CN112072179A - 电解液及锂离子电池和车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了电解液及锂离子电池和车辆。其中，该电解液包括：锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包含如式(I)所示胺基环硼酸酯化合物，R1、R2、R3的可选范围分别独立地为氟取代或未取代的C1～C20烷基、氟取代或未取代的C1～C20烯基、氟取代或未取代的C1～C20炔基、氟取代或未取代的芳基、氟取代或未取代磺酰基，且R1、R2和R3中至少之一为氟取代或未取代磺酰基。将该电解液用于电池中可以显著提高电池的倍率性能和循环寿命，尤其是电池在高充放电倍率下的循环性能，使电池具有更长的使用寿命，

Description

电解液及锂离子电池和车辆
技术领域
本发明属于电池领域，具体而言，涉及电解液及锂离子电池和车辆。
背景技术
锂离子电池具有工作电压高、比能量密度高、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、对环境污染小等优点，已经广泛应用于各类电子消费品和动力电池市场。为了满足电动汽车高续航里程、可在高低温环境正常使用、可快速充电以及具有长使用寿命的要求，需要锂离子二次电池具有更高的能量密度、更优异的高温性能、功率特性以及长循环性能。然而，目前纯电动汽车的续航里程还普遍不足，基本都在600Km以内，不能满足消费者的长续航里程需求。而传统燃油车对环境的不友好，以及国内碳配额、碳积分等政策的推行使得各汽车厂商在减排、节能方面加快开发。虽然将锂二次电池应用于传统燃油车，可提高汽车的续航里程，同时可回收汽车制动时能量，怠速行驶采用电池驱动，可大量降低碳排放，但汽车启动及行驶过程中制动时会产生大功率的充放电，这种瞬间的充放电倍率可达20～60C，而目前动力电池的功率特性普遍不佳，基本只能满足2C以内的充放电，因此亟待开发出高功率的动力电池。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出电解液及锂离子电池和车辆。将该电解液用于电池中可以显著提高电池的倍率性能和循环寿命，尤其是电池在高充放电倍率下的循环性能，使电池具有更长的使用寿命。
根据本发明的第一个方面，本发明提出了一种电解液。根据本发明的实施例，该电解液包括：锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包含如式(I)所示胺基环硼酸酯化合物，
Figure BDA0002700360290000021
其中，R1、R2、R3的可选范围分别独立地为氟取代或未取代的C1～C20烷基、氟取代或未取代的C1～C20烯基、氟取代或未取代的C1～C20炔基、氟取代或未取代的芳基、氟取代或未取代磺酰基，且R1、R2和R3中至少之一为氟取代或未取代磺酰基。
发明人发现，在电解液中添加如式(I)所示的胺基环硼酸酯化合物作为添加剂时，胺基环硼酸酯化合物可在电池正负极形成薄且稳定的界面膜，降低成膜阻抗，其中，成膜成分含有的硼具有空电子轨道，可提高Li+在SEI膜内的迁移速率，提升倍率性能；同时该化合物中氮含有孤电子对，可络合正极溶出金属离子，抑制溶出金属离子对负极SEI膜的破坏，改善循环寿命；进一步地，在式(I)所示的胺基环硼酸酯化合物中引入磺酰基可进一步使化合物的HOMO值升高、LUMO值降低，从而更易于在正负极表面形成界面膜，且反应产物(亚)硫酸盐或(亚)磺酸盐更稳定，对提高正负极界面膜稳定性，提升循环性能的效果更为显著。由此，将具有本发明上述组成的电解液用于电池中可以显著提高电池的倍率性能和循环寿命，尤其是电池在高充放电倍率下的循环性能，使电池具有更长的使用寿命，有效解决了现有的动力电池难以适应汽车启动及行驶过程中制动产生的大功率充放电的问题。
另外，根据本发明上述实施例的电解液还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述胺基环硼酸酯化合物包括以下几种化合物中的至少之一：
Figure BDA0002700360290000022
Figure BDA0002700360290000031
在本发明的一些实施例中，所述胺基环硼酸酯化合物在所述电解液中的质量百分含量为0.05～10wt％。
在本发明的一些实施例中，所述添加剂进一步包括：选自碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯、丙烯磺酸内酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸乙烯酯、丙基磷酸酐、马来酸酐、柠康酸酐、丁二酸酐、三(三甲基硅烷)硼酸酯、三烯丙基磷酸酯、三炔丙基磷酸酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯中的至少之一。
