CN112563570A - 一种三盐体系的锂离子电池非水电解液及锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电池领域，公开了一种三盐体系的锂离子电池非水电解液及锂离子电池。本发明三盐体系的锂离子电池用非水电解液包含锂盐、非水有机溶剂和添加剂，其中，所述锂盐为LiPF6、LiBF4和LiDFOB，且所述锂盐中LiBF4和LiDFOB的总加入量为锂盐质量的0.05‑0.15％；所述添加剂中包含氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1,3‑丙烷磺内酯(1,3‑PS)、碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、硫酸乙烯酯(DTD)、二氟磷酸锂(DFP)中的一种或多种。这种锂离子电池用非水电解液中含有三种锂盐组成的混合锂盐和独特的组合添加剂，在低温和常温环境下可有效防止电解质在阴极表面的氧化和电解液的分解，能够提高锂离子电池的低温性能和循环寿命。

Description

一种三盐体系的锂离子电池非水电解液及锂离子电池
技术领域
本发明涉及电池领域，具体是涉及一种三盐体系的锂离子电池非水电解液及锂离子电池。
背景技术
锂离子电池由阳极、阴极、电解质和分离器组成。电解质不具备电子导电性，只具有离子导电性，其主要功能是在阴阳两极之间转移锂离子。虽然锂离子电池的工作电压、能量密度等基本性能都是由阴阳极的组成材料所决定的，但是想要获得优良的电池性能，电解液就必须具有较高的离子导电性、电化学稳定性和热稳定性，而考虑到阳极的还原反应和阴极的氧化反应，电解液必须在每个相应的电势区保持电化学稳定性。
近几年来由于锂离子电池高能量密度和易用性设计的特点使其应用广泛，尤其是在电动汽车能源和替代能源的发展方面，大中型的锂离子电池也被用作产生电能的储能源。随着锂离子电池的应用领域扩展到电动汽车领域和电力存储领域，高电压电极活性材料被广泛应用。
然而，一方面，由于锂离子电池阴极采用的是高电势的阴极活性材料，阳极采用的是低电势的阳极活性材料，所以电解质的电位窗比活性材料的电位窗窄。电解液暴露在阴极和阳极电极表面，容易分解。同时，锂离子电池在电动汽车或者电力存储设备中使用时，容易暴露在高温环境中。此外，电池的温度也会由于瞬时充电和电流的变化而升高。因此，在高温环境下，电池的使用寿命会降低，可存储的能量也会减少。另一方面，锂离子电池的主盐LiPF6在高温或痕量水的作用下容易分解产生HF，破坏SEI膜和腐蚀电极材料，释放过渡金属离子，进一步促进电解液的分解，形成恶性循环，造成锂离子电池性能的恶化。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种三盐体系的锂离子电池用非水电解液，该电解液在低温和常温环境下可有效防止电解质在阴极表面的氧化和电解液的分解，能够提高锂离子电池的低温性能和循环寿命。
为达到本发明的目的，本发明三盐体系的锂离子电池用非水电解液包含锂盐、非水有机溶剂和添加剂，其中，所述锂盐为LiPF6、LiBF4和LiDFOB，且所述锂盐中LiBF4和LiDFOB的总加入量为锂盐质量的0.05-0.15％；所述添加剂中包含氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1,3-丙烷磺内酯(1,3-PS)、碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、硫酸乙烯酯(DTD)、二氟磷酸锂(DFP)中的一种或多种。
根据本发明的一些实施例，本发明所述添加剂中包含硫酸乙烯酯(DTD)、1,3-丙烷磺内酯(1,3-PS)、碳酸亚乙烯酯(VC)和二氟磷酸锂(DFP)。
优选地，本发明所述添加剂中包含占电解液质量0.8-1.2％的硫酸乙烯酯(DTD)、占电解液质量0.4-0.6％的1,3-丙烷磺内酯(PS)、占电解液质量0.4-0.6％的碳酸亚乙烯酯(VC)和占电解液质量0.8-1.2％的二氟磷酸锂(DFP)。
根据本发明的一些实施例，本发明所述添加剂中包含占电解液质量1％的硫酸乙烯酯(DTD)、占电解液质量0.5％的1,3-丙烷磺内酯(PS)、占电解液质量0.5％的碳酸亚乙烯酯(VC)和占电解液质量1％的二氟磷酸锂(DFP)。
优选地，按锂离子计，所述锂盐在电解液中的浓度为1-1.5M。
