CN112259790A - 一种含fsi-和tfsi-双阴离子高浓度电解液及其应用 - Google Patents

一种含fsi-和tfsi-双阴离子高浓度电解液及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双阴离子高浓度电解液，其包含双氟磺酰亚胺(FSI‑)和双三氟甲烷磺酰亚胺(TFSI‑)。进一步的，所述电解液包括低粘度有机溶剂、锂盐、阻燃剂；所述阻燃剂为离子塑性晶体和/或离子液体，所述电解液中同时具备FSI‑和TFSI‑阴离子。本发明的电解液可以有效抑制正极集流体铝箔的腐蚀和锂枝晶的形成，同时FSI‑和TFSI‑双阴离子可以协同作用于正极和负极，从而有效提高电池循环性能。本发明电解液的特点还在于：高浓度锂盐的溶剂化效应和阻燃剂的加入，可以显著提高电解液的阻燃性能和耐高压性能；有机溶剂的加入可以降低电解液的黏度，提高浸润性和离子电导率。本发明电解液适用于普通锂离子电池和以锂金属为负极的高压锂电池。

Description

一种含FSI-和TFSI-双阴离子高浓度电解液及其应用
技术领域
本发明涉及一种电解液，具体涉及一种含FSI-和TFSI-双阴离子高浓度电解液及相应的锂电池，属于锂电池技术领域。
背景技术
随着现代新能源汽车的迅猛发展，人们对于动力电池的能量密度和安全性提出了越来越高的要求。按照国家动力电池技术路线图的规划，2020年锂离子电池的单体能量密度目标为350Wh/kg，而目前最成熟的以LiCoO2为正极和石墨为负极所组装的锂离子电池也只能实现250Wh/kg左右的能量密度，因此研究和发展高能量密度和高安全性的动力电池迫在眉睫。
作为提高电池能量密度的一个重要方向，就是发展高电压锂金属电池。锂金属具有最低的电化学电位(-3.04V vs.标准氢电极)和高的理论克容量(3860mAh/g)，因此以锂金属为负极和高镍三元材料为正极所组装的二次电池具有比目前任何锂离子二次电池更高的理论能量密度，然而锂枝晶生长和电解液易燃及高压易分解等问题仍然严重影响了高电压锂金属电池的安全性，阻碍了高压锂金属电池的发展和应用。目前越来越多的学者投入到高电压锂金属电池电解液的研究当中，比如将高浓度的锂盐加入到有机溶剂或者离子液体中，导致阳离子和阴离子/溶剂之间的相互作用增强，自由态溶剂分子的含量降低，可以增加电解液的耐高压性，抑制铝集流体腐蚀和锂枝晶生长，甚至可以起到阻燃的效果，因此在高能量密度电池研究和应用中具有非常广阔的前景。但是随着锂盐浓度的增加，电解液的成本和黏度会大大提高，导致浸润性和电导率的下降，一方面也限制了高浓度电解液的发展和应用。
现有技术大多是将高浓度单阴离子型锂盐(LiFSI或LiTFSI)加入到有机溶剂当中，虽然可以相对提高电解液的阻燃性，但是体系溶剂全部为易燃的有机溶剂，电解液仍然具有一定可燃性。同时单阴离子型体系库伦效率下降很快，往往需要很高的浓度(整体或者局部浓度>4mol/L)才能获得较好的电池性能。也有部分研究关于高浓度锂盐加入到离子液体当中，但是离子液体本身黏度较大，随着锂盐浓度的增加，电解液体系黏度增大，大大降低了电导率和浸润性。
发明内容
本发明旨在提供一种含FSI-和TFSI-双阴离子高浓度电解液，以解决现有技术中的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种含FSI-和TFSI-双阴离子高浓度电解液，其包括低粘度有机溶剂、锂盐和阻燃剂；所述阻燃剂包括离子塑性晶体和/或离子液体，且所述电解液中同时具备FSI-和TFSI-阴离子，且所述电解液内锂盐的总摩尔浓度在2mol/L以上。
优选的技术方案中，所述锂盐可以选自但不限于双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)、六氟磷酸锂(LiPF6)、高氯酸锂(LiClO4)、四氟硼酸锂(LiBF4)、双草酸硼酸锂(LiBOB)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、二氟磷酸锂(LiPF2O2)、4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑锂(LiDTI)中的任意一种或者多种的任意组合。
优选的技术方案中，所述电解液内锂盐的摩尔浓度为2～6mol/L。