在本发明的一些实施例中，所述电解液至少满足以下条件之一：所述锂盐为选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲基磺酸锂、双乙二酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、二氟磷酸锂和二氟草酸磷酸锂中的至少之一；所述有机溶剂为选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、γ-丁内酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯和丁酸丙酯中的至少之一；所述锂盐在所述电解液中的浓度为0.01～3mol/L。
根据本发明的第二个方面，本发明提出了一种锂离子电池。根据本发明的实施例，该锂离子电池包括上述电解液。相对于现有技术，该电池具有较好的倍率性能和循环性能，即便在高倍率放电条件下也能获得较高的容量保持率，且使用寿命长，能够有效解决现有动力电池难以适应汽车启动及行驶过程中制动产生的大功率充放电的问题，在电动车辆领域具有广阔的应用前景。
在本发明的一些实施例中，所述锂离子电池包括：正极片、负极片、隔离膜、上述电解液和壳体，所述正极片包括正极集流体和设在所述正极集流体上的正极活性材料层；所述负极片包括负极集流体和设在所述负极集流体上的负极活性材料层；所述隔膜设在所述正极片和所述负极片之间；所述壳体用于容纳并封装所述正极片、所述负极片、所述隔离膜和所述电解液。
在本发明的一些实施例中，所述正极活性材料为选自LiCoO2、LiMn2O4、LiMnO2、Li2MnO4、LiFePO4、Li1+aMn1-xMxO2、LiCo1-xMxO2、LiFe1-xMxPO4、LiMn2-yMyO4和Li2Mn1-xO4中的至少之一，M为选自Ni、Co、Mn、Al、Cr、Mg、Zr、Mo、V、Ti、B、F和Y中的至少之一，0≤a<0.2，0≤x≤1，0≤y≤1。
在本发明的一些实施例中，所述负极活性材料为选自天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳、钛酸锂、硅、硅氧和硅碳合金中的至少之一。
根据本发明的第三个方面，本发明提出了一种车辆。根据本发明的实施例，该车辆包括上述锂离子电池。现对于现有技术，该车辆不仅续航能力更稳定，而且具有较长的使用寿命。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
根据本发明的第一个方面，本发明提出了一种电解液。根据本发明的实施例，该电解液包括：锂盐、有机溶剂和添加剂，添加剂包含如式(I)所示胺基环硼酸酯化合物，
Figure BDA0002700360290000041
其中，R1、R2、R3的可选范围分别独立地为氟取代或未取代的C1～C20烷基、氟取代或未取代的C1～C20烯基、氟取代或未取代的C1～C20炔基、氟取代或未取代的芳基、氟取代或未取代磺酰基，且R1、R2和R3中至少之一为氟取代或未取代磺酰基。将该电解液用于电池中可以显著提高电池的倍率性能和循环寿命，尤其是电池在高充放电倍率下的循环性能，使电池具有更长的使用寿命，有效解决了现有的动力电池难以适应汽车启动及行驶过程中制动产生的大功率充放电的问题。
下面对本发明上述实施例的电解液进行详细描述。
发明人发现，在电解液中添加如式(I)所示的胺基环硼酸酯化合物作为添加剂时，胺基环硼酸酯化合物可在电池正负极形成薄且稳定的界面膜，降低成膜阻抗，其中，成膜成分含有的硼具有空电子轨道，可提高Li+在SEI膜内的迁移速率，提升倍率性能；同时该化合物中氮含有孤电子对，可络合正极溶出金属离子，抑制溶出金属离子对负极SEI膜的破坏，改善循环寿命；进一步地，在式(I)所示的胺基环硼酸酯化合物中引入磺酰基可进一步使化合物的HOMO值升高、LUMO值降低，从而更易于在正负极表面形成界面膜，且反应产物(亚)硫酸盐或(亚)磺酸盐更稳定，对提高正负极界面膜稳定性，提升循环性能的效果更为显著。由此可以显著提高电池的倍率性能和循环寿命，尤其是电池在高充放电倍率下的循环性能。
根据本发明的一个具体实施例，胺基环硼酸酯化合物包括以下6种化合物中的至少之一：
Figure BDA0002700360290000051
Figure BDA0002700360290000061
发明人发现，将上述6中化合物中的至少之一添加到电解液中，可以更显著地提高电池在高充放电倍率下的循环性能，使其具有较高的容量保持率，由此可以进一步提高电池的使用寿命。
根据本发明的再一个具体实施例，胺基环硼酸酯化合物在电解液中的质量百分含量可以为0.05～10wt％，例如可以为0.05wt％、0.1wt％、0.5wt％、1wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、3.5wt％、4wt％、4.5wt％、5wt％、5.5wt％、6wt％、6.5wt％、7wt％、7.5wt％、8wt％、8.5wt％、9wt％、9.5wt％或10wt％等，发明人发现，若胺基环硼酸酯化合物的用量过少，对改善电池倍率性能和循环性能的效果并不明显，而若胺基环硼酸酯化合物的用量过多，又会导致电解液粘度过大，显著降低锂盐的解离能力，从而使电导率降低，电池倍率性能明显下降。本发明中通过控制胺基环硼酸酯化合物在电解液中的质量浓度为上述范围，可以显著提高电池的倍率性能和循环寿命，使在高放电倍率下仍然具有较高的容量保持率。
