CN111430798A - 电解液及其制备方法和锂离子电池 - Google Patents

电解液及其制备方法和锂离子电池 Download PDF

Info

Publication number
CN111430798A
CN111430798A CN202010259558.7A CN202010259558A CN111430798A CN 111430798 A CN111430798 A CN 111430798A CN 202010259558 A CN202010259558 A CN 202010259558A CN 111430798 A CN111430798 A CN 111430798A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrolyte
carbonate
additive
ion battery
lithium
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.)
Granted
Application number
CN202010259558.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111430798B (zh
Inventor
廖波
李素丽
王海
徐延铭
李俊义
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.)
Zhuhai Cosmx Battery Co Ltd
Original Assignee
Zhuhai Cosmx 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 Zhuhai Cosmx Battery Co Ltd filed Critical Zhuhai Cosmx Battery Co Ltd
Priority to CN202010259558.7A priority Critical patent/CN111430798B/zh
Publication of CN111430798A publication Critical patent/CN111430798A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111430798B publication Critical patent/CN111430798B/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
    • 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)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明涉及一种电解液及其制备方法和锂离子电池，所述电解液包括溶剂、锂盐和至少一种具有式1所示结构式的添加剂：
Figure DDA0002438776880000011
其中，R1选自单键、取代或未取代的C1‑C25的二价烃基或‑R2‑O‑(CH2)n‑，其中，R2选自取代或未取代的C1‑C20的二价烃基，n为1‑5的整数。本发明提供的电解液能够使锂离子电池在高电压下兼顾高温循环性能和低温放电性能。