优选的技术方案中，所述阻燃剂的结构通式为A+[B]-,式中阴离子[B]-为FSI-或TFSI-中的一种或者两种，阳离子A+选自式(1)～式(7)中的任意一种或者多种的任意组合：
Figure BDA0002138613840000021
式中R1、R2、R3、R4相同或者不同，并可以任意的选自取代或者不取代的C1-C20的烷基、烷氧基、芳香氧基、杂环氧基、氨基、杂环硫基、杂环二硫基、杂环三硫基、芳香基、氰基、硝基、醚氧基、卤素。
进一步优选的技术方案中，R1、R2、R3、R4相同或者不同，并任意选自取代或者不取代的甲基、乙基、丙基、丁基、乙烯基、烯丙基、丁烯基、亚乙烯基、苯基、苯甲基或苄基。
优选的技术方案中，所述有机溶剂可以选自但不限于碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙烯酯、卤代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、环丁内酯、溴环丁内酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸丁烯酯、亚硫酸二甲酯、亚硫酸二乙酯、二甲亚砜中的任意一种或者多种的任意组合。
优选的技术方案中，所述阻燃剂的含量为溶剂总质量的10％～90％。
优选的技术方案中，所述有机溶剂的含量为溶剂总质量的10％～90％。
本发明的一个较为优选的技术方案中，所述锂电池用双阴离子型电解液包括按照质量百分比计算的如下组分：
有机溶剂5-60％；
锂盐35-65％；
阻燃剂5-60％。
本发明实施例提供的含FSI-和TFSI-双阴离子高浓度电解液可以有效抑制正极集流体铝箔的腐蚀和锂枝晶的形成，同时FSI-和TFSI-双阴离子可以协同作用于正极和负极，从而有效提高电池循环性能。本发明含FSI-和TFSI-双阴离子高浓度电解液的特点还在于：其一，高浓度锂盐的溶剂化效应和阻燃剂的加入，可以显著提高电解液的阻燃性能和耐高压性能；其二，有机溶剂的加入可以降低电解液的黏度，提高浸润性和离子电导率。本发明的含FSI-和TFSI-双阴离子高浓度电解液适用于普通锂离子电池和以锂金属为负极的高压锂电池。
本发明的另一目的在于提供一种所述的含FSI-和TFSI-双阴离子高浓度电解液在制备锂电池或者锂半电池中的应用。
本发明的又一目的在于提供一种锂电池，包含电芯和电解液，其中所述电解液为所述的锂电池用双阴离子型电解液，所述电芯包括正极、负极和隔膜。
优选的技术方案中，所述正极的正极活性材料可以选自但不限于磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、三元正极材料的任意一种或者多种的任意组合。
优选的技术方案中，所述负极的负极活性材料可以选自但不限于锂金属材料和石墨类碳材料的任意一种或者两种的任意组合。
优选的技术方案中，所述隔膜可以选自但不限于玻璃纤维素膜、纤维素膜和多孔聚烯烃化合物膜中的任意一种或多种的组合。
总之，采用上述方案后，使得本发明与现有技术相比较，至少具有以下突出的优点和效果：本发明的含FSI-和TFSI-双阴离子高浓度电解液在保持高浓度电解液本身的具有抑制铝箔腐蚀、耐高压和抑制锂枝晶特性下，同时通过FSI-和TFSI-双阴离子协同作用，可以进一步提高电池循环性能，并使之具有耐高压高安全性等特点，同时，本发明的含FSI-和TFSI-双阴离子高浓度电解液通过加入阻燃剂，还可有效提高电解液的阻燃性能和电化学窗口，以及，通过加入低浓度有机溶剂，还可显著降低电解液的黏度，提高其浸润性和离子电导率。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为实施例1组装的磷酸铁锂半电池在25℃和0.5C倍率下的循环性能。
图2为实施例2组装的Li/SS半电池在室温10mV/s扫速下的CV曲线。
图3为实施例2组装的磷酸铁锂半电池在25℃和0.5C倍率下的循环性能。
图4为实施例2组装的磷酸铁锂半电池在25℃和0.5C倍率下的充放电曲线。
图5为对比例1组装的磷酸铁锂半电池在25℃和0.5C倍率下的放电比容量，与实施例1对比。
图6为对比例2组装的磷酸铁锂半电池在25℃和0.5C倍率下的库伦效率，与实施例1对比。
图7为对比例3组装的磷酸铁锂半电池在25℃和0.5C倍率下的库伦效率，与实施例2对比。
