CN112054238B - 含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂、包合其的电解液及锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂、包合其的电解液及锂离子电池，属于锂离子电池技术领域，该添加剂通过引入硅氧长链段稳定SEI膜，能够同时改善锂离子电池的高低温性能。该添加剂的分子链中部为硅氧长链段，两端为环状硫酸脂。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂、包合其的电解液及锂离子电池。
背景技术
锂离子电池因具有比能量高、循环寿命长、自放电小等优点，被广泛应用于消费类电子产品以及储能与动力电池中。随着锂离子电池的广泛应用，其使用环境也早已趋于多种多样，同时对电池的充电倍率、电池寿命及安全性能要求也越来越高。例如，电池频繁的充放电，需要提高电池的循环性能；在温度较高的地区或者炎热的夏季，这就需要电池拥有良好的高低温性能。
电解液作为锂离子电池的重要组成部分，对其充电倍率、寿命及循环性能有着显著影响。例如：专利CN109935907A提出一种硅基硫酸酯类物质，其能够改善电池的常温储存稳定性，然而，其并不能很好的兼顾高温循环性能，使得电解液在温度较高时，难以进行使用。此外，目前大量的专利致力于提高电池的容量性能，虽然可以将电池的容量进一步的激发出来，但是仅仅关注容量密度不关注电池循环性能的提升，电池的寿命也就无法保障，带给我们极大的浪费。
因而，如何改善锂离子电池的高低温性能，是锂离子电池领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明针对上述的技术问题，提出一种含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂、包合其的电解液及锂离子电池，该添加剂通过引入硅氧长链段稳定SEI膜，能够同时改善锂离子电池的高低温性能。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明提供了一种含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂，所述添加剂的结构式如下：
其中，n为2～100，R1和R2基团独立地选自氢原子或甲基。
作为优选，在上述含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的结构式中，n为5～30。
本发明还提供了一种锂离子电池电解液，包括锂盐、有机溶剂和上述含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂。
作为优选，所述含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的添加量为电解液总质量的0.2％～6％。
作为优选，所述含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的添加量为电解液总质量的1％～5％。
作为优选，所述锂离子电池电解液还包括辅助添加剂，所述辅助添加剂选自硫酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯和碳酸亚乙烯酯中的任意一种。
作为优选，所述辅助添加剂的添加量为电解液总质量的0.5％～5％。
作为优选，所述锂盐为六氟磷酸锂，所述电解液中锂盐的浓度为1mol/L。
作为优选，所述有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸戊烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯和1,4-丁内酯中的一种或多种。
本发明进一步还提供了一种锂离子电池，包括：正极片、负极片、隔膜和上述锂离子电池电解液。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
1、本发明提供的含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂，其分子链的中部为硅氧长链段，两端为环状硫酸脂，在环状硫酸脂参与电池负极SEI成膜时，能够将其连接的硅氧长链段也引入到SEI膜中，由于硅氧长链段具有较大的分子量，而且具有一定的结构强度，其在SEI膜中能够起到补强作用，从而提高SEI膜的稳定性，进而能够改善电池的高低温循环性能；
2、本发明提供的锂离子电池电解液，采用含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂与锂盐和有机溶剂复配获得，能够有效改善电池的高低温性能以及循环性能，且其性质稳定，可适用于各种锂离子电池体系，属于多用途的锂离子电池电解液，范围广泛；
3、本发明提供的锂离子电池，其采用的电解液中添加有含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂，其同时具有良好的高低温性能，且电池整体性能稳定。
附图说明
图1为本发明实施例4所提供的含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的红外谱图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
本发明实施例提供了一种含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂，其结构式如下：
其中，n为2～100，R1和R2基团独立地选自氢原子或甲基。
上述含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂，其分子链的中部为硅氧长链段，两端为环状硫酸脂，在环状硫酸脂参与电池负极SEI成膜时，能够将其连接的硅氧长链段也引入到SEI膜中，由于硅氧长链段具有较大的分子量，而且具有一定的结构强度，其在SEI膜中能够起到补强作用，从而提高SEI膜的稳定性，进而能够改善电池的高低温循环性能。