Description

电解液及其制备方法和锂离子电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种电解液及其制备方法和锂离子电池。
背景技术
锂离子电池由于具有循环性能、能量密度高等优点，在电子产品、交通工具及储能设备等领域得到广泛的应用。随着人们对上述产品的使用更加频繁，因而对锂离子电池的性能要求也越来越高。
然而，现有的锂离子电池的电极在高温高电压环境与电解液发生反应，导致电极材料损耗、电解液变质，而且甚至会产生的大量气体使电池体积膨胀，从而导致电池性能变劣、使用寿命缩短。
为解决上述问题，采用己烷三氰化物作为添加剂可以改善高电压下锂电池的高温循环性能。但是己烷三氰化物的使用会使正极界面阻抗急剧增加，导致电池的低温放电性能显著下降。
因此，需要研发一种能够使锂离子电池在高电压下能够兼顾高温循环性能和低温放电性能的电解液。
发明内容
针对上述现有技术的问题，本发明提供一种电解液，通过加入特定结构的添加剂，以改善锂离子电池在高电压下的高温循环性能和低温放电性能。
本发明还提供了一种电解液的制备方法，该制备方法操作简便，适合工业生产。
本发明还提供了一种锂离子电池，含有上述电解液，因此该锂离子电池在高电压下能够同时兼顾高温循环性能和低温放电性能。
本发明提供了一种电解液，包括溶剂、锂盐和至少一种具有式1所示结构式的添加剂：
Figure BDA0002438776870000021
其中，R1选自单键、取代或未取代的C1-C25的二价烃基或-R2-O-(CH2)n-，其中，R2选自取代或未取代的C1-C20的二价烃基，n为1-5的整数。
在一些实施方案中，所述R1选自取代或未取代的C1-C12的亚烷基。
在一些实施方案中，所述添加剂具有式1a的结构：
Figure BDA0002438776870000022
在一些实施方案中，所述取代的C1-C25的二价烃基和所述取代的C1-C20的二价烃基中，取代基为一个或多个，且所述取代基各自独立地选自氟、苯基、吡啶基、噻吩基和腈基。
在一些实施方案中，所述添加剂选自A1-A15结构式中的至少一种化合物：
Figure BDA0002438776870000023
Figure BDA0002438776870000031
在一些实施方案中，所述添加剂在所述电解液中质量含量为0.01-5％。
在一些实施方案中，所述溶剂在所述电解液中的质量含量为70-89.99％。
在一些实施方案中，所述锂盐在所述电解液中的质量含量为10-25％。
本发明还提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池的电解液为上述任一实施方案中所述的电解液。
本发明的实施方案，至少具有以下优势：
1)本发明提供的电解液，通过加入特定的添加剂，能够提高锂离子电池在高电压下的高温循环性能和低温放电性能；
2)本发明提供的电解液制备方法操作简单，能够高效率制备得到所述电解液，适合工业生产；
3)本发明提供的锂离子电池，包括上述电解液，因而该锂离子电池在高电压下具有好的高温循环性能和低温放电性能。
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。
本发明提供了一种电解液，包括溶剂、锂盐和至少一种具有式1所示结构式的添加剂：
Figure BDA0002438776870000041
其中，R1选自单键、取代或未取代的C1-C25的二价烃基或-R2-O-(CH2)n-，其中，R2选自取代或未取代的C1-C20的二价烃基，n为1-5的整数。
具体地，在本发明的一些实施方案中，当添加剂中的R1为单键时，代表式1中的氧直接与氰基连接。
在本发明一些实施方案中，添加剂中的R1为取代或未取代的C1-C25的二价烃基，二价烃基是指由碳和氢形成的二价基团的总称，该二价烃基既可以是直链状，也可以是具有一个或两个以上的分支部的分支状，也可以是环状。另外，二价烃基中既可以含有一个或两个以上的碳碳不饱和键，也可以不含有该碳碳不饱和键。
进一步地，C1-C25的二价烃基可以为C1-C25的亚烷基、C2-C25的亚烯基、C2-C25亚炔基或C6-C25亚芳基。
在本发明的具体实施方案中，C1-C25的二价烃基为C1-C25的亚烷基，优选为C1-C12的亚烷基，最优选为C1-C10的亚烷基。
具体地，C1-C10的亚烷基可以为直链或支链的二价烷基。
直链的C1-C10的亚烷基可以为亚甲基、亚乙基、正亚丙基、正亚丁基、正亚戊基、正亚己基、正亚庚基、正亚辛基、正亚壬基或正亚癸基。
支链的C1-C10的亚烷基可以但不限于为1-甲基亚丁基、2-甲基亚丁基、1-乙基亚丙基、1，2-二甲基亚丙基、1，1-二甲基亚丙基、1-甲基亚戊基、2-甲基亚戊基、3-甲基亚戊基、4-甲基亚戊基、1-乙基亚丁基、2-乙基亚丁基、1，1-二甲基亚丁基、2，2-二甲基亚丁基、1，3-二甲基亚丁基、1，2-二甲基亚丁基或它们的同分异构体。
在本发明的一些实施方案中，添加剂中的R1为-R2-O-(CH2)n-，其中，R2选自取代或未取代的C1-C20的二价烃基，n为1、2、3、4、5。
进一步地，R2中的C1-C20的二价烃基可以为C1-C20的亚烷基、C2-C20的亚烯基、C2-C20的亚炔基或C6-C20的亚芳基。
本发明提供的电解液用于锂离子电池中，在高电压下能够兼顾高温循环性能和低温放电性能。发明人基于此现象进行分析，认为可能：添加剂中的腈基能够与正极材料中的过渡金属络合，进而吸附在正极表面上，抑制过渡金属的溶出，从而提高锂离子电池的高温循环性能；此外，添加剂中的PF2O-基团可以使电池中的锂离子在低温下更容易溶剂化和脱溶剂化，从而提高锂离子电池的低温放电性能。
更进一步地，本发明的添加剂具有式1a的结构：
Figure BDA0002438776870000051
在本发明的一些实施方案中，当添加剂中的R1为取代的C1-C25的二价烃基或-R2-O-(CH2)n-，且R2为取代的C1-C20的二价烃基，n为1-5的整数时，其取代基可以为一个或多个，各自独立选自氟、苯基、吡啶基、噻吩基和腈基。
在一些具体实施方案中，本发明的添加剂可以选自下述式A1-A15所示的化合物的至少一种。
Figure BDA0002438776870000061
Figure BDA0002438776870000071
在本发明的一些实施方案中，一般控制添加剂在电解液中的质量含量为0.01％以上。为了使锂离子电池在高电压下具有显著的高温循环性能和低温放电性能，添加剂在电解液中的质量含量控制在0.5-2％。基于锂离子电池中的负极材料、锂盐、溶剂、正极材料和隔膜等因素考虑，添加剂在电解液中质量含量还可以控制在2％-5％，也能够使锂离子电池在高电压下兼顾高温循环性能和低温循环性能。
为了进一步地提高锂离子电池在高电压下的高温循环性能和低温放电性能，本发明对添加剂、溶剂和锂盐在电解液中的质量含量进行了改进。如添加剂在电解液中的质量含量为0.01-5％，溶剂在电解液中的质量含量为70-89.99％，锂盐在电解液中的质量含量控制在10-25％。
在本发明的具体实施过程中，添加剂在电解液中的质量含量可以但不限于为0.01％、0.02％、0.05％、0.1％、0.2％、0.5％、1.0％、1.2％、1.5％、2.0％、2.5％、3％、4％或5％；溶剂在电解液中的质量含量可以但不限于为70％、75％、80％、85％、89％或89.99％；锂盐在电解液中的质量含量可以但不限于为10％、12％、15％、18％、20％、22％或25％。上述三者具体用量的组合可以根据锂离子电池中采用的正极、负极和隔膜等因素来确定。