图8为对比例4组装的磷酸铁锂半电池在25℃和0.5C倍率下的库伦效率，与实施例2对比。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本发明实施例提供了一种含FSI-和TFSI-双阴离子高浓度电解液，其包括低粘度有机溶剂、锂盐、阻燃剂；所述阻燃剂为离子塑性晶体和/或离子液体，且所述电解液中同时具备FSI-和TFSI-阴离子，以及，所述电解液内锂盐的总摩尔浓度在2mol/L以上。
本发明含FSI-和TFSI-双阴离子高浓度电解液采用高浓度锂盐、阻燃剂和低粘度有机溶剂三元体系，相比于低浓度三元体系可以有效抑制正极集流体铝箔的腐蚀和负极锂枝晶的生长。同时，本发明人经长期研究也发现，当体系只含有FSI-或TFSI-一种阴离子的高浓度单阴离子型电解液，这种单阴离子型体系库伦效率下降很快，往往需要很高的浓度(整体或者局部浓度>4mol/L)才能获得较好的电池循环性能。本发明中含FSI-和TFSI-双阴离子高浓度电解液中同时含FSI-和TFSI-双阴离子可以协同作用，相比于相同配比甚至较高浓度下单阴离子型电解液可以有效提高电池循环性能。
由于有机溶剂具有一定的可燃性，本发明通过加入离子液体和有机离子塑晶作为阻燃剂，可以大大增加高浓度电解液的阻燃性能和电化学窗口。而离子液体和有机离子塑晶的黏度较大，降低了电解液的离子电导率和浸润性。本发明通过低粘度有机溶剂与离子液体和有机离子塑晶配合加入，可以大大降低电解液的黏度，提高其浸润性和离子电导率，从而提高电池的循环性能。另一方面，离子液体或者有机离子塑晶对于高浓度锂盐的溶解能力有限，本发明中加入有机溶剂，有助于溶解更多的锂盐，从而可以有效提高电解液的锂盐浓度，进而提高电池性能。
以下结合附图及若干实施例对本发明的技术方案作进一步的解释说明。
实施例1
一、有机离子塑晶(OIPC)的制备
250mL单口圆底烧瓶中先加入10.99g双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)和30mL去离子水，持续搅拌溶解。烧杯中加入9.5g N-甲基-N-乙基溴化吡咯烷([C2mpyr]Br)和45mL二氯甲烷，搅拌至完全溶解后滴加入圆底烧瓶中，滴加完毕后常温搅拌反应24小时。
反应完毕后反复用去离子水萃取洗涤反应液，直到洗涤后的水相溶液滴加硝酸银水溶液无明显白色沉淀析出时判断为洗涤干净，留下油相溶液100℃减压干燥2天，得到产物塑晶[C2mpyr][FSI]。
二、电解液的制备
在保护气氛条件下(H2O<1ppm)，将有机溶剂DMC(碳酸二甲酯)与阻燃剂塑晶[C2mpyr][FSI]按质量比1:1混合溶解均匀，加入电解液总质量50％的LiTFSI，充分搅拌溶解均匀至电解液澄清透明，得到浓度为2.7mol/L的高浓度双阴离子型电解液。
三、锂电池的制备和性能测试
在充满氩气的手套箱中，以磷酸铁锂为正极材料，纯锂金属为负极材料，纤维素膜为隔膜，加入上述电解液组装2025纽扣电池，测试电压范围为2.5～4.2V，测试电池在25℃，0.5C倍率下的循环性能，结果如图1所示。图1为加入50wt％LiTFSI电解液组装的磷酸铁锂半电池在25℃和0.5C倍率下的循环性能。
实施例2
与实施例1的工艺相同，不同之处在于加入电解液总质量60％的双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)，得到浓度为3.5mol/L的高浓度双阴离子型电解液。组装Li/SS半电池测试室温下电解液的循环伏安(CV)曲线，测试电压范围为-1～5V，扫描速度为10mV/s，结果见图2。图2为加入60wt％LiTFSI电解液组装的Li/SS半电池在室温10mV/s扫速下的CV曲线。从图2可以看出该高浓度双阴离子型电解液具有5V较高的电化学稳定窗口，以及在0V左右有明显的对称的金属锂的氧化和还原峰，说明金属锂可以在该电解液中进行可逆的沉积与溶出，该电解液与金属锂具有良好的兼容性。
组装磷酸铁锂半电池，测试电压范围为2.5～4.2V，测试电池在25℃，0.5C倍率下的循环性能，结果见图3和图4。图3为实施例2加入60wt％LiTFSI电解液组装的磷酸铁锂半电池在25℃和0.5C倍率下的循环性能。可以看出，锂盐浓度为3.5mol/L的高浓度双阴离子型电解液组装的磷酸铁锂半电池具有良好的循环性能，随着缓慢的激活过程，电池的放电比容量逐渐增加，电池的首次放电比容量为134.4mAh/g，库伦效率为94.25％，循环100圈后，电池放电比容量可以达到149.7mAh/g，同时，电池具有优异的长循环性能，循环500圈电池容量保持率仍然可以达到80％左右，库伦效率仍保持为99.91％。图4为组装的磷酸铁锂半电池在25℃和0.5C倍率下的充放电曲线。
实施例3～8
这些实施例中提供的锂电池用双阴离子型电解液的组成详见表1，其制备工序与实施例1大致相同。
表1电解液的组成
Figure BDA0002138613840000071
表2电解液的组分用量
Figure BDA0002138613840000072
有机离子塑晶(OIPC)的制备方法与实施例1的工艺大致相同，电解液进行配制时按照表1和表2的方式进行配置，得到不同浓度的含FSI-和TFSI-双阴离子电解液，组装磷酸铁锂半电池，测试电压范围为2.5～4.2V，测试电池在25℃，0.5C倍率下的循环性能。
经实验证实，实施例1-8得到的含FSI-TFSI双阴离子型电解液所组装的电池具有较高的电池库伦效率，可有效提高电池的循环性能。
对比例1
与实施例1的工艺大致相同，不同之处在于本对比例中不加入有机溶剂，阻燃剂塑晶[C2mpyr][FSI]占电解液总质量60％，加入电解液总质量40％的LiTFSI，得到浓度为2.53mol/L的高浓度双阴离子型离子液体电解液。
组装磷酸铁锂半电池，测试电压范围为2.5～4.2V，测试电池在25℃，0.5C倍率下的循环性能，对比实施例1磷酸铁锂半电池放电比容量如图5所示。图5为对比例1加入40wt％LiTFSI高浓度离子液体电解液组装的磷酸铁锂半电池在25℃和0.5C倍率下的放电比容量与实施例1的对比。
与实施例1对比，由于该对比电解液为高浓度锂盐与阻燃剂塑晶形成的离子液体体系，无任何有机溶剂加入，因此体系黏度较大，离子电导率较低，导致所组装的磷酸铁锂半电池放电容量较低，首次放电比容量仅有118.23mAh/g。相比而言，相同锂盐浓度甚至更高浓度下，加入DMC的电解液由于黏度下降，离子电导率上升，导致电池放电比容量显著上升，首次放电比容量可达144mAh/g。
对比例2
与实施例1的工艺大致相同，不同之处在于加入的锂盐类型为LiFSI，电解液体系只有FSI-一种阴离子，LiFSI的加入量为电解液总质量的50％，得到浓度为3.4mol/L的高浓度单阴离子型电解液。组装磷酸铁锂半电池，测试电压范围为2.5～4.2V，测试电池在25℃，0.5C倍率下的循环性能，对比实施例1磷酸铁锂半电池库伦效率如图6所示。图6为对比例1加入50wt％LiFSI高浓度单阴离子型电解液组装的磷酸铁锂半电池在25℃和0.5C倍率下的库伦效率与实施例1的对比。
对比例3
与实施例1的工艺大致相同，不同之处在于加入的锂盐类型为LiFSI，电解液体系只有FSI-一种阴离子，LiFSI的加入量为电解液总质量的60％，得到浓度为4.6mol/L的高浓度单阴离子型电解液。组装磷酸铁锂半电池，测试电压范围为2.5～4.2V，测试电池在25℃，0.5C倍率下的循环性能，对比实施例2磷酸铁锂半电池库伦效率如图7所示。图7为对比例2加入60wt％LiFSI高浓度单阴离子型电解液组装的磷酸铁锂半电池在25℃和0.5C倍率下的库伦效率与实施例2的对比。
结合图6和图7，可以发现，高浓度单阴离子型电解液在相同的质量配比下，相对于实施例2的双阴离子型电解液所组装的电池循环性能较差，库伦效率下降明显。因此，高浓度双阴离子型电解液可以显著增加电池的循环性能。
对比例4
与实施例1的工艺大致相同，不同之处在于加入电解液总质量30％的LiTFSI，得到浓度为1.2mol/L的低浓度双阴离子型电解液，组装磷酸铁锂半电池，测试电压范围为2.5～4.2V，测试电池在25℃，0.5C倍率下的循环性能，对比实施例2磷酸铁锂半电池库伦效率如图8所示。图8为对比例4加入30wt％LiTFSI低浓度双阴离子型电解液组装的磷酸铁锂半电池在25℃和0.5C倍率下的库伦效率与实施例2的对比。与实施例2相比，可以看出，低浓度双阴离子型电解液所组装的电池库伦效率下降明显，循环性能较差，高浓度双阴离子型电解液具有较高的电池库伦效率，可有效提高电池的循环性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种双阴离子锂电池电解液，其特征在于：所述电解液包括有机溶剂、锂盐及阻燃剂；所述阻燃剂包括离子塑性晶体和/或离子液体，所述电解液包含FSI-和TFSI-阴离子，且所述电解液内锂盐的总摩尔浓度在2mol/L以上。
