CN112448030A - 一种预锂化电解液及预锂化锂离子电池的制备方法 - Google Patents
一种预锂化电解液及预锂化锂离子电池的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112448030A CN112448030A CN201910817784.XA CN201910817784A CN112448030A CN 112448030 A CN112448030 A CN 112448030A CN 201910817784 A CN201910817784 A CN 201910817784A CN 112448030 A CN112448030 A CN 112448030A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lithium
- lithiation
- additive
- electrolyte
- battery
- 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.)
- Pending
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
- H01M10/058—Construction or manufacture
- H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
-
- 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
- H01M2300/0088—Composites
- H01M2300/0091—Composites in the form of mixtures
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明公开了一种预锂化电解液及预锂化锂离子电池的制备方法，包括有机溶剂80wt％、锂盐10wt％、第一添加剂1.0wt％、第二添加剂1.0wt％、第三添加剂0.5wt％、辅助试剂5‑10wt％，将本发明提供的预锂化电解液应用在预锂化电池中工艺简单、易于操作，可改善现有锂离子电池首次库伦效率低的状况，同时提高容量、改善循环性能和电池高温性能，并且可以提高电池的安全性。本发明提供的技术方案将预锂化电解液应用在预锂化电池时，制备的锂离子电池的首次效率高达98％以上，首次可逆容量3400AmH以上，300周后容量保持96％以上，高温储存保持90％以上，循环后极片无析锂。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体是一种预锂化电解液及预锂化锂离子电池的制备方法。
背景技术
近年来随着电子产品以及电动汽车对锂离子电池需求的不断加大，锂离子电池得到了快速发展，同时对电池的高能量密度、高功率的要求也不断提高。而锂离子电池能量密度的提升已经达到或接近现有电极材料的极限值，另外，锂离子电池在首次充放电过程中存在首次容量损失的问题。鉴于此，研究人员提出了锂离子电池的预锂化技术。
锂离子电池主要依靠锂离子在正负极材料间穿梭来实现充放电，来回穿梭的锂离子的数量决定了电池的容量。锂离子电池容量损失的主要来源主要有两个方面，首先是活性锂的损失，主要为SEI的生长、电解液的副发应等损失。其次是极化损失，物理阻抗、电化学阻抗、扩散阻抗等。预锂化就是解决活性锂损失引起的电池容量损失。但长期以来各种预锂化法制备的锂离子电池存在以下问题：高温性能不佳，充电过程中易形成锂枝晶，影响电池的安全性能。
发明内容
本发明为克服上述情况不足，旨在提供一种能解决上述问题的技术方案。
一种预锂化电解液，包括有机溶剂80wt％、锂盐10wt％、第一添加剂1.0wt％、第二添加剂1.0wt％、第三添加剂0.5wt％、辅助试剂5-10wt％；
第一添加剂的结构式为：
其中，M+为Na+、K+、Rb+、Cs+、Fr+中一种或多种；
第二添加剂的结构式为：
其中，Xn+为Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+、Fr+中一种或多种；
第三添加剂的结构式为：
其中，R1、R2为碳原子为0-5个烷烃。
进一步的，有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯外，还包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、1,3-二氧戊环、γ-丁内酯、乙二醇二甲醚、丙酸丙酯、丙酸乙酯中的一种或多种。
进一步的，锂盐为双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟代磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂中的两种或多种的混合物。
进一步的，辅助试剂为碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1,3－丙烯磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、五氟烷氧基环三磷腈、 1,1,2,2-四氟乙基、2,2,3,3-四氟丙基醚重中的两种或多种。