优选地，所述锂盐占电解液总质量的10-30％，例如12-18％。
本发明中，所述非水有机溶剂选自碳酸酯类溶剂。
优选地，所述非水有机溶剂中包含碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二乙酯(DEC)。
进一步优选地，所述非水有机溶剂中碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二乙酯(DEC)三者按照质量百分比(25-35)：(15-25)：(45-55)的比例进行混合，例如按照30：20：50的比例进行混合。
另一方面，本发明还提供了一种锂离子电池，该锂离子电池使用了本发明前述三盐体系的锂离子电池用非水电解液。
优选地，所述锂离子电池的制备方法包括将本发明前述三盐体系的锂离子电池用非水电解液注入到经过充分干燥的4.4V的NCM(镍：钴：锰＝6:2:2)/石墨软包电池，经过45℃搁置、高温夹具化成和二次封口工序。
本发明电解液中含有三种锂盐组成的混合锂盐和独特的组合添加剂，能够有效地在电池负极成膜，抑制电解液的分解，提高循环性能和放电性能，防止高温环境下电池电解质在阴极表面的分解和电解液的氧化，相较于未添加本发明所述混合锂盐和组合添加剂的传统锂离子二次电池，本发明的锂离子电池用非水电解液能够有效提高电池的使用寿命，且能够提高电池在高温环境下的存储能力。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。应当理解，以下描述仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显只指单数形式。
此外，下面所描述的术语“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是必须针对相同的实施例或示例。而且，本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。以下实施例和对比例中所述锂盐占电解液总质量的12-18％。
实施例1
所述非水电解液按以下方法制备：在手套箱中，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二乙酯(DEC)按照质量百分比30％、20％、50％的比例进行混合，然后加入锂盐(质量比为LiPF6:LiBF4:LiDFOB＝0.96:0.02:0.02)进行溶解，制备六氟磷酸锂浓度为1.3M的电解液。之后，向电解液中加入占电解液质量0.5％的碳酸亚乙烯酯(VC)、占电解液质量1％的硫酸乙烯酯(DTD)、占电解液质量0.5％的1,3-丙烷磺酸内酯(PS)和占电解液质量1％的二氟磷酸锂(DFP)。
将配制好的锂离子电池用非水电解液注入到经过充分干燥的4.4V的NCM(镍：钴：锰＝6:2:2)/石墨软包电池，经过45℃搁置、高温夹具化成和二次封口等工序后，进行电池性能测试，得到锂离子电池。
实施例2
实施例2的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于实施例2中的非水电解液在制备过程中加入锂盐(质量比为LiPF6:LiBF4:LiDFOB＝0.95:0.03:0.02)进行溶解。
实施例3
实施例3的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于实施例3中的非水电解液在制备过程中添加锂盐(质量比为LiPF6:LiBF4:LiDFOB＝0.95:0.0375:0.0125)进行溶解。
实施例4
实施例4的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于实施例4中的非水电解液在制备过程中添加锂盐(质量比为LiPF6:LiBF4:LiDFOB＝0.95:0.0417:0.0083)进行溶解。
实施例5
实施例5的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于实施例5中的非水电解液在制备过程中添加锂盐(质量比为LiPF6:LiBF4:LiDFOB＝0.90:0.06:0.04)进行溶解。
实施例6
实施例6的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于实施例6中的非水电解液在制备过程中添加锂盐(质量比为LiPF6:LiBF4:LiDFOB＝0.90:0.075:0.025)进行溶解。