2.根据权利要求1所述的双阴离子锂电池电解液，其特征在于：所述锂盐包括双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)、六氟磷酸锂(LiPF6)、高氯酸锂(LiClO4)、四氟硼酸锂(LiBF4)、双草酸硼酸锂(LiBOB)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、二氟磷酸锂(LiPF2O2)、4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑锂(LiDTI)中的任意一种或者两种以上的任意组合；和/或，所述电解液内锂盐的摩尔浓度在2～6mol/L。
3.根据权利要求1所述的双阴离子锂电池电解液，其特征在于，所述阻燃剂的结构通式为A+[B]-,式中阴离子[B]-为FSI-或TFSI-中的一种或者两种，阳离子A+选自式(1)～式(7)中的任意一种或者两种以上的任意组合：
Figure FDA0002138613830000011
式中R1、R2、R3、R4相同或者不同，并任意选自取代或者不取代的C1-C20的烷基、烷氧基、芳香氧基、杂环氧基、氨基、杂环硫基、杂环二硫基、杂环三硫基、芳香基、氰基、硝基、醚氧基或卤素。
4.根据权利要求1所述的双阴离子锂电池电解液，其特征在于：所述有机溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙烯酯、卤代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、环丁内酯、溴环丁内酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸丁烯酯、亚硫酸二甲酯、亚硫酸二乙酯、二甲亚砜中的任意一种或者两种以上的任意组合。
5.根据权利要求1所述的双阴离子锂电池电解液，其特征在于：所述阻燃剂的含量为溶剂总质量的10％～90％；和/或，所述有机溶剂含量为溶剂总质量的10％～90％。
6.根据权利要求1所述的双阴离子锂电池电解液，其特征在于包括按照质量百分比计算的如下组分：有机溶剂5-60％，锂盐35-65％，阻燃剂5％-60％。
7.权利要求1～6中任意一项所述的双阴离子锂电池电解液在制备锂电池或者锂半电池中的应用。
8.一种锂电池，包含电芯和电解液，其特征在于：所述电解液为权利要求1～6中任意一项所述的双阴离子锂电池电解液，所述电芯包括正极、负极和隔膜。
9.根据权利要求8所述的锂电池，其特征在于：所述正极的正极活性材料包括磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍锰酸锂、三元正极材料的任意一种或者两种以上的任意组合。
10.根据权利要求8所述的锂电池，其特征在于：所述负极的负极活性材料包括锂金属材料和石墨类碳材料的任意一种或者两种的任意组合。
11.根据权利要求8所述的锂电池，其特征在于：所述隔膜包括玻璃纤维素膜、纤维素膜和多孔聚烯烃化合物膜中的任意一种或两种以上的组合。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113937366A (zh) * 2021-10-11 2022-01-14 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） 一种缩短锂储备电池激活时间的方法及应用

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101045806A (zh) * 2007-04-18 2007-10-03 北京科技大学 一种复合型聚合物电解质材料及其制备方法
CN101682083A (zh) * 2007-05-11 2010-03-24 加拿大国家研究委员会 具有宽电位窗口的塑性晶体电解质
US20110206979A1 (en) * 2008-08-29 2011-08-25 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Lithium-ion rechargeable accumulators including an ionic liquid electrolyte
CN103618111A (zh) * 2013-12-13 2014-03-05 东莞市凯欣电池材料有限公司 一种离子液体电解液及含有该电解液的二次锂电池
CN105552430A (zh) * 2016-03-09 2016-05-04 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种电解液以及锂离子电池
CN105655637A (zh) * 2014-10-24 2016-06-08 微宏动力系统（湖州）有限公司 用于锂离子电池的离子液体、其制备方法及锂离子电池电解液
CN108172902A (zh) * 2017-12-26 2018-06-15 深圳先进技术研究院 丙烯酸乙酯类化合物用作电解液添加剂、电解液、基于铝负极的二次电池及其制备方法
CN109004278A (zh) * 2018-08-01 2018-12-14 广东工业大学 一种复合物、制备方法及其在锂电池电解液中的应用
CN110010964A (zh) * 2018-01-04 2019-07-12 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 多孔膜增强的聚合物-塑晶固体电解质膜、其制法与应用

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101045806A (zh) * 2007-04-18 2007-10-03 北京科技大学 一种复合型聚合物电解质材料及其制备方法
CN101682083A (zh) * 2007-05-11 2010-03-24 加拿大国家研究委员会 具有宽电位窗口的塑性晶体电解质
US20110206979A1 (en) * 2008-08-29 2011-08-25 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Lithium-ion rechargeable accumulators including an ionic liquid electrolyte
CN103618111A (zh) * 2013-12-13 2014-03-05 东莞市凯欣电池材料有限公司 一种离子液体电解液及含有该电解液的二次锂电池
CN105655637A (zh) * 2014-10-24 2016-06-08 微宏动力系统（湖州）有限公司 用于锂离子电池的离子液体、其制备方法及锂离子电池电解液
CN105552430A (zh) * 2016-03-09 2016-05-04 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种电解液以及锂离子电池
CN108172902A (zh) * 2017-12-26 2018-06-15 深圳先进技术研究院 丙烯酸乙酯类化合物用作电解液添加剂、电解液、基于铝负极的二次电池及其制备方法
CN110010964A (zh) * 2018-01-04 2019-07-12 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 多孔膜增强的聚合物-塑晶固体电解质膜、其制法与应用
CN109004278A (zh) * 2018-08-01 2018-12-14 广东工业大学 一种复合物、制备方法及其在锂电池电解液中的应用

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113937366A (zh) * 2021-10-11 2022-01-14 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） 一种缩短锂储备电池激活时间的方法及应用
CN113937366B (zh) * 2021-10-11 2023-11-03 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） 一种缩短锂储备电池激活时间的方法及应用

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