根据本发明的又一个具体实施例，添加剂可以进一步包括：选自碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1,3-丙磺酸内酯(PS)、1,4-丁磺酸内酯(BS)、硫酸乙烯酯(DTD)、硫酸丙烯酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯(MMDS)、丙烯磺酸内酯(PES)、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸乙烯酯、丙基磷酸酐(T3P)、马来酸酐(MA)、柠康酸酐、丁二酸酐(SA)、三(三甲基硅烷)硼酸酯(TMSB)、三烯丙基磷酸酯、三炔丙基磷酸酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯(TMSP)和三(三甲基硅烷)亚磷酸酯(TMSPi)中的至少之一。由此，可以进一步提升电池的综合性能。
根据本发明的又一个具体实施例，本发明的电解液中锂盐的种类并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如，锂盐可以为选自六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、三氟甲基磺酸锂、双乙二酸硼酸锂(LiBOB)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)和二氟草酸磷酸锂中的至少之一。进一步地，锂盐在电解液中的浓度为0.01～3mol/L，例如可以为0.1mol/L、0.5mol/L、1.0mol/L、1.2mol/L、1.5mol/L、2mol/L、2.5mol/L或3mol/L。发明人发现，若锂盐浓度太低，电导率低，电池不能正常充放电；而若锂盐浓度太高，电解液粘度又较大，同样会导致电导率降低，本发明中通过选用上述锂盐和锂盐浓度可使电解液具有较高的电导率，从而更有利于改善电池的倍率性能。
根据本发明的又一个具体实施例，本发明的电解液中有机溶剂的种类并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如，有机溶剂可以为选自碳酸乙烯酯(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)、γ-丁内酯(GBL)、乙酸甲酯(EM)、乙酸乙酯(EA)、乙酸丙酯(EP)、乙酸丁酯(EB)、丙酸甲酯(PA)、丙酸乙酯(PE)、丙酸丙酯(PP)、丙酸丁酯(PB)、丁酸甲酯(BA)、丁酸乙酯(BE)和丁酸丙酯(BP)中的至少之一。发明人发现，将上述锂盐、有机溶剂、添加剂搭配环胺基环硼酸酯化合物配制电解液可以获得更好的电池性能。
综上所述，发明人发现，在电解液中添加如式(I)所示的胺基环硼酸酯化合物作为添加剂时，胺基环硼酸酯化合物可在电池正负极形成薄且稳定的界面膜，降低成膜阻抗，其中，成膜成分含有的硼具有空电子轨道，可提高Li+在SEI膜内的迁移速率，提升倍率性能；同时该化合物中氮含有孤电子对，可络合正极溶出金属离子，抑制溶出金属离子对负极SEI膜的破坏，改善循环寿命；进一步地，在式(I)所示的胺基环硼酸酯化合物中引入磺酰基可进一步使化合物的HOMO值升高、LUMO值降低，从而更易于在正负极表面形成界面膜，且反应产物(亚)硫酸盐或(亚)磺酸盐更稳定，对提高正负极界面膜稳定性，提升循环性能的效果更为显著。由此，将具有本发明上述组成的电解液用于电池中可以显著提高电池的倍率性能和循环寿命，尤其是电池在高充放电倍率下的循环性能，使电池具有更长的使用寿命，有效解决了现有的动力电池难以适应汽车启动及行驶过程中制动产生的大功率充放电的问题。
根据本发明的第二个方面，本发明提出了一种锂离子电池。根据本发明的实施例，该锂离子电池包括上述电解液。相对于现有技术，该电池具有较好的倍率性能和循环性能，即便在高倍率放电条件下也能获得较高的容量保持率，且使用寿命长，能够有效解决现有动力电池难以适应汽车启动及行驶过程中制动产生的大功率充放电的问题，在电动车辆领域具有广阔的应用前景。需要说明的是，针对上述电解液所述描述的特征及效果同样适用于该锂离子电池，此处不再一一赘述。
根据本发明的一个具体实施例，锂离子电池可以包括：正极片、负极片、隔离膜、上述电解液和壳体，正极片包括正极集流体和设在正极集流体上的正极活性材料层；负极片包括负极集流体和设在负极集流体上的负极活性材料层；隔膜设在正极片和负极片之间；壳体用于容纳并封装正极片、负极片、隔离膜和电解液。其中，该壳体可以为硬质壳体或软质壳体，硬质壳体可以为铝合金壳体、不锈钢壳体或塑料壳体，软质壳体可以为铝塑膜壳体。