在本发明的具体实施过程中，电解液中的溶剂可以为有机溶剂，该有机溶剂由环状溶剂和链状溶剂组成，环状溶剂是指分子中含有原子以环状排列的化合物，链状溶剂是指分子中原子均以直链或者支链状排列的化合物。此外，环状溶剂和链状溶剂在溶剂中比例不做特别限定，二者任意组合后形成的溶剂在电解液中的质量含量在70-89.99％即可。
具体地，环状溶剂可以但不限于为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、γ-丁内酯和γ-戊内酯中的一种或多种；链状溶剂可以但不限于为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯和1，1，2，3-四氟乙基-2，2，3，3-四氟丙基醚中的一种或多种。
在本发明的具体实施过程中，电解液中的锂盐可以但不限于为六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂和双草酸硼酸锂中的一种或多种。
本发明还提供了上述任一实施方案中电解液的制备方法，包括如下步骤：
在惰性气氛下，将溶剂、锂盐和添加剂混合，得到所述电解液。
具体地，电解液的制备过程可以在充满氩气的手套箱(水分＜10ppm，氧气＜1ppm)中进行。
本发明还提供了一种锂离子电池，该锂离子电池的电解液为上述任一实施方案中的电解液。
本发明的锂离子电池除了包括上述电解液外，还包括正极、负极和隔膜。
本发明中的正极本发明的正极中使用的正极活性材料可以是本领域中常用的正极活性材料，本发明对此并无特殊限制。例如，正极活性材料可以为钴酸锂、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)、镍锰酸锂和富锂锰基材料中的一种或多种。
本发明的负极中使用的负极活性材料可以是本领域中常用的负极活性材料，本发明对此并无特殊限制。例如，负极活性材料可以为人造石墨、硬炭和软炭中的一种或多种。
本发明的隔膜的材料可以是本领域中常用的材料，本发明对此并无特殊限制。例如，隔膜的材料可以为聚丙烯隔膜(PP)或聚乙烯隔膜(PE)。
本发明中的正极、负极均可通过常规方法制得，在此不再赘述。
在制备锂离子电池时，将正极、隔膜和负极一起卷绕成裸电芯，然后置入电池壳体中，注入本发明的电解液，然后通过密封、化成等工序得到锂离子电池，由于该锂离子电池含有本发明的电解液，因此在高电压下具有好的高温循环性能和低温放电性能。
以下，通过具体实施例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。
如无特别说明，以下实施例和对比例中所用化学材料及仪器，均为常规化学材料及常规仪器，均可商购获得。其中，下述实施例的电解液中的添加剂可从阿拉丁试剂(上海)有限公司购买。
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：有机溶剂87.99％、六氟磷酸锂12％、式A1的添加剂0.01％，其中，有机溶剂由碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯组成，二者的质量比为1：2；
电解液的制备方法：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、六氟磷酸锂和式A1的添加剂按上述比例混合，得到电解液；
将本实施例中的电解液、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2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：有机溶剂89％、六氟磷酸锂10％、式A1的添加剂1％，其中，有机溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯组成，四者的质量比为2：1：5：2；
电解液的制备方法：将碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、六氟磷酸锂和式A1的添加剂按上述比例混合，得到电解液；
将本实施例中的电解液、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2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：有机溶剂77％、锂盐10％、式A2的添加剂3％，其中，有机溶剂由碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯、丙酸丙酯和碳酸二乙酯组成，四者的质量比为2：1：4：3；锂盐由双氟磺酰亚胺锂和六氟磷酸锂组成，二者的质量比为1：5；
电解液的制备方法：将碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯、丙酸丙酯、碳酸二乙酯、六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂和式A2的添加剂按上述比例混合，得到电解液；
将本实施例中的电解液、LiCoO2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：有机溶剂83％、六氟磷酸锂12％、式A2的添加剂5％，其中，有机溶剂由碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯组成，二者的质量比为1：2；
电解液的制备方法：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、六氟磷酸锂和式A2的添加剂按上述比例混合，得到电解液；
将本实施例中的电解液、LiCoO2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：有机溶剂87％、六氟磷酸锂12％、式A3的添加剂1％，其中，有机溶剂由碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯组成，二者的质量比为1：2；
电解液的制备方法：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、六氟磷酸锂和式A3的添加剂按上述比例混合，得到电解液；
将本实施例中的电解液、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2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：有机溶剂87％、六氟磷酸锂12％、式A4的添加剂1％，其中，有机溶剂由碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯组成，二者的质量比为1：2；
电解液的制备方法：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、六氟磷酸锂和式A4的添加剂按上述比例混合，得到电解液；
将本实施例中的电解液、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2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：有机溶剂87％、六氟磷酸锂12％、式A5的添加剂1％，其中，有机溶剂由碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯组成，二者的质量比为1：2；
电解液的制备方法：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、六氟磷酸锂和式A5的添加剂按上述比例混合，得到电解液；