需要说明的是，上述含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的制备方法，是本领域技术人员可根据其结构式结合现有合成方法容易想到的。例如：可以利用乙烯基二硅氧烷与磺酸进行加成反应，并加入到酸液中进行酸化处理，脱水成环后得到环状磺酸硅基内酯；将含有R1和R2基团的硅氧烷进行聚合反应，得到聚硅氧烷；将前步所得环状磺酸硅基内酯与聚硅氧烷进行加成反应，即可得到含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂。可以理解的是，本领域技术人员也可以采用其他现有方法合成上述含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂。还需要说明的是，上述含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的结构式中，n可以为2、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90或100等。
在一优选实施例中，上述含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的结构式中，n为5～30。本优选实施例进一步限定了n值的优选范围，当n值在此优选范围内时，硅氧长链段具有最为合适的分子量。
本发明实施例还提供了一种锂离子电池电解液，包括锂盐、有机溶剂和上述含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂。该锂离子电池电解液，采用上述含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂与锂盐和有机溶剂复配获得，能够有效改善电池的高低温性能以及循环性能，且其性质稳定，可适用于各种锂离子电池体系，属于多用途的锂离子电池电解液，范围广泛。
在一优选实施例中，所述含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的添加量为电解液总质量的0.2％～6％。本优选实施例进一步限定了电解液中含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的优选添加量，在此优选添加量范围内，能够获得综合性能更好的锂离子电池电解液。可以理解的是，含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的添加量可以为0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、2％、3％、4％、5％或6％等。最为优选的是，所述含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的添加量为电解液总质量的1％～5％。
在一可选实施例中，所述锂离子电池电解液还包括辅助添加剂，所述辅助添加剂选自硫酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯和碳酸亚乙烯酯中的任意一种。本实施例中，进一步添加了辅助添加剂，与上述含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂相配合，更有利于提高电池的高低温循环性能。
在一优选实施例中，所述辅助添加剂的添加量为电解液总质量的0.5％～5％。本优选实施例进一步限定了辅助添加剂的优选添加量，当辅助添加剂的添加量在此优选添加量范围内时，更有利于与上述含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂相配合，以获得综合性能更好的锂离子电池电解液。可以理解的是，辅助添加剂的添加量可以为0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％或5％等。最为优选的是，所述辅助添加剂的添加量为电解液总质量的1％～2％。
在一优选实施例中，所述锂盐为六氟磷酸锂，所述电解液中锂盐的浓度为1mol/L。可以理解的是，本发明实施例提供的锂离子电池电解液中的锂盐并不局限于六氟磷酸锂，本领域技术人员也可以采用其他种类的锂盐。
在一优选实施例中，所述有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸戊烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯和1,4-丁内酯中的一种或多种。可以理解的是，本发明实施例提供的锂离子电池电解液中的有机溶剂并不局限于上述列举的有机溶剂种类，本领域技术人员也可以采用其他种类的有机溶剂。
本发明实施例进一步还提供了一种锂离子电池，包括：正极片、负极片、隔膜和上述锂离子电池电解液。该锂离子电池，其采用的电解液中添加有上述含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂，其同时具有良好的高低温性能，且电池整体性能稳定。
为了更清楚详细地介绍本发明实施例所提供的含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂、包合其的电解液及锂离子电池，下面将结合具体实施例进行描述。
实施例1
一种含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂，其结构式如下：
其中，n＝2，R1和R2基团均为甲基。
上述含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的制备方法为：取1mol四甲基二乙烯基二硅氧烷(CAS：2627-95-4)与2mol甲磺酸(CAS：75-75-2)进行加成反应，反应温度为50℃，反应时间为6h；加入500ml、1mol/L硫酸溶液进行酸化处理，得到含有硫酸基团的二硅氧烷；将得到的含有硫酸基团的二硅氧烷加入100ml浓硫酸进行脱水成环反应，得到环状磺酸硅基内酯；取0.5mol八甲基环四硅氧烷(CAS：556-67-2)，加入0.05mol氢氧化锂作为引发剂，加入200ml DMF作为促进剂，进行开环聚合反应，常温反应10h，得到n＝2的聚甲基硅氧烷；在60℃、酸性条件下，将前步所得环状磺酸硅基内酯与聚甲基硅氧烷进行加成反应3h。
本实施例还提供了一种锂离子电池电解液，包括锂盐、有机溶剂和本实施例提供的含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂。其中，锂盐为六氟磷酸锂、电解液中锂盐的浓度为1mol/L，有机溶剂为按照质量比为3:5:2配制的碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸二甲酯的混合液，所述含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的添加量为电解液总质量的2％。该锂离子电池电解液的制备方法为：将碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸二甲酯混合均匀，然后加入六氟磷酸锂搅拌均匀，最后加入本实施例提供的含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂。
本实施例进一步还提供了一种锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜和本实施例提供的锂离子电池电解液。该锂离子电池中，正极片的制备方法为：按质量比为95.5:2:1:1.5混合镍钴锰酸锂(LiNi0.5Co0.2Mn0.3)、小颗粒导电炭黑(Super-P)、碳纳米管(CNT)和聚偏氟乙烯(PVDF)，然后将混合物分散在N-甲基吡咯烷酮中，在真空搅拌机作用下搅拌至稳定均一，获得正极浆料；将正极浆料均匀涂覆于厚度为16μm的铝箔上，将涂有正极浆料的铝箔置于室温下晾干，随后转移至120℃的鼓风烘箱中干燥2h，经冷压、模切得到正极片。负极片的制备方法为：按质量比95.5:1.5:1:2混合石墨、小颗粒导电炭黑(Super-P)、丁苯橡胶(SBR)和羧甲基纤维素(CMC)，然后将混合物分散在去离子水中，得到负极浆料；将负极浆料均匀涂覆于厚度为8μm的铜箔上，将涂有负极浆料的铜箔置于室温下晾干，随后转移至120℃的鼓风烘箱中干燥2h，经冷压、模切得到负极片。该锂离子电池的制作方法为：将制备好的正极片、负极片以及隔膜，通过叠片工序得到裸电芯；将裸电芯放入包装壳后，注入电解液后封口，经静置、热冷压、化成、分容工序，制作得到锂离子电池。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：本实施例提供的含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的结构式中，n＝5；该含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的制备方法中，八甲基环四硅氧烷的添加量为1.25mol。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于：本实施例提供的含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的结构式中，n＝8；该含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的制备方法中，八甲基环四硅氧烷的添加量为2mol。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于：本实施例提供的含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的结构式中，n＝10；该含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的制备方法中，八甲基环四硅氧烷的添加量为2.5mol，开环聚合反应温度为40℃。
实施例5
本实施例提供的含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的结构式与实施例4相同。本实施例提供的锂离子电池电解液与实施例4的区别在于：本实施例提供的锂离子电池电解液中，所述含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的添加量为电解液总质量的1％，且所述电解液中还包括辅助添加剂，所述辅助添加剂为硫酸亚乙烯酯(ES)，所述辅助添加剂的添加量为电解液总质量的1％。
实施例6
本实施例提供的含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的结构式与实施例4相同。本实施例提供的锂离子电池电解液与实施例4的区别在于：本实施例提供的锂离子电池电解液中，所述含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的添加量为电解液总质量的5％。
实施例7
本实施例与实施例1的区别在于：本实施例提供的含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的结构式中，n＝15；该含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的制备方法中，八甲基环四硅氧烷的添加量为3.75mol，开环聚合反应温度为40℃。
实施例8
本实施例与实施例1的区别在于：本实施例提供的含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的结构式中，n＝20；该含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的制备方法中，八甲基环四硅氧烷的添加量为5mol，开环聚合反应温度为40℃。
实施例9
本实施例提供的含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的结构式与实施例8相同。本实施例提供的锂离子电池电解液与实施例8的区别在于：本实施例提供的锂离子电池电解液中，所述含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的添加量为电解液总质量的1％，且所述电解液中还包括辅助添加剂，所述辅助添加剂为亚硫酸丙烯酯(PS)，所述辅助添加剂的添加量为电解液总质量的2％。
实施例10
本实施例提供的含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的结构式与实施例8相同。本实施例提供的锂离子电池电解液与实施例8的区别在于：本实施例提供的锂离子电池电解液中，所述含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的添加量为电解液总质量的1％，且所述电解液中还包括辅助添加剂，所述辅助添加剂为碳酸亚乙烯酯(VC)，所述辅助添加剂的添加量为电解液总质量的1％。
实施例11
本实施例提供的含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的结构式与实施例8相同。本实施例提供的锂离子电池电解液与实施例8的区别在于：本实施例提供的锂离子电池电解液中，所述含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的添加量为电解液总质量的5％。
实施例12
本实施例与实施例1的区别在于：本实施例提供的含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的结构式中，n＝30；该含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的制备方法中，八甲基环四硅氧烷的添加量为7.5mol，开环聚合反应温度为45℃。
实施例13
本实施例提供的含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的结构式，与实施例12相同。本实施例提供的锂离子电池电解液与实施例12的区别在于：本实施例提供的锂离子电池电解液中，所述含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的添加量为电解液总质量的1％，且所述电解液中还包括辅助添加剂，所述辅助添加剂为硫酸亚乙烯酯(ES)，所述辅助添加剂的添加量为电解液总质量的2％。
实施例14
本实施例提供的含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的结构式，与实施例12相同。本实施例提供的锂离子电池电解液与实施例12的区别在于：本实施例提供的锂离子电池电解液中，所述含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的添加量为电解液总质量的5％。
实施例15
本实施例与实施例1的区别在于：本实施例提供的含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的结构式中，n＝100；该含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的制备方法中，八甲基环四硅氧烷的添加量为25mol，开环聚合反应温度为45℃。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于：本对比例提供的含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的结构式中，n＝1；该含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的制备方法中，采用端羟基二甲基硅氧烷代替聚甲基硅氧烷与环状磺酸硅基内酯进行加成反应，加成反应在常温下进行，反应时间为5h。
对比例2
本对比例提供了一种锂离子电池电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂。其中，锂盐为六氟磷酸锂、电解液中锂盐的浓度为1mol/L，有机溶剂为按照质量比为3:5:2配制的碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸二甲酯的混合液，所述添加剂为硫酸亚乙烯酯(ES)和亚硫酸丙烯酯(PS)，硫酸亚乙烯酯(ES)的添加量为电解液总质量的1％，亚硫酸丙烯酯(PS)的添加量为电解液总质量的1％。该锂离子电池电解液的制备方法为：将碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸二甲酯混合均匀，然后加入六氟磷酸锂搅拌均匀，最后加入添加剂。
本对比例还提供了一种锂离子电池，其与实施例1的区别在于采用了本对比例提供的上述锂离子电池电解液，其制作方法与实施例1相同。
对比例3
本对比例与对比例2的区别在于：本对比例提供的锂离子电池电解液中，所述添加剂为碳酸亚乙烯酯(VC)，碳酸亚乙烯酯(VC)的添加量为电解液总质量的2％。
对比例4
本对比例与对比例2的区别在于：本对比例提供的锂离子电池电解液中，所述添加剂为硫酸亚乙烯酯(ES)和碳酸亚乙烯酯(VC)，硫酸亚乙烯酯(ES)的添加量为电解液总质量的1％，碳酸亚乙烯酯(VC)的添加量为电解液总质量的2％。
实施例1-15及对比例1-4的添加剂类型及其含量统计如表1所示。
表1实施例1-15及对比例1-4的添加剂类型及其含量统计表
| 含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂及其含量 | 常规添加剂及其含量 | |
| 实施例1 | R<sub>1</sub>和R<sub>2</sub>均为甲基、n＝2，含量为2％ | / |
| 实施例2 | R<sub>1</sub>和R<sub>2</sub>均为甲基、n＝5，含量为2％ | / |
| 实施例3 | R<sub>1</sub>和R<sub>2</sub>均为甲基、n＝8，含量为2％ | / |
| 实施例4 | R<sub>1</sub>和R<sub>2</sub>均为甲基、n＝10，含量为2％ | / |
| 实施例5 | R<sub>1</sub>和R<sub>2</sub>均为甲基、n＝10，含量为1％ | 1％ES |
| 实施例6 | R<sub>1</sub>和R<sub>2</sub>均为甲基、n＝10，含量为5％ | / |
| 实施例7 | R<sub>1</sub>和R<sub>2</sub>均为甲基、n＝15，含量为2％ | / |
| 实施例8 | R<sub>1</sub>和R<sub>2</sub>均为甲基、n＝20，含量为2％ | / |
| 实施例9 | R<sub>1</sub>和R<sub>2</sub>均为甲基、n＝20，含量为1％ | 2％PS |
| 实施例10 | R<sub>1</sub>和R<sub>2</sub>均为甲基、n＝20，含量为1％ | 1％VC |
| 实施例11 | R<sub>1</sub>和R<sub>2</sub>均为甲基、n＝20，含量为5％ | / |
| 实施例12 | R<sub>1</sub>和R<sub>2</sub>均为甲基、n＝30，含量为2％ | / |
| 实施例13 | R<sub>1</sub>和R<sub>2</sub>均为甲基、n＝30，含量为1％ | 2％ES |
| 实施例14 | R<sub>1</sub>和R<sub>2</sub>均为甲基、n＝30，含量为5％ | / |
| 实施例15 | R<sub>1</sub>和R<sub>2</sub>均为甲基、n＝100，含量为2％ | / |
| 对比例1 | R<sub>1</sub>和R<sub>2</sub>均为甲基、n＝1，含量为2％ | / |
| 对比例2 | / | 1％ES+1％PS |
| 对比例3 | / | 2％VC |
| 对比例4 | / | 1％ES+2％VC |
结构表征
鉴于实施例1-15及对比例1中采用的含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的区别仅在于硅氧链段的长度，本申请中以实施例4制备的含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂为例，进行红外表征，结果如图1所示。
图1中，在1080cm-1处的吸收峰对应Si-O键的伸缩震动峰，650cm-1处的吸收峰对应S-O键的伸缩震动峰，874cm-1、1008cm-1处的吸收峰对应C-O键的伸缩震动峰，1121cm-1处的吸收峰对应S＝O键的伸缩震动峰，1378cm-1处的吸收峰对应R-O-SO2-O-R结构的伸缩震动峰，1457cm-1处的吸收峰对应芳杂环的环伸缩震动峰，2824cm-1，2999cm-1和3067cm-1处的吸收峰对应-CH2环中CH键的伸缩震动峰。
性能测试
测试实施例1-15及对比例1-4提供的锂离子电池的电池性能，测试结果如表2所示，具体测试方法如下：
(1)内阻
在室温下(25℃左右)，对锂离子电池以1C恒流充电至4.6V，恒压充电至截止电流为0.05C，采用交流内阻测试器测定锂离子电池的内阻。
(2)常温循环性能测试
在25℃下，对锂离子电池以1C恒流充电至4.6V，恒压充电至截止电流为0.05C，然后以1C恒流放电至3.0V，记为一个充放电循环，重复进行200次循环。25℃下，锂离子电池200次循环后的容量保持率的计算公式为：25℃循环200周的容量保持率＝(第200次循环的放电容量/首次放电容量)*100％。
(3)高温循环性能测试
在45℃下，对锂离子电池以1C恒流充电至4.6V，恒压充电至截止电流为0.05C，然后以1C恒流放电至3.0V，记为一个充放电循环，重复进行500次循环。45℃下，锂离子电池500次循环后的容量保持率的计算公式为：45℃循环500周的容量保持率＝(第500次循环的放电容量/首次放电容量)*100％。
(4)高温存储性能测试
S1：在25℃下对锂离子电池以1C恒流充电至4.6V，恒压充电至截止电流为0.05C，然后以1C恒流放电至3.0V，记为一个充放电循环，循环三次，以三次循环的平均容量为初始容量C0，测试锂离子电池的体积，记为V0；
S2：在25℃下对锂离子电池以1C恒流充电至4.6V，恒压充电至截止电流为0.05C，然后放入60℃的高温测试柜中存储7天，取出后测试锂离子电池的体积，记为Vn；
S3：在25℃下搁置5h后，对锂离子电池以1C恒流放电至3V，记录放电容量C1，然后在25℃下对锂离子电池以1C恒流充电至4.6V，恒压充电至截止电流为0.05C，再以1C恒流放电至3V，记录恢复容量C2；
锂离子电池的容量保持率、容量恢复率和体积膨胀率的计算公式如下：
容量保持率＝C1/C0*100％
容量恢复率＝C2/C0*100％
体积膨胀率＝(Vn-V0)/V0*100％。
(5)低温性能测试
在25℃下，对锂离子电池以1C恒流充电至4.6V，恒压充电至截止电流为0.05C，以1C恒流放电至3.0V，记录放电容量；然后以1C恒流充电至4.6V，恒压充电至截止电流为0.05C，置于-20℃的环境中搁置24h，再以1C恒流放电至2.4V，记录放电容量。-20℃下，锂离子电池的低温放电效率的计算为：-20℃的低温放电效率＝(-20℃下1C放电容量/25℃下1C放电容量)*100％。
表2实施例1-15及对比例1-4的电池性能
由表2可见，相比于采用传统添加剂硫酸亚乙烯酯(ES)、亚硫酸丙烯酯(PS)和碳酸亚乙烯酯(VC)制备的锂离子电池，采用本发明提供的含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂制备获得的锂离子电池，具有更好的高低温性能。
Claims (7)
1.锂离子电池电解液，其特征在于：包括锂盐、有机溶剂、含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂和辅助添加剂；
所述添加剂的结构式如下：
其中，n为5～30，R1和R2基团独立地选自氢原子或甲基；
所述辅助添加剂选自硫酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯和碳酸亚乙烯酯中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的添加量为电解液总质量的0.2％～6％。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述含硅氧链段的环状硫酸酯类添加剂的添加量为电解液总质量的1％～5％。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述辅助添加剂的添加量为电解液总质量的0.5％～5％。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述锂盐为六氟磷酸锂，所述电解液中锂盐的浓度为1mol/L。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸戊烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯和1,4-丁内酯中的一种或多种。
7.锂离子电池，其特征在于，包括：正极片、负极片、隔膜和权利要求1-6任一项所述的锂离子电池电解液。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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