实施例7
实施例7的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于实施例7中的非水电解液在制备过程中添加锂盐(质量比为LiPF6:LiBF4:LiDFOB＝0.90:0.083:0.017)进行溶解。
实施例8
实施例8的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于实施例8中的非水电解液在制备过程中添加锂盐(质量比为LiPF6:LiBF4:LiDFOB＝0.85:0.09:0.06)进行溶解。
实施例9
实施例9的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于实施例9中的非水电解液在制备过程中添加锂盐(质量比为LiPF6:LiBF4:LiDFOB＝0.85:0.1125:0.0375)进行溶解。
实施例10
实施例10的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于实施例10中的非水电解液在制备过程中添加锂盐(质量比为LiPF6:LiBF4:LiDFOB＝0.85:0.125:0.025)进行溶解。
实施例11
实施例11的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于实施例11中的非水电解液在制备过程中添加锂盐(质量比为LiPF6:LiBF4:LiDFOB＝0.80:0.12:0.08)进行溶解。
实施例12
实施例12的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于实施例12中的非水电解液在制备过程中添加锂盐(质量比为LiPF6:LiBF4:LiDFOB＝0.80:0.15:0.05)进行溶解。
实施例13
实施例13的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于实施例13中的非水电解液在制备过程中添加锂盐(质量比为LiPF6:LiBF4:LiDFOB＝0.80:0.167:0.033)进行溶解。
对比例1
所述非水电解液按以下方法制备：在手套箱中，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二乙酯(DEC)按照质量百分比30％、20％、50％的比例进行混合，然后加入锂盐(质量比为LiPF6:LiBF4:LiDFOB＝1:0:0)进行溶解，制备六氟磷酸锂浓度为1.3M的电解液。之后，向电解液中加入占电解液质量0.5％的碳酸亚乙烯酯(VC)。
将配制好的锂离子电池用非水电解液注入到经过充分干燥的4.4V的NCM(镍：钴：锰＝6:2:2)/石墨软包电池，经过45℃搁置、高温夹具化成和二次封口等工序后，进行电池性能测试，得到锂离子电池。
对比例2
所述非水电解液按以下方法制备：在手套箱中，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二乙酯(DEC)按照质量百分比30％、20％、50％的比例进行混合，然后加入锂盐(质量比为LiPF6:LiBF4:LiDFOB＝1:0:0)进行溶解，制备六氟磷酸锂浓度为1.3M的电解液。之后，向电解液中加入占电解液质量0.5％的碳酸亚乙烯酯(VC)、占电解液质量1％的硫酸亚乙酯(DTD)。
将配制好的锂离子电池用非水电解液注入到经过充分干燥的4.4V的NCM(镍：钴：锰＝6:2:2)/石墨软包电池，经过45℃搁置、高温夹具化成和二次封口等工序后，进行电池性能测试，得到锂离子电池。
对比例3
所述非水电解液按以下方法制备：在手套箱中，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二乙酯(DEC)按照质量百分比30％、20％、50％的比例进行混合，然后加入锂盐(质量比为LiPF6:LiBF4:LiDFOB＝1:0:0)进行溶解，制备六氟磷酸锂浓度为1.3M的电解液。之后，向电解液中加入占电解液质量0.5％的碳酸亚乙烯酯(VC)、占电解液质量1％的硫酸亚乙酯(DTD)和占电解液质量0.5％的1,3-丙烷磺酸内酯(PS)。
将配制好的锂离子电池用非水电解液注入到经过充分干燥的4.4V的NCM(镍：钴：锰＝6:2:2)/石墨软包电池，经过45℃搁置、高温夹具化成和二次封口等工序后，进行电池性能测试，得到锂离子电池。
对比例4
所述非水电解液按以下方法制备：在手套箱中，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二乙酯(DEC)按照质量百分比30％、20％、50％的比例进行混合，然后加入锂盐(质量比为LiPF6:LiBF4:LiDFOB＝1:0:0)进行溶解，制备六氟磷酸锂浓度为1.3M的电解液。之后，向电解液中加入占电解液质量0.5％的碳酸亚乙烯酯(VC)、占电解液质量1％的硫酸亚乙酯(DTD)和占电解液质量0.5％的1,3-丙烷磺酸内酯(PS)和1％的二氟磷酸锂(DFP)。
将配制好的锂离子电池用非水电解液注入到经过充分干燥的4.4V的NCM(镍：钴：锰＝6:2:2)/石墨软包电池，经过45℃搁置、高温夹具化成和二次封口等工序后，进行电池性能测试，得到锂离子电池。
对比例5
所述非水电解液按以下方法制备：在手套箱中，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二乙酯(DEC)按照质量百分比30％、20％、50％的比例进行混合，然后加入锂盐(质量比为LiPF6:LiBF4:LiDFOB＝0.5:0.25:0.25)进行溶解，制备六氟磷酸锂浓度为1.3M的电解液。之后，向电解液中加入占电解液质量0.5％的碳酸亚乙烯酯(VC)、占电解液质量1％的硫酸亚乙酯(DTD)和占电解液质量0.5％的1,3-丙烷磺酸内酯(PS)和占电解液质量1％的二氟磷酸锂(DFP)。
将配制好的锂离子电池用非水电解液注入到经过充分干燥的4.4V的NCM(镍：钴：锰＝6:2:2)/石墨软包电池，经过45℃搁置、高温夹具化成和二次封口等工序后，进行电池性能测试，得到锂离子电池。
对比例6
所述非水电解液按以下方法制备：在手套箱中，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二乙酯(DEC)按照质量百分比30％、20％、50％的比例进行混合，然后加入锂盐(质量比为LiPF6:LiBF4:LiDFOBP＝0.85:0.125:0.025)进行溶解，制备六氟磷酸锂浓度为1.3M的电解液。之后，向电解液中加入占电解液质量0.5％的碳酸亚乙烯酯(VC)、占电解液质量1％的硫酸亚乙酯(DTD)和占电解液质量0.5％的1,3-丙烷磺酸内酯(PS)和占电解液质量1％的二氟磷酸锂(DFP)。
将配制好的锂离子电池用非水电解液注入到经过充分干燥的4.4V的NCM(镍：钴：锰＝6:2:2)/石墨软包电池，经过45℃搁置、高温夹具化成和二次封口等工序后，进行电池性能测试，得到锂离子电池。
对比例7
所述非水电解液按以下方法制备：在手套箱中，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二乙酯(DEC)按照质量百分比30％、20％、50％的比例进行混合，然后加入锂盐(质量比为LiPF6:LiPO2F2:LiDFOBP＝O.85:0125:0.025)进行溶解，制备六氟磷酸锂浓度为1.3M的电解液。之后，向电解液中加入占电解液质量0.5％的碳酸亚乙烯酯(VC)、占电解液质量1％的硫酸亚乙酯(DTD)和占电解液质量0.5％的1,3-丙烷磺酸内酯(PS)和占电解液质量1％的二氟磷酸锂(DFP)。
将配制好的锂离子电池用非水电解液注入到经过充分干燥的4.4V的NCM(镍：钴：锰＝6:2:2)/石墨软包电池，经过45℃搁置、高温夹具化成和二次封口等工序后，进行电池性能测试，得到锂离子电池。
表1各实施例和对比例电解液配方
Figure BDA0002197472180000091
Figure BDA0002197472180000101
Figure BDA0002197472180000111
锂离子电池性能测试
1.常温循环性能
在常温(25℃)条件下，将上述锂离子电池在0.5C恒流恒压充至4.4V，然后在0.5C恒流条件下放电至3.0V。充放电300个循环后，计算第300次循环后的容量保持率：
Figure BDA0002197472180000112
2.高温循环性能
在高温(45℃)条件下，将上述锂离子电池在0.5C恒流恒压充至4.4V，然后在0.5C恒流条件下放电至3.0V。充放电300个循环后，计算第300次循环后的容量保持率：
Figure BDA0002197472180000121
3.低温循环性能
在低温(0℃)条件下，将上述锂离子电池在0.5C恒流恒压充至4.4V，然后在0.5C恒流条件下放电至3.0V。充放电300个循环后，计算第300次循环后的容量保持率：
Figure BDA0002197472180000122
4.高温存储性能
在常温(25℃)条件下，对锂离子电池进行一次0.5C/0.5C充电和放电(放电容量记为DC0)，然后在0.5C恒流恒压条件下将电池充电至4.4V；将锂离子电池置于55℃高温箱中保存1个星期，取出后，在常温条件下进行0.5C放电(放电容量记为DC1)；然后在常温条件下进行0.5C/0.5C充电和放电(放电容量记为DC2)，利用下面公式计算锂离子电池的容量保持率和容量恢复率：
Figure BDA0002197472180000123
Figure BDA0002197472180000124
表2各对比例和实施例的电池性能测试结果
Figure BDA0002197472180000125
Figure BDA0002197472180000131
从上表数据可以看出，单独添加碳酸亚乙烯酯(对比例1)用于高电位4.4V-523/AG软包电池时，常温循环、高温循环性能以及55℃储存性能均表现很差，因为VC的负极成膜特点主要是形成有机聚合膜，高温状态下不耐高温容易分解，而在正极表面虽能聚合成膜，但其热稳定性差，同时VC本身氧化电位较低，在高电位下容易被氧化分解，与此同时过渡金属离子也可能起到催化分解的作用。
在对比例1的基础上进一步加入硫酸亚乙烯酯，得到对比例2的电解液，配制的锂离子电池低温循环性能得到明显改善，但高温循环性能和高温储存性能仍然较差，一方面DTD的阻抗较低，有利于提高电池的低温性能，DTD也有利于Li+离子的迁移，提高了电池的循环性能。同时DTD的HOMO能量要远比溶剂分子的低，表明DTD的氧化电位比EC/EMC/DEC低。但DTD在高温环境下呈现出不稳定的特点，容易发生分解反应，从而造成了电池高温循环性能恶化，高温储存性能不佳的现象。
对比例3中1,3-丙烷磺酸内酯的引入进一步提升了电池的常温和高温循环性能，相应的高温储存性能也进一步增加，而对比例4中二氟磷酸锂的引入主要提升了常温和低温循环性能，对高温性能提升并不明显。
实施例1-13分别加入了不同配比的锂盐体系，从上表数据看出，三盐体系的锂盐引入到电解液后，所得锂离子电池的低温和常温性能得到明显提升；常温和低温循环方面，当锂盐中LiBF4和LiDFOB总加入量为0.15％以内时，随着其添加量的增加循环性能有提升的趋势，当总加入量≥0.15％时常温循环性能反而下降，由此可以看出该类型的添加量在0.05-0.15％(如0.15％)时为最佳，添加量过少起不到改善常温循环性能的效果，添加量过多时可能引起电池内阻增加。
低温循环性能方面与常温时添加剂对电池循环的影响比较类似。而在高温方面，加入双盐或三盐体系并未有太大的变化，因为本发明引入的双盐或三盐体系能够有效地在电池负极成膜，抑制电解液的分解，提高循环性能和放电性能，相较于未添加所述组合锂盐体系的传统锂离子二次电池，能有效提高电池的使用寿命，且能够提高电池在低温和常温环境下的存储能力。
而从对比例中可以看出在增加LiBF4和LiDFOB总用量到一定程度后，电池的性能并没有得到提升；此外使用其他锂盐与LiPF6搭配之后，在对电池进行测试发现，加入其他锂盐的电池在低温和常温方面基本没有发生变化。这说明只有某些固定的锂盐搭配、并在一定比例和浓度组合下才能最大地提高电池性能。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的实例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三盐体系的锂离子电池用非水电解液，所述锂离子电池用非水电解液中包含锂盐、非水有机溶剂和添加剂，其特征在于，所述锂盐为LiPF6、LiBF4和LiDFOB，且所述锂盐中LiBF4和LiDFOB的总加入量为锂盐质量的0.05-0.15％；所述添加剂中包含氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺内酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、硫酸乙烯酯、二氟磷酸锂中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的三盐体系的锂离子电池用非水电解液，其特征在于，所述添加剂中包含硫酸乙烯酯、1,3-丙烷磺内酯、碳酸亚乙烯酯和二氟磷酸锂。
3.根据权利要求2所述的三盐体系的锂离子电池用非水电解液，其特征在于，所述添加剂中包含占电解液质量0.8-1.2％的硫酸乙烯酯、占电解液质量0.4-0.6％的1,3-丙烷磺内酯、占电解液质量0.4-0.6％的碳酸亚乙烯酯和占电解液质量0.8-1.2％的二氟磷酸锂；例如，所述添加剂中包含占电解液质量1％的硫酸乙烯酯、占电解液质量0.5％的1,3-丙烷磺内酯、占电解液质量0.5％的碳酸亚乙烯酯和占电解液质量1％的二氟磷酸锂。
4.根据权利要求1所述的三盐体系的锂离子电池用非水电解液，其特征在于，所述锂盐在电解液中的浓度为1-1.5M。
5.根据权利要求1所述的三盐体系的锂离子电池用非水电解液，其特征在于，所述锂盐占电解液总质量的10-30％，例如12-18％。
6.根据权利要求1所述的三盐体系的锂离子电池用非水电解液，其特征在于，所述非水有机溶剂选自碳酸酯类溶剂。
7.根据权利要求6所述的三盐体系的锂离子电池用非水电解液，其特征在于，所述非水有机溶剂中包含碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯。
8.根据权利要求7所述的三盐体系的锂离子电池用非水电解液，其特征在于，所述非水有机溶剂中碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯三者按照质量百分比(25-35)：(15-25)：(45-55)的比例进行混合，例如按照30：20：50的比例进行混合。
9.一种锂离子电池，其特征在于，该锂离子电池包含权利要求1-8任一项所述的三盐体系的锂离子电池用非水电解液。
10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的制备方法包括将本发明前述三盐体系的锂离子电池用非水电解液注入到经过充分干燥的4.4V的NCM/石墨软包电池，经过45℃搁置、高温夹具化成和二次封口工序。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112701350A (zh) * 2019-10-23 2021-04-23 宁德国泰华荣新材料有限公司 一种电解液、锂离子电池及化成方法
CN113394450A (zh) * 2021-07-09 2021-09-14 杉杉新材料（衢州）有限公司 一种钴酸锂高电压锂离子电池非水电解液及锂离子电池
CN113422111A (zh) * 2021-06-23 2021-09-21 吉安谊盛电子材料有限公司 一种电解液及含有该电解液的锂离子电池
CN114221032A (zh) * 2021-12-16 2022-03-22 湖北亿纬动力有限公司 一种锂离子电池电解液及其制备方法和应用
CN114566706A (zh) * 2022-01-19 2022-05-31 湖北亿纬动力有限公司 锂电池电解液及锂电池
US20230178810A1 (en) * 2021-12-03 2023-06-08 GM Global Technology Operations LLC Electrolyte composition for high energy density batteries

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108258312A (zh) * 2017-12-28 2018-07-06 珠海市赛纬电子材料股份有限公司 一种高电压锂离子电池的非水电解液
US20190173124A1 (en) * 2017-12-06 2019-06-06 Ningde Amperex Technology Limited Electrolyte and lithium-ion battery
CN109950620A (zh) * 2017-12-20 2019-06-28 深圳新宙邦科技股份有限公司 一种非水电解液及锂离子电池

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190173124A1 (en) * 2017-12-06 2019-06-06 Ningde Amperex Technology Limited