将本实施例中的电解液、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2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：有机溶剂87％、六氟磷酸锂12％、式A6的添加剂1％，其中，有机溶剂由碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯组成，二者的质量比为1：2；
电解液的制备方法：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、六氟磷酸锂和式A6的添加剂按上述比例混合，得到电解液；
将本实施例中的电解液、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极、PP隔膜及石墨负极组装成锂离子电池8#。
实施例9
本实施例的电解液按照质量百分含量包括以下组分：有机溶剂87％、六氟磷酸锂12％、式A7的添加剂1％，其中，有机溶剂由碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯组成，二者的质量比为1：2；
电解液的制备方法：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、六氟磷酸锂和式A7的添加剂按上述比例混合，得到电解液；
将本实施例中的电解液、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极、PP隔膜及石墨负极组装成锂离子电池9#。
实施例10
本实施例的电解液按照质量百分含量包括以下组分：有机溶剂87％、六氟磷酸锂12％、式A8的添加剂1％，其中，有机溶剂由碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯组成，二者的质量比为1：2；
电解液的制备方法：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、六氟磷酸锂和式A8的添加剂按上述比例混合，得到电解液；
将本实施例中的电解液、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极、PP隔膜及石墨负极组装成锂离子电池10#。
实施例11
本实施例的电解液按照质量百分含量包括以下组分：有机溶剂87％、六氟磷酸锂12％、式A9的添加剂1％，其中，有机溶剂由碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯组成，二者的质量比为1：2；
电解液的制备方法：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、六氟磷酸锂和式A9的添加剂按上述比例混合，得到电解液；
将本实施例中的电解液、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极、PP隔膜及石墨负极组装成锂离子电池11#。
实施例12
本实施例的电解液按照质量百分含量包括以下组分：有机溶剂87％、六氟磷酸锂12％、式A10的添加剂0.5％和式A11的添加剂0.5％，其中，有机溶剂由碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯组成，二者的质量比为1：2；
电解液的制备方法：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、六氟磷酸锂、式A10的添加剂和式A11的添加剂按上述比例混合，得到电解液；
将本实施例中的电解液、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极、PP隔膜及石墨负极组装成锂离子电池12#。
实施例13
本实施例的电解液按照质量百分含量包括以下组分：有机溶剂87％、六氟磷酸锂12％、式A12的添加剂1％，其中，有机溶剂由碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯组成，二者的质量比为1：2；
电解液的制备方法：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、六氟磷酸锂和式A12的添加剂按上述比例混合，得到电解液；
将本实施例中的电解液、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极、PP隔膜及石墨负极组装成锂离子电池13#。
实施例14
本实施例的电解液按照质量百分含量包括以下组分：有机溶剂73％、六氟磷酸锂12％、式A2的添加剂15％，其中，有机溶剂由碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯组成，二者的质量比为1：2；
电解液的制备方法：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、六氟磷酸锂和式A2的添加剂按上述比例混合，得到电解液；
将本实施例例中的电解液、LiCoO2正极、PP隔膜及石墨负极组装成锂离子电池14#。
实施例15
本实施例的电解液按照质量百分含量包括以下组分：有机溶剂87.5％、六氟磷酸锂12％、式A1的添加剂0.5％，其中，有机溶剂由碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯组成，二者的质量比为1：2；
电解液的制备方法：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、六氟磷酸锂和式A1的添加剂按上述比例混合，得到电解液；
将本实施例中的电解液、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极、PP隔膜及石墨负极组装成锂离子电池15#。
实施例16
本实施例的电解液按照质量百分含量包括以下组分：有机溶剂87％、六氟磷酸锂12％、式A1的添加剂1％，其中，有机溶剂由碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯组成，二者的质量比为1：2；
电解液的制备方法：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、六氟磷酸锂和式A1的添加剂按上述比例混合，得到电解液；
将本实施例中的电解液、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极、PP隔膜及石墨负极组装成锂离子电池16#。
实施例17
本实施例的电解液按照质量百分含量包括以下组分：有机溶剂86％、六氟磷酸锂12％、式A1的添加剂2％，其中，有机溶剂由碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯组成，二者的质量比为1：2；
电解液的制备方法：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、六氟磷酸锂和式A1的添加剂按上述比例混合，得到电解液；
将本实施例中的电解液、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极、PP隔膜及石墨负极组装成锂离子电池17#。
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：有机溶剂89％、六氟磷酸锂10％、碳酸亚乙烯酯添加剂1％，其中，有机溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯组成，四者的质量比为2：1：5：2；
电解液的制备方法：将碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、六氟磷酸锂和碳酸亚乙烯酯添加剂按上述比例混合，得到电解液；
将本对比例中的电解液、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极、PP隔膜及石墨负极组装成锂离子电池18#。
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：有机溶剂88％和六氟磷酸锂12％，其中，有机溶剂由碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯组成，二者的质量比为1：2；
电解液的制备方法：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和六氟磷酸锂按上述比例混合，得到电解液；
将本对比例中的电解液、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极、PP隔膜及石墨负极组装成锂离子电池19#。
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：有机溶剂90％和六氟磷酸锂10％，其中，有机溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯组成，四者的质量比为2：1：5：2；
电解液的制备方法：将碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和六氟磷酸锂按上述比例混合，得到电解液；
将本对比例中的电解液、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极、PP隔膜及石墨负极组装成锂离子电池20#。
对比例4
本对比例的电解液按照质量百分含量包括以下组分：有机溶剂80％和锂盐20％，其中，有机溶剂由碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯、丙酸丙酯和碳酸二乙酯组成，四者的质量比为2：1：4：3；锂盐由双氟磺酰亚胺锂和六氟磷酸锂组成，二者的质量比为1：5；
电解液的制备方法：将碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯、丙酸丙酯、碳酸二乙酯、六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂按上述比例混合，得到电解液；
将本对比例中的电解液、LiCoO2正极、PP隔膜及石墨负极组装成锂离子电池21#。
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
将电池置于45℃环境中，在3～4.4V的充放电压区间下使用1C电流进行充放电循环，记录初始容量为Q1，记录循环至500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
将电池置于常温环境中，用1C电流充电至4.4V后放电至2.5V，记录放电容量为Q3；然后用1C电流充电至4.4V，置于-20℃环境中用0.5C电流放电至2.5V，记录放电容量为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
Figure BDA0002438776870000151
Figure BDA0002438776870000161
参见表1，通过对比实验例与对比例中的高温循环及低温放电测试结果，说明本发明的电解液能够使锂离子电池在高电压下兼顾高温循环性能和低温放电性能。
最后应说明的是：以上各实验例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实验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验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验例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电解液，其特征在于，包括溶剂、锂盐和至少一种具有式1所示结构式的添加剂：
Figure FDA0002438776860000011
其中，R1选自单键、取代或未取代的C1-C25的二价烃基或-R2-O-(CH2)n-，其中，R2选自取代或未取代的C1-C20的二价烃基，n为1-5的整数。
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述R1选自取代或未取代的C1-C12的亚烷基。
3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述添加剂具有式1a的结构：
Figure FDA0002438776860000012
4.根据权利要求1-3任一项所述的电解液，其特征在于，所述取代的C1-C25的二价烃基和所述取代的C1-C20的二价烃基中，取代基为一个或多个，且所述取代基各自独立地选自氟、苯基、吡啶基、噻吩基和腈基。
5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述添加剂选自A1-A15结构式中的至少一种化合物：
Figure FDA0002438776860000013
Figure FDA0002438776860000021
Figure FDA0002438776860000031
6.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述添加剂在所述电解液中质量含量为0.01-5％。
7.根据权利要求6所述的电解液，其特征在于，所述溶剂在所述电解液中的质量含量为70-89.99％。
8.根据权利要求7所述的电解液，其特征在于，所述锂盐在所述电解液中的质量含量为10-25％。
9.一种权利要求1-8任一项所述电解液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在惰性气氛下，将溶剂、锂盐和添加剂混合，得到所述电解液。
10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的电解液为权利要求1-8任一项所述的电解液。
CN202010259558.7A 2020-04-03 2020-04-03 电解液及其制备方法和锂离子电池 Active CN111430798B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010259558.7A CN111430798B (zh) 2020-04-03 2020-04-03 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
CN202010259558.7A CN111430798B (zh) 2020-04-03 2020-04-03 电解液及其制备方法和锂离子电池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111430798A true CN111430798A (zh) 2020-07-17
CN111430798B CN111430798B (zh) 2021-09-28

Family

ID=71555775

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010259558.7A Active CN111430798B (zh) 2020-04-03 2020-04-03 电解液及其制备方法和锂离子电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111430798B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4148828A1 (en) * 2021-09-08 2023-03-15 SK On Co., Ltd. Lithium secondary battery

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140308562A1 (en) * 2013-04-16 2014-10-16 Samsung Sdi Co., Ltd. Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery including the same
CN108933277A (zh) * 2017-05-22 2018-12-04 微宏动力系统（湖州）有限公司 一种锂离子二次电池
WO2019081907A1 (en) * 2017-10-26 2019-05-02 Johnson Matthey Public Limited Company IONIC LIQUID
US20190245244A1 (en) * 2017-07-03 2019-08-08 Lg Chem, Ltd. Electrolyte Additive And Non-aqueous Electrolyte Solution For Lithium Secondary Battery Comprising The Same
CN110265717A (zh) * 2019-06-15 2019-09-20 松山湖材料实验室 高压锂离子电池电解液及其电池
KR102002596B1 (ko) * 2017-11-29 2019-10-01 전자부품연구원 이온 전도성 바인더, 이를 포함하는 전고체 전지 및 그 제조 방법
CN110391462A (zh) * 2018-04-19 2019-10-29 三星Sdi株式会社 用于可再充电锂电池的电解质和可再充电锂电池
CN110429337A (zh) * 2019-08-01 2019-11-08 中国科学院过程工程研究所 一种有机磷化合物的用途、锂离子电池电解液及锂离子电池
CN110945706A (zh) * 2017-07-21 2020-03-31 三星Sdi株式会社 用于锂二次电池的电解质和包括其的锂二次电池
CN111430794A (zh) * 2020-03-03 2020-07-17 宁德新能源科技有限公司 一种电解液、电化学装置以及电子装置

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140308562A1 (en) * 2013-04-16 2014-10-16 Samsung Sdi Co., Ltd. Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery including the same
CN104109172A (zh) * 2013-04-16 2014-10-22 三星Sdi株式会社 磷化合物、其制法、锂二次电池用电解质和锂二次电池
CN108933277A (zh) * 2017-05-22 2018-12-04 微宏动力系统（湖州）有限公司 一种锂离子二次电池
US20190245244A1 (en) * 2017-07-03 2019-08-08 Lg Chem, Ltd. Electrolyte Additive And Non-aqueous Electrolyte Solution For Lithium Secondary Battery Comprising The Same
CN110945706A (zh) * 2017-07-21 2020-03-31 三星Sdi株式会社 用于锂二次电池的电解质和包括其的锂二次电池
WO2019081907A1 (en) * 2017-10-26 2019-05-02 Johnson Matthey Public Limited Company IONIC LIQUID
KR102002596B1 (ko) * 2017-11-29 2019-10-01 전자부품연구원 이온 전도성 바인더, 이를 포함하는 전고체 전지 및 그 제조 방법
CN110391462A (zh) * 2018-04-19 2019-10-29 三星Sdi株式会社 用于可再充电锂电池的电解质和可再充电锂电池
CN110265717A (zh) * 2019-06-15 2019-09-20 松山湖材料实验室 高压锂离子电池电解液及其电池
CN110429337A (zh) * 2019-08-01 2019-11-08 中国科学院过程工程研究所 一种有机磷化合物的用途、锂离子电池电解液及锂离子电池
CN111430794A (zh) * 2020-03-03 2020-07-17 宁德新能源科技有限公司 一种电解液、电化学装置以及电子装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4148828A1 (en) * 2021-09-08 2023-03-15 SK On Co., Ltd. Lithium secondary battery

Also Published As

Publication number Publication date
CN111430798B (zh) 2021-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109921092B (zh) 一种硅基负极锂离子电池非水电解液及含该电解液的硅基负极锂离子电池
CN109888389B (zh) 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
CN109860709B (zh) 一种改善锂离子电池低温性能的电解液及包含该电解液的锂离子电池
CN112290091B (zh) 一种兼顾高低温性能的锂离子电池电解液及锂离子电池
CN109638353B (zh) 一种电池电解液添加剂、含有该添加剂的电解液及其应用
KR20200103807A (ko) 전지 전해액용 첨가제, 리튬 이온 전지 전해액, 리튬 이온 전지
CN110970621B (zh) 一种锂离子电池
CN109687026B (zh) 一种高压三元锂离子电池电解液及含该电解液的锂离子电池
CN110611121A (zh) 电解液及包含该电解液的锂离子电池
CN109004275B (zh) 电解液及二次电池
CN113809401A (zh) 锂离子电池非水电解液及其应用
CN111435759A (zh) 电解液、包括该电解液的二次电池和电子设备
CN113571773A (zh) 一种锂离子电池电解液及含该电解液的锂离子电池
CN110556578A (zh) 一种电解液添加剂、含有其的电解液以及该电解液在锂离子电池中的应用
CN111430798B (zh) 电解液及其制备方法和锂离子电池
CN113328140A (zh) 一种电解液及含该电解液的锂离子电池
CN112271335A (zh) 一种适用于高镍正极材料的锂离子电池的电解液和锂离子电池
CN117304098A (zh) 一种电解液添加剂及其制备方法、电解液和锂离子电池
CN113328139B (zh) 一种锂离子电池用电解液及锂离子电池
CN112510262B (zh) 一种高温型锂离子电池电解液和锂离子电池
CN111244550B (zh) 用于高镍体系的锂离子电池电解液添加剂及电解液和电池
CN114497741A (zh) 一种高电压电解液以及锂离子电池
CN116247293A (zh) 一种电解液及锂离子二次电池
CN113725485A (zh) 一种高电压锂离子电池电解液及锂离子电池
CN114824469A (zh) 一种含高电压高温型添加剂组合物的电解液及锂离子电池

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant