锂盐和非水溶剂组成；
步骤S4：在高浓度锂盐电解液注液化成后的软包锂离子电池中注入常规浓度锂盐电解液并对软包锂离子电池进行循环充放电。
进一步优选，步骤S1中所述高浓度锂盐电解液及步骤S3中所述常规浓度锂盐电解液的配制过程均在手套箱中完成。
进一步优选，步骤S2中所述高浓度锂盐电解液的注入量占总注液质量的50％～90％，高浓度锂盐电解液注液后将软包锂离子电池于40℃搁置24～48h，以实现高浓度锂盐电解液的充分浸润。
进一步优选，步骤S3中所述锂盐为双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)、双氟磺酰氨基锂(LiFSA)、双三氟甲基磺酰氨基锂(LiTFSA)、二氟草酸硼酸锂(LiODFB)、二草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)、六氟磷酸锂(LiPF6)或四氟硼酸锂(LiBF4)中的一种或多种；所述非水溶剂为碳酸乙烯酯(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)、乙酸乙酯(EA)或丙酸乙酯(EP)中的任意两种或两种以上的组合。
进一步优选，步骤S4中所述常规浓度锂盐电解液的注入量占总注液质量的10％～50％，常规浓度锂盐电解液注液后将软包锂离子电池于室温搁置24h，之后将软包锂离子电池上柜，0.1C充电/0.1C放电，循环2周，随后改用0.5C充电/0.5C放电作为长循环的充放电条件。
进一步优选，步骤S1中所述高浓度锂盐电解液中锂盐的摩尔浓度为6～8mol/L；步骤S2中所述高浓度锂盐电解液的注液量占软包锂离子电池总注液量的50wt％～70wt％；步骤S3中所述常规锂盐电解液中锂盐的摩尔浓度为0.9～1.3mol/L；步骤S4中所述常规浓度锂盐电解液注液量占软包锂离子电池总注液量的30wt％～50wt％。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
1、与常规浓度锂盐电解液相比，高浓度锂盐电解液能在正负极表面形成一层致密而且具有韧性的固体电解质薄膜，可以减少电极材料与电极液之间的副反应。同时，高浓度锂盐电解液还可以钝化铝箔，使正极材料与集流体间保持良好的接触，提高软包锂离子电池的循环使用寿命。
2、与高浓度锂盐电解液相比，本发明提供的电解液使用方法克服了高浓度锂盐电解液在软包锂离子电池循环过程中粘度大的缺点，提高了循环过程中电解液的离子电导率，便于锂离子的移动。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
本实施例提供一种锂离子电池电解液配制及使用方法，具体步骤为：
第一步：用EC、EMC和DEC作为溶剂，体积比为1:1:1，缓慢加入LiPF6，使锂盐摩尔浓度为3.0mol/L，搅拌至锂盐完全溶解。随后向电解液中加入TMSB、VC和HFPM三种电解液添加剂，使其在电解液中的质量分数分别为1％、2％和2％，充分搅拌均匀得到高浓度锂盐电解液。
第二步：将第一步中得到的高浓度锂盐电解液注入软包锂离子电池中，注液量为软包锂离子电池总注液量的50wt％，在40℃烘箱中搁置24h。之后将软包锂离子电池上柜化成，化成条件为0.03C充电10h。
第三步：用EC、EMC和DEC作为溶剂，体积比为1:1:1，缓慢加入LiPF6，使锂盐摩尔浓度为1.0mol/L，搅拌至锂盐完全溶解，得到常规浓度锂盐电解液。
第四步：将第三步得到的常规浓度电解液注入到第二步化成后的软包锂离子电池中，注液量为软包锂离子电池总注液量的50wt％，软包锂离子电池室温搁置24h。之后将软包锂离子电池上柜，0.1C充电/0.1C放电，循环2周。随后改用0.5C充电/0.5C放电作为长循环的充放电条件。
实施例2
将第一步中高浓度锂盐电解液的摩尔浓度变为4mol/L，电解液中添加剂TMSB、VC、HFPM的质量分数分别为1％、2％和2％，其它过程同实施例1。
实施例3
将第一步中高浓度锂盐电解液的摩尔浓度变为5mol/L，电解液中添加剂TMSB、VC、HFPM的质量分数分别为1％、2％和2％，其它过程同实施例1。
实施例4
将第一步中锂盐变为LiFSI，锂盐摩尔浓度为8mol/L，电解液添加剂TMSB、VC、HFPM的质量分数分别为1％、2％和2％。第三步中将锂盐变为LiFSI，锂盐摩尔浓度为0.9mol/L，其它过程同实施例1。
实施例5
将第一步中锂盐变为LiFSI，锂盐摩尔浓度为8mol/L，电解液添加剂TMSB、VC、HFPM的质量分数分别为1％、2％和2％。第三步中将锂盐变为LiFSI，锂盐摩尔浓度为1.1mol/L，其它过程同实施例1。
实施例6
将第一步中锂盐变为LiFSI，锂盐摩尔浓度为8mol/L，电解液添加剂TMSB、VC、HFPM的质量分数分别为1％、2％和2％。第三步中将锂盐变为LiFSI，锂盐摩尔浓度为1.3mol/L，其它过程同实施例1。
实施例7
将第一步中锂盐变为LiTFSI，锂盐摩尔浓度为6mol/L，电解液添加剂TMSB、VC、HFPM的质量分数分别为1％、2％和2％。第三步中将锂盐变为LiTFSI，锂盐摩尔浓度为1.0mol/L，其它过程同实施例1。
实施例8
将第一步中锂盐变为LiTFSI，锂盐摩尔浓度为7mol/L，电解液添加剂TMSB、VC、HFPM的质量分数分别为1％、2％和2％。第三步中将锂盐变为LiTFSI，锂盐摩尔浓度为1.0mol/L，其它过程同实施例1。
实施例9
将第一步中锂盐变为LiTFSI，锂盐摩尔浓度为8mol/L，电解液添加剂TMSB、VC、HFPM的质量分数分别为1％、2％和2％。第三步中将锂盐变为LiTFSI，锂盐摩尔浓度为1.0mol/L，其它过程同实施例1。
实施例10
将第一步中添加剂组合变为TMSB、FEC、HFPM，其占电解液的质量分数分别为1％、2％和2％，其它过程同实施例3。
实施例11
将第一步中添加剂组合变为TMSB、VEC、HFPM，其占电解液的质量分数分别为1％、2％和2％，其它过程同实施例3。
实施例12
将第一步中添加剂组合变为TMSB、1,3-PS、HFPM，其占电解液的质量分数分别为1％、2％和2％，其它过程同实施例3。
实施例13
第一步：用EC、EMC和DEC作为溶剂，体积比为1:1:1，缓慢加入LiFSI，使锂盐摩尔浓度为8.0mol/L，搅拌至锂盐完全溶解。随后向电解液中加入TMSB、1,3-PS、HFPM三种电解液添加剂，使其在电解液中的质量分数分别为1％、2％和2％，充分搅拌均匀得到高浓度锂盐电解液。
第二步：将第一步中得到的高浓度锂盐电解液注入软包锂离子电池中，注液量为软包锂离子电池总注液量的60wt％，在40℃烘箱中搁置24h。之后将软包锂离子电池上柜化成，化成条件为0.03C充电10h。
第三步：用EC、EMC和DEC作为溶剂，体积比为1:1:1，缓慢加入LiFSI，使锂盐摩尔浓度为1.0mol/L，搅拌至锂盐完全溶解，得到常规浓度锂盐电解液。
第四步：将第三步得到的常规浓度电解液注入到第二步注液化成后的软包锂离子电池中，注液量为软包锂离子电池总注液量的40wt％，软包锂离子电池室温搁置24h。之后将软包锂离子电池上柜，0.1C充电/0.1C放电，循环2周。随后改用0.5C充电/0.5C放电作为长循环的充放电条件。
实施例14
将第二步中高浓度锂盐电解液注液量变为70wt％，第四步中常规浓度电解液注液量变为30wt％，其它过程同实施例13。
实施例15
将第二步中高浓度锂盐电解液注液量变为80wt％，第四步中常规浓度电解液注液量变为20wt％，其它过程同实施例13。
实施例16
将第二步中高浓度锂盐电极液注液量变为90wt％，第四步中常规浓度电解液注液量变为10wt％，其它过程同实施例13。
对比例1
第一步：用EC、EMC和DEC作为溶剂，体积比为1:1:1，缓慢加入LiFSI，使锂盐摩尔浓度为8.0mol/L，搅拌至锂盐完全溶解。随后向电解液中加入TMSB、1,3-PS、HFPM三种电解液添加剂，使其在电解液中的质量分数分别为1％、2％和2％，充分搅拌均匀得到高浓度锂盐电解液。
第二步：将第一步中得到的高浓度锂盐电解液注入软包电池中，注液量为软包电池总注液量的100wt％，在40℃烘箱中搁置24h。之后将软包锂离子电池上柜化成，化成条件为0.03C充电10h。
第三步：将第二步化成后软包锂离子电池上柜，0.1C充电/0.1C放电，循环2周。随后改用0.5C充电/0.5C放电作为长循环的充放电条件。
对比例2
将对比例1中锂盐摩尔浓度变为1.0mol/L，锂盐为LiPF6，其他组分添加剂用量保持不变，其它过程同对比例1。
对比例3
将第二步中高浓度锂盐电解液注液量变为40wt％，第四步中常规浓度电解液注液量变为60wt％，其它组分及过程同实施例1。
对比例4
将第二步中高浓度锂盐电解液注液量变为30wt％，第四步中常规浓度电解液注液量变为70wt％，其它组分及过程同实施例1。
实施例1-16以及对比例1-4中使用的电芯为：正极材料三元NCM811(当升科技)，负极材料FSN(上海杉杉)，隔膜为聚丙烯隔膜。本发明中提供的电解液，不仅适用NCM811体系电池，同样适用于其他体系电池，如NCA、硅碳或富锂锰基等。
表1为实施例1-16以及对比例1-4中电解液配方及注液量。各实施例测试电池25℃循环性能，测试结果见表2。
表1实施例及对比例电解液配方
Figure BDA0002409522260000061
Figure BDA0002409522260000071
表2实施例及对比例循环性能测试结果
Figure BDA0002409522260000072
由实施例1～3、7～9循环测试结果可知，随着高浓度锂盐电解液摩尔浓度逐渐增大，电池衰减到80％容量保持率的循环周次数逐渐增大，这主要是由于高浓度锂盐电解液增大锂盐浓度，化成阶段生成的正负极固态电解质膜(SEI/CEI)致密。在循环过程，致密的固态电解质膜一方面可以提高其抵抗常规浓度电解液溶解腐蚀的能力，另一方面降低电极材料与电解液之间的副反应。
由实施例4～6循环测试结果可知，在相同的高浓度锂盐电解液成膜情况下，提高常规浓度电解液的摩尔浓度，电池循环性能也相应提高，这可能与选择的锂盐LiFSI随着摩尔浓度增大，离子电导率逐渐增大的缘故。
由实施例3及10～12循环测试结果可知，FEC作为负极成膜添加剂时，电池循环性能较其他实施例结果差，这可能是由于FEC可以促进LiF和聚碳酸酯类化合物的形成，增大了负极SEI膜的阻抗，导致电池循环性能较差。
由实施例13～16及对比例1循环测试结果可知，随着高浓度锂盐电解液占总注液量的比重逐渐增大，电池衰减到80wt％初始容量的循环周次先增大后减小。这是因为随着高浓度锂盐电解液的增多，极片的浸润效果变好，在化成阶段有助于形成更为致密的固态电解质膜(SEI/CEI)，提高电池循环寿命。但是，随着高浓度锂盐电解液的注液量继续增大，80wt％～100wt％之间，电池循环寿命缩短。这是因为高浓度锂盐自身粘度大，离子电导率低，在充放电过程中传输锂离子困难造成的。
由实施例1～16及对比例1～4循环测试结果可知，高浓度锂盐电解液的注液量不能过低，注液量过低极片浸润效果差，在化成阶段生成的固态电解质膜疏松不致密，增加了电解液与电极材料之间副反应的发生，降低循环寿命。此外，高浓度锂盐电解液注液量过低，化成时电池内阻大，电池发热量大，导致电池内溶剂分解，电池胀气。因此，结合电池制作流程及电池循环寿命，高浓度锂盐电解液注液量占软包锂离子电池总注液量的最优范围为50wt％～70wt％，常规浓度锂盐电解液注液量占软包锂离子电池总注液量的最优范围为30wt％～50wt％；高浓度锂盐电解液中锂盐的摩尔浓度优选范围为6～8mol/L，常规锂盐电解液中锂盐的摩尔浓度优选范围为0.9～1.3mol/L。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

Claims (8)

1.一种高成膜性锂离子电池电解液，其特征在于：所述高成膜性锂离子电池电解液为摩尔浓度高于3mol/L的高浓度锂盐电解液，该高浓度锂盐电解液由锂盐、非水溶剂、正极成膜添加剂、负极成膜添加剂和润湿剂组成；
所述锂盐为双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰氨基锂、双三氟甲基磺酰氨基锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、六氟磷酸锂或四氟硼酸锂中的一种或多种；
所述非水溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯或丙酸乙酯中的任意两种或两种以上的组合；
所述正极成膜添加剂为三(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸酯、三苯基亚磷酸酯、三(三甲基硅基)亚磷酸酯、亚磷酸三甲酯或三(三甲基硅烷)硼酸酯中的一种或多种；
所述负极成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、乙烯基碳酸乙烯酯或1,3-丙烷磺酸内酯中的一种或多种；
所述润湿剂为1,1,1,3,3,3-六氟异丙基甲基醚。
2.根据权利要求1所述的高成膜性锂离子电池电解液，其特征在于：所述正极成膜添加剂占高浓度锂盐电解液总量的0.5wt%～1.5wt%，优选为1wt%；所述负极成膜添加剂占高浓度锂盐电解液总量的1wt%～3wt%，优选为2wt%；所述润湿剂占高浓度锂盐电解液总量的1wt%～3wt%，优选为2wt%。
3.一种权利要求1或2所述的高成膜性锂离子电池电解液的使用方法，其特征在于具体步骤为：
步骤S1：配制摩尔浓度高于3mol/L的高浓度锂盐电解液即上述高成膜性锂离子电池电解液；
步骤S2：将软包锂离子电池注入高浓度锂盐电解液并对软包锂离子电池进行化成；
步骤S3：配制摩尔浓度为0.9～1.3mol/L的常规浓度锂盐电解液，该常规浓度锂盐电解液由锂盐和非水溶剂组成；
步骤S4：在高浓度锂盐电解液注液化成后的软包锂离子电池中注入常规浓度锂盐电解液并对软包锂离子电池进行循环充放电。
4.根据权利要求3所述的高成膜性锂离子电池电解液的使用方法，其特征在于：步骤S1中所述高浓度锂盐电解液及步骤S3中所述常规浓度锂盐电解液的配制过程均在手套箱中完成。
5.根据权利要求3所述的高成膜性锂离子电池电解液的使用方法，其特征在于：步骤S2中所述高浓度锂盐电解液的注入量占总注液质量的50%～90%，高浓度锂盐电解液注液后将软包锂离子电池于40℃搁置24～48h，以实现高浓度锂盐电解液的充分浸润。
6.根据权利要求3所述的高成膜性锂离子电池电解液的使用方法，其特征在于：步骤S3中所述锂盐为双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰氨基锂、双三氟甲基磺酰氨基锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、六氟磷酸锂或四氟硼酸锂中的一种或多种；所述非水溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯或丙酸乙酯中的任意两种或两种以上的组合。
7.根据权利要求3所述的高成膜性锂离子电池电解液的使用方法，其特征在于：步骤S4中所述常规浓度锂盐电解液的注入量占总注液质量的10%～50%，常规浓度锂盐电解液注液后将软包锂离子电池于室温搁置24h，之后将软包锂离子电池上柜，0.1C充电/0.1C放电，循环2周，随后改用0.5C充电/0.5C放电作为长循环的充放电条件。
8.根据权利要求3所述的高成膜性锂离子电池电解液的使用方法，其特征在于：步骤S1中所述高浓度锂盐电解液中锂盐的摩尔浓度为6～8mol/L；步骤S2中所述高浓度锂盐电解液的注液量占软包锂离子电池总注液量的50wt%～70wt%；步骤S3中所述常规锂盐电解液中锂盐的摩尔浓度为0.9～1.3mol/L；步骤S4中所述常规浓度锂盐电解液注液量占软包锂离子电池总注液量的30wt%～50wt%。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111934011A (zh) * 2020-08-14 2020-11-13 莱西市寰球新能源技术中心 一种锂离子电池电解液及锂离子电池
CN112331915A (zh) * 2020-08-14 2021-02-05 安徽德亚电池有限公司 一种三元电解液以及制备方法、高镍ncm电池
CN112786966A (zh) * 2021-03-01 2021-05-11 远景动力技术(江苏)有限公司 一种电解液和锂离子电池
CN112803075A (zh) * 2021-01-17 2021-05-14 北京工业大学 锂离子电池高电压正极材料高浓度电解液
CN113131004A (zh) * 2021-04-19 2021-07-16 星恒电源股份有限公司 一种锂电池复合电解液的注液方法
CN114256506A (zh) * 2020-09-21 2022-03-29 合肥国轩高科动力能源有限公司 功率型锂离子电池电解液用成膜添加剂及应用和电池
CN114566616A (zh) * 2022-03-03 2022-05-31 广州鹏辉能源科技股份有限公司 一种锂离子电池及其用石墨材料补锂的方法
CN115332637A (zh) * 2022-09-06 2022-11-11 香河昆仑新能源材料股份有限公司 一种高锂盐浓度电解液及其在锂离子电池中的使用方法
WO2023213329A1 (zh) * 2022-07-27 2023-11-09 湖北亿纬动力有限公司 富锂锰基电池体系电解液及其制备方法和含有其的富锂锰基锂离子电池
CN117175017A (zh) * 2023-08-10 2023-12-05 山东泰一新能源股份有限公司 一种锂电池用低温电解液

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014241198A (ja) * 2013-06-11 2014-12-25 国立大学法人 東京大学 高濃度金属塩を含むアセトニトリル電解液、及び当該電解液を含む二次電池
CN105449281A (zh) * 2015-12-29 2016-03-30 珠海市赛纬电子材料有限公司 以碳酸丙烯酯为主溶剂的电解液及二次注液的锂离子电池
CN107808981A (zh) * 2016-09-09 2018-03-16 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 电解液与锂离子电池
CN108232302A (zh) * 2017-12-30 2018-06-29 国联汽车动力电池研究院有限责任公司 一种适用于硅基负极锂离子电池的高浓度锂盐电解液
CN109216642A (zh) * 2017-06-29 2019-01-15 青岛恒金源电子科技有限公司 一种锂离子电池的注液方法
CN109449487A (zh) * 2018-10-31 2019-03-08 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种锂离子电池用高浓度电解液及其制备方法以及锂离子电池
CN109818057A (zh) * 2019-01-02 2019-05-28 北京泰丰先行新能源科技有限公司 金属锂二次电池用电解液以及使用该电解液的金属锂二次电池
EP3576210A1 (en) * 2018-06-01 2019-12-04 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Lithium secondary battery

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014241198A (ja) * 2013-06-11 2014-12-25 国立大学法人 東京大学 高濃度金属塩を含むアセトニトリル電解液、及び当該電解液を含む二次電池
CN105449281A (zh) * 2015-12-29 2016-03-30 珠海市赛纬电子材料有限公司 以碳酸丙烯酯为主溶剂的电解液及二次注液的锂离子电池
CN107808981A (zh) * 2016-09-09 2018-03-16 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 电解液与锂离子电池
CN109216642A (zh) * 2017-06-29 2019-01-15 青岛恒金源电子科技有限公司 一种锂离子电池的注液方法
CN108232302A (zh) * 2017-12-30 2018-06-29 国联汽车动力电池研究院有限责任公司 一种适用于硅基负极锂离子电池的高浓度锂盐电解液
EP3576210A1 (en) * 2018-06-01 2019-12-04 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Lithium secondary battery
CN109449487A (zh) * 2018-10-31 2019-03-08 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种锂离子电池用高浓度电解液及其制备方法以及锂离子电池
CN109818057A (zh) * 2019-01-02 2019-05-28 北京泰丰先行新能源科技有限公司 金属锂二次电池用电解液以及使用该电解液的金属锂二次电池

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YUKI YAMADA ET AL.: "Review—Superconcentrated Electrolytes for Lithium Batteries", 《JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY》 *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112331915A (zh) * 2020-08-14 2021-02-05 安徽德亚电池有限公司 一种三元电解液以及制备方法、高镍ncm电池
CN111934011B (zh) * 2020-08-14 2021-04-27 山东天润新能源材料有限公司 一种锂离子电池电解液及锂离子电池
CN111934011A (zh) * 2020-08-14 2020-11-13 莱西市寰球新能源技术中心 一种锂离子电池电解液及锂离子电池
CN114256506A (zh) * 2020-09-21 2022-03-29 合肥国轩高科动力能源有限公司 功率型锂离子电池电解液用成膜添加剂及应用和电池
CN112803075A (zh) * 2021-01-17 2021-05-14 北京工业大学 锂离子电池高电压正极材料高浓度电解液
CN112786966A (zh) * 2021-03-01 2021-05-11 远景动力技术(江苏)有限公司 一种电解液和锂离子电池
CN113131004A (zh) * 2021-04-19 2021-07-16 星恒电源股份有限公司 一种锂电池复合电解液的注液方法
CN114566616A (zh) * 2022-03-03 2022-05-31 广州鹏辉能源科技股份有限公司 一种锂离子电池及其用石墨材料补锂的方法
CN114566616B (zh) * 2022-03-03 2022-11-15 广州鹏辉能源科技股份有限公司 一种锂离子电池及其用石墨材料补锂的方法
WO2023213329A1 (zh) * 2022-07-27 2023-11-09 湖北亿纬动力有限公司 富锂锰基电池体系电解液及其制备方法和含有其的富锂锰基锂离子电池
CN115332637A (zh) * 2022-09-06 2022-11-11 香河昆仑新能源材料股份有限公司 一种高锂盐浓度电解液及其在锂离子电池中的使用方法
CN115332637B (zh) * 2022-09-06 2024-03-26 香河昆仑新能源材料股份有限公司 一种高锂盐浓度电解液及其在锂离子电池中的使用方法
CN117175017A (zh) * 2023-08-10 2023-12-05 山东泰一新能源股份有限公司 一种锂电池用低温电解液

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