一种预锂化锂离子电池的制备方法，采用以上所述的预锂化电解液，包括以下步骤：
(1)取负极片并于负极片的表面涂刷纳米锂粉，得到预锂化负极片；
(2)取正极片、隔膜、以及步骤(1)中的预锂化负极片卷绕得到电芯；
(3)将步骤(2)中的电芯经过入壳、滚槽得到待锂化电池。
(3)想步骤(3)中得到的待锂化电池加入预锂化点解液，经过封装、化成得到预锂化锂离子电池。
进一步的，步骤(1)中加入纳米锂粉的质量为负极片中硅炭质量的5-10％。
进一步的，步骤(1)中的操作温度为20-30℃，湿度小于35％，纳米锂粉在负极片上的停留时间小于4h。
与现有技术相比，本发明取得的有益效果为：将本发明提供的预锂化电解液应用在预锂化电池中工艺简单、易于操作，可改善现有锂离子电池首次库伦效率低的状况，同时提高容量、改善循环性能和电池高温性能，并且可以提高电池的安全性。本发明提供的技术方案将预锂化电解液应用在预锂化电池时，制备的锂离子电池的首次效率高达98％以上，首次可逆容量3400AmH以上，300周后容量保持96％以上，高温储存保持90％以上，循环后极片无析锂。
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。
一种预锂化电解液，包括有机溶剂80wt％、锂盐10wt％、第一添加剂1.0wt％、第二添加剂1.0wt％、第三添加剂0.5wt％、辅助试剂5-10wt％；
第一添加剂的结构式为：
其中，M+为Na+、K+、Rb+、Cs+、Fr+中一种或多种；
第二添加剂的结构式为：
其中，Xn+为Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+、Fr+中一种或多种；
第三添加剂的结构式为：
其中，R1、R2为碳原子为0-5个烷烃。
进一步的，有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯外，还包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、1,3-二氧戊环、γ-丁内酯、乙二醇二甲醚、丙酸丙酯、丙酸乙酯中的一种或多种。
进一步的，锂盐为双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟代磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂中的两种或多种的混合物。
进一步的，辅助试剂为碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1,3－丙烯磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、五氟烷氧基环三磷腈、 1,1,2,2-四氟乙基、2,2,3,3-四氟丙基醚重中的两种或多种。
一种预锂化锂离子电池的制备方法，采用以上所述的预锂化电解液，包括以下步骤：
(1)取负极片并于负极片的表面涂刷纳米锂粉，得到预锂化负极片；
(2)取正极片、隔膜、以及步骤(1)中的预锂化负极片卷绕得到电芯；
(3)将步骤(2)中的电芯经过入壳、滚槽得到待锂化电池。
(3)想步骤(3)中得到的待锂化电池加入预锂化点解液，经过封装、化成得到预锂化锂离子电池。
进一步的，步骤(1)中加入纳米锂粉的质量为负极片中硅炭质量的5-10％。
进一步的，步骤(1)中的操作温度为20-30℃，湿度小于35％，纳米锂粉在负极片上的停留时间小于4h。
依据本发明上述实施方式，制得预锂化锂离子电池经过以下试验获得质量评估数据：
常温循环性能测试：在25℃下，将化成后的电池用1C恒流恒压充至4.2V(截止电流为0.01C)然后用1C恒流放电至3.0V。计算充/放电首次效率。
全电池首次效率＝分容第二步放电容量/(化成充入容量+分容第一步充入容量)×100％
第300环容量保持率(％)＝(第300次循环放电容量/第一次循环放电容量) ×100％
高温储存性能：将化成后的电池在25℃下用0.5C的恒流恒压充至4.2V(截止电流为0.01C)，之后高温60℃保存7天后以0.5C放电至3.0V，测量电池的容量保持率和容量恢复率。
电池容量保持率(％)＝保持容量/初始容量×100％
低温放电：在25℃环境下以1C恒流恒压充电至4.2V(截止电流为0.01C)，搁置5min，0.2C放电至3.0V，检测电池的初始容量。搁置5min，1C恒流恒压充至4.2V(截止电流为0.01C)。把电池放入-20℃的高低温箱中搁置4h，并在此条件以0.2C放电至3.0V，检测低温下的低温容量保持率。
低温放电保持率(％)＝低温放电容量/初始容量×100％
对比例1，电池不进行负极预锂化，电解液不加入第一添加剂、第二添加剂、第三添加剂，其他条件与本发明相同；
对比例2进行负极预锂化，电解液不加入第一添加剂、第二添加剂、第三添加剂，其他条件与本发明相同；
测试结果如下：
由上表可知，采用本发明的技术方案制得的预锂化锂离子电池，首次效率高达98％以上，首次可逆容量3400AmH以上，300周后容量保持96％以上，高温储存保持90％以上，循环后极片无析锂。
由对比例1可知，电解液不进行预锂化，负极也不进行预锂化的锂离子电池的首次效率明显变低，且循环性能等也有所下降。
由对比例2可知，电解液不进行预锂化，而负极进行预锂化的锂离子电池的首次效率较高，但是循环后极片有微析锂。
综上所述，采用本发明的技术方案制得的预锂化锂离子电池可改善现有锂离子电池首次库伦效率低的状况，同时提高容量、改善循环性能和电池高温性能，并且可以提高电池的安全性。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
Claims (7)
1.一种预锂化电解液，其特征在于，包括有机溶剂80wt％、锂盐10wt％、第一添加剂1.0wt％、第二添加剂1.0wt％、第三添加剂0.5wt％、辅助试剂5-10wt％；
第一添加剂的结构式为：
其中，M+为Na+、K+、Rb+、Cs+、Fr+中一种或多种；
第二添加剂的结构式为：
其中，Xn+为Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+、Fr+中一种或多种；
第三添加剂的结构式为：
其中，R1、R2为碳原子为0-5个烷烃。
2.根据权利要求1所述一种预锂化点解液，其特征在于，有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯外，还包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、1,3-二氧戊环、γ-丁内酯、乙二醇二甲醚、丙酸丙酯、丙酸乙酯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述一种预锂化点解液，其特征在于，锂盐为双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟代磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂中的两种或多种的混合物。
4.根据权利要求1所述一种预锂化点解液，其特征在于，辅助试剂为碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1,3－丙烯磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、五氟烷氧基环三磷腈、1,1,2,2-四氟乙基、2,2,3,3-四氟丙基醚重中的两种或多种。
5.一种预锂化锂离子电池的制备方法，采用如权利要求1-4所述的预锂化电解液，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取负极片并于负极片的表面涂刷纳米锂粉，得到预锂化负极片；
(2)取正极片、隔膜、以及步骤(1)中的预锂化负极片卷绕得到电芯；
(3)将步骤(2)中的电芯经过入壳、滚槽得到待锂化电池。
(3)想步骤(3)中得到的待锂化电池加入预锂化点解液，经过封装、化成得到预锂化锂离子电池。
6.根据权利要求5所述一种预锂化锂离子电池的制备方法，其特征在于，步骤(1)中加入纳米锂粉的质量为负极片中硅炭质量的5-10％。
7.根据权利要求5所述一种预锂化锂离子电池的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的操作温度为20-30℃，湿度小于35％，纳米锂粉在负极片上的停留时间小于4h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910817784.XA CN112448030A (zh) | 2019-08-30 | 2019-08-30 | 一种预锂化电解液及预锂化锂离子电池的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910817784.XA CN112448030A (zh) | 2019-08-30 | 2019-08-30 | 一种预锂化电解液及预锂化锂离子电池的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112448030A true CN112448030A (zh) | 2021-03-05 |
Family
ID=74735281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910817784.XA Pending CN112448030A (zh) | 2019-08-30 | 2019-08-30 | 一种预锂化电解液及预锂化锂离子电池的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112448030A (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103229342A (zh) * | 2010-11-30 | 2013-07-31 | 株式会社Lg化学 | 锂可再充电电池 |
| CN103238249A (zh) * | 2010-11-30 | 2013-08-07 | 株式会社Lg化学 | 锂二次电池 |
| CN104993098A (zh) * | 2015-06-10 | 2015-10-21 | 中航锂电（洛阳）有限公司 | 补锂负极片及其制备方法、锂离子超级电容器、锂离子电池 |
| CN105529498A (zh) * | 2016-01-30 | 2016-04-27 | 东莞市凯欣电池材料有限公司 | 一种高电压电解液及使用该电解液的锂离子电池 |