根据本发明的再一个具体实施例，正极活性材料可以为锂的过渡金属氧化物，其中，锂的过渡金属氧化物可以为选自LiCoO2、LiMn2O4、LiMnO2、Li2MnO4、LiFePO4、Li1+aMn1- xMxO2、LiCo1-xMxO2、LiFe1-xMxPO4、LiMn2-yMyO4和Li2Mn1-xO4中的至少之一，M为选自Ni、Co、Mn、Al、Cr、Mg、Zr、Mo、V、Ti、B、F和Y中的至少之一，0≤a<0.2，0≤x≤1，0≤y≤1。由此可以进一步有利于提高电池的容量、结构稳定性和循环性能等。
根据本发明的又一个具体实施例，负极活性材料可以为选自天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳、钛酸锂、硅、硅氧和硅碳合金中的至少之一。
根据本发明的第三个方面，本发明提出了一种车辆。根据本发明的实施例，该车辆包括上述锂离子电池。现对于现有技术，该车辆不仅续航能力更稳定，而且具有较长的使用寿命。需要说明的是，针对上述电解液和锂离子电池所描述的特征及效果同样适用于该车辆，此处不再一一赘述。另外，该车辆的类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如，该车辆可以为纯电动汽车等。
下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
利用电解液组装锂离子二次电池并对电池性能进行测试，一般方法如下：
正极片的制备：将正极活性材料镍钴锰酸锂(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)、导电剂Super-P、碳纳米管CNT、粘接剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按质量比90:4:1:5溶于溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)中混合均匀制成正极浆料，正极浆料中固含量为65wt％。之后将正极浆料均匀涂布在集流体铝箔上，随后在110℃下烘干后进行冷压、切边、裁片、分条，之后在110℃真空条件下干燥4h，焊接极耳，制成锂离子二次电池的正极片。
负极片的制备：将负极活性材料人造石墨、导电剂Super-P、增稠剂CMC、粘接剂丁苯橡胶(SBR)按质量比96：1.5:1:1.5溶于溶剂去离子水中混合均匀制成负极浆料，负极浆料中固含量为50wt％。之后将负极浆料均匀涂布在集流体铜箔的正反两面上，随后在110℃下烘干后进行冷压、切边、裁片、分条，之后在110℃真空条件下干燥4h，焊接极耳，制成锂离子二次电池的负极片。
解液的制备：在充满氩气的手套箱中，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)等以一定质量比混合，作为非水有机溶剂。向非水有机溶剂中加入锂盐，然后向其中加入添加剂胺基环硼酸酯化合物，混合均匀后，即为所述电解液。
电池的制备：将正极片、锂电池隔离膜、负极片按顺序叠好，使锂电池隔离膜处于正、负极片之间起到隔离的作用，然后卷绕得到裸电芯；将裸电芯置于外包装箔中，将上述制备好的电解液注入到干燥后的电池中，经过真空封装、静置、化成、老化等工序，获得锂离子二次电池。
电池性能测试
循环性能测试：分别在25℃和45℃恒温箱中以3C/3C的倍率对电池进行充放电循环测试，计算容量保持率，容量保持率＝N次的放电容量/首次放电容量×100％。
倍率性能测试：先将电池在常温状态下以1C倍率横流恒压充电至上限电压，再以0.33C倍率将电池恒流放电至下限电压，记为初始容量；再分别以1C倍率将电池横流恒压充电至上限电压，以10C/20C/30C/40C倍率将电池恒流放电至下限电压，记录不同倍率放电容量，计算不同倍率放电容量保持率，容量保持率＝不同倍率下放电容量/初始容量×100％。
分别采用表1中所述的电解液和上述制备电池的方法组装电池，并采用上述电池性能测试方法对电池进行测试。
其中，实施例1～17和对比例1～5的区别在于电解液的组成不同，详见表1所示，电池性能测试结果详见表2。
表1实施例和对比例的电解液组分
Figure BDA0002700360290000091
Figure BDA0002700360290000101
Figure BDA0002700360290000111
其中，表1中有机溶剂的比例为质量份数比，添加剂百分含量是指占最终电解液中的质量百分含量，锂盐的摩尔浓度是指在最终电解液中的摩尔浓度，“M”指的是mol/L。
表2实施例和对比例的电池性能测试结果
Figure BDA0002700360290000112
Figure BDA0002700360290000121
结果与结论：
由表2的测试结果可得知，实施例1～9与对比例1相比，实施例10～12与对比例2相比，实施例13～15与对比例3相比，实施例16与对比例4相比，实施例17与对比例5相比，本申请的实施例中加入的胺基环硼酸酯化合物添加剂，锂离子电池的25℃和45℃循环的容量保持率显著提高，高倍率放电容量保持率明显提高，可见能提升倍率性能和循环寿命。通过进一步对溶剂体系和锂盐组合优化，倍率性能也有改善。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电解液，其特征在于，包括：锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包含如式(I)所示胺基环硼酸酯化合物，
Figure FDA0002700360280000011
其中，R1、R2、R3的可选范围分别独立地为氟取代或未取代的C1～C20烷基、氟取代或未取代的C1～C20烯基、氟取代或未取代的C1～C20炔基、氟取代或未取代的芳基、氟取代或未取代磺酰基，且R1、R2和R3中至少之一为氟取代或未取代磺酰基。
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述胺基环硼酸酯化合物包括以下几种化合物中的至少之一：
Figure FDA0002700360280000012
3.根据权利要求1或2所述的电解液，其特征在于，所述胺基环硼酸酯化合物在所述电解液中的质量百分含量为0.05～10wt％。
4.根据权利要求3所述的电解液，其特征在于，所述添加剂进一步包括：选自碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯、丙烯磺酸内酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸乙烯酯、丙基磷酸酐、马来酸酐、柠康酸酐、丁二酸酐、三(三甲基硅烷)硼酸酯、三烯丙基磷酸酯、三炔丙基磷酸酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯中的至少之一。
5.根据权利要求1或4所述的电解液，其特征在于，至少满足以下条件之一：
所述锂盐为选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲基磺酸锂、双乙二酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、二氟磷酸锂和二氟草酸磷酸锂中的至少之一；
所述有机溶剂为选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、γ-丁内酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯和丁酸丙酯中的至少之一；
所述锂盐在所述电解液中的浓度为0.01～3mol/L。
6.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求1～5中任一项所述的电解液。
7.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，包括：
正极片，所述正极片包括正极集流体和设在所述正极集流体上的正极活性材料层；
负极片，所述负极片包括负极集流体和设在所述负极集流体上的负极活性材料层；
隔离膜，所述隔膜设在所述正极片和所述负极片之间；
权利要求1～5中任一项所述的电解液；
壳体，所述壳体用于容纳并封装所述正极片、所述负极片、所述隔离膜和所述电解液。
8.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，所述正极活性材料为选自LiCoO2、LiMn2O4、LiMnO2、Li2MnO4、LiFePO4、Li1+aMn1-xMxO2、LiCo1-xMxO2、LiFe1-xMxPO4、LiMn2-yMyO4和Li2Mn1-xO4中的至少之一，M为选自Ni、Co、Mn、Al、Cr、Mg、Zr、Mo、V、Ti、B、F和Y中的至少之一，0≤a<0.2，0≤x≤1，0≤y≤1。
9.根据权利要求7或8所述的电池，其特征在于，所述负极活性材料为选自天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳、钛酸锂、硅、硅氧和硅碳合金中的至少之一。
10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求6～9中任一项所述的电池。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112701353A (zh) * 2021-01-04 2021-04-23 昆山宝创新能源科技有限公司 电解液及其应用
CN116323628A (zh) * 2021-07-14 2023-06-23 东和新能源有限公司 新型化合物、包含该新型化合物的二次电池用电解液和包含该电解液的二次电池

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101673854A (zh) * 2008-09-08 2010-03-17 Nec东金株式会社 锂离子二次电池
CN103187589A (zh) * 2011-12-27 2013-07-03 黄炳照 锂离子电池及其制造方法
CN105406121A (zh) * 2015-12-16 2016-03-16 东莞市杉杉电池材料有限公司 一种匹配硅碳负极锂离子电池电解液及硅碳负极锂离子电池
KR20160078071A (ko) * 2014-12-24 2016-07-04 솔브레인 주식회사 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
CN106099171A (zh) * 2016-07-13 2016-11-09 东莞市凯欣电池材料有限公司 一种锂离子动力电池电解液及锂离子动力电池
JP2017168375A (ja) * 2016-03-17 2017-09-21 株式会社Ｇｓユアサ 非水電解液二次電池用非水電解液、非水電解液二次電池、及び非水電解液二次電池の製造方法
CN110556578A (zh) * 2019-09-06 2019-12-10 中国科学院福建物质结构研究所 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
EP3584872A1 (en) * 2017-02-16 2019-12-25 Mitsubishi Chemical Corporation Nonaqueous electrolytic solution and power storage device
CN111244549A (zh) * 2020-03-09 2020-06-05 珠海冠宇电池有限公司 一种电解液及其制备方法和应用

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101673854A (zh) * 2008-09-08 2010-03-17 Nec东金株式会社 锂离子二次电池
CN103187589A (zh) * 2011-12-27 2013-07-03 黄炳照 锂离子电池及其制造方法
KR20160078071A (ko) * 2014-12-24 2016-07-04 솔브레인 주식회사 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
CN105406121A (zh) * 2015-12-16 2016-03-16 东莞市杉杉电池材料有限公司 一种匹配硅碳负极锂离子电池电解液及硅碳负极锂离子电池
JP2017168375A (ja) * 2016-03-17 2017-09-21 株式会社Ｇｓユアサ 非水電解液二次電池用非水電解液、非水電解液二次電池、及び非水電解液二次電池の製造方法
CN106099171A (zh) * 2016-07-13 2016-11-09 东莞市凯欣电池材料有限公司 一种锂离子动力电池电解液及锂离子动力电池
EP3584872A1 (en) * 2017-02-16 2019-12-25 Mitsubishi Chemical Corporation Nonaqueous electrolytic solution and power storage device
CN110556578A (zh) * 2019-09-06 2019-12-10 中国科学院福建物质结构研究所 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
CN111244549A (zh) * 2020-03-09 2020-06-05 珠海冠宇电池有限公司 一种电解液及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
REDDY, V. PRAKASH等: "Boron based fluoride anion receptors: Electrochemical and sensory applications", 《JOURNAL OF ORGANOMETALLIC CHEMISTRY》 *
任岩，文焱等: "锂离子电池高电压电解液的研究现状", 《化学通报》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112701353A (zh) * 2021-01-04 2021-04-23 昆山宝创新能源科技有限公司 电解液及其应用
CN116323628A (zh) * 2021-07-14 2023-06-23 东和新能源有限公司 新型化合物、包含该新型化合物的二次电池用电解液和包含该电解液的二次电池
CN116323628B (zh) * 2021-07-14 2024-04-02 东和新能源有限公司 化合物、包含该化合物的二次电池用电解液和包含该电解液的二次电池

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