| WO2017173743A1 (zh) * | 2016-04-08 | 2017-10-12 | 深圳新宙邦科技股份有限公司 | 一种锂离子电池用电解液及锂离子电池 |
| CN108064425A (zh) * | 2015-06-22 | 2018-05-22 | 野猫技术开发公司 | 用于锂离子电池的电解质制剂 |
-
2019
- 2019-08-30 CN CN201910817784.XA patent/CN112448030A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103229342A (zh) * | 2010-11-30 | 2013-07-31 | 株式会社Lg化学 | 锂可再充电电池 |
| CN103238249A (zh) * | 2010-11-30 | 2013-08-07 | 株式会社Lg化学 | 锂二次电池 |
| CN104993098A (zh) * | 2015-06-10 | 2015-10-21 | 中航锂电（洛阳）有限公司 | 补锂负极片及其制备方法、锂离子超级电容器、锂离子电池 |
| CN108064425A (zh) * | 2015-06-22 | 2018-05-22 | 野猫技术开发公司 | 用于锂离子电池的电解质制剂 |
| CN105529498A (zh) * | 2016-01-30 | 2016-04-27 | 东莞市凯欣电池材料有限公司 | 一种高电压电解液及使用该电解液的锂离子电池 |
| WO2017173743A1 (zh) * | 2016-04-08 | 2017-10-12 | 深圳新宙邦科技股份有限公司 | 一种锂离子电池用电解液及锂离子电池 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111653829A (zh) | 锂离子电池电解液及锂离子电池 | |
| CN109473719B (zh) | 一种锂离子电池电解液及包含该电解液的锂离子电池 | |
| CN104600362A (zh) | 一种动力电池及其锂离子电解液 | |
| CN111082038B (zh) | 一种锂电池用低硼含量锂硼合金电极材料及应用 | |
| CN111525190A (zh) | 电解液及锂离子电池 | |
| CN111710910B (zh) | 一种含有双四氟磷酰亚胺盐的电解液及锂离子电池 | |
| CN110911748B (zh) | 一种锂二次电池电解液和锂二次电池 | |
| CN112786964A (zh) | 一种高电压高能量密度电解液及其锂电池 | |
| CN106410275A (zh) | 锂离子二次电池电解液及使用该电解液的锂离子二次电池 | |
| CN115020806A (zh) | 一种电解液和含有其的锂离子电池 | |
| CN113066975B (zh) | 锂离子电池 | |
| CN112928330B (zh) | 一种含双氟代磷酸亚乙烯酯的非水电解液、锂离子电池及其应用 | |
| CN112713307A (zh) | 高电压非水电解液及基于其的锂离子电池 | |
| CN112687956A (zh) | 锂电池的非水电解液及基于其的锂离子电池 | |
| CN112490505A (zh) | 电解液添加剂、非水电解液及其锂离子电池 | |
| CN108400382B (zh) | 电解液及二次电池 | |
| CN111342133B (zh) | 一种新型锂离子电池用非水电解液及锂离子电池 | |
| CN112216868B (zh) | 一种非水电解液以及使用其的非水系电解液电池 | |
| CN108767316A (zh) | 一种三元材料体系锂离子电池电解液及锂离子电池 | |
| CN112448030A (zh) | 一种预锂化电解液及预锂化锂离子电池的制备方法 | |
| CN111900475B (zh) | 非水电解液添加剂和电解液、锂离子电池及电动汽车 | |
| CN114188608B (zh) | 一种含硼磺酸酯类非水电解液添加剂及其制备的锂离子电池 | |
| CN114583294B (zh) | 固液混合电解质界面添加剂组合、锂金属电池及制备方法 | |
| CN114335724B (zh) | 一种高电压锂离子电池电解液及锂离子电池 | |
| CN109301327B (zh) | 一种电解液与一种锂离子电池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Zhongkebanghui new material technology (Dongguan) Co.,Ltd. Document name: Notification of Passing Examination on Formalities |
|
| DD01 | Delivery of document by public notice | ||
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210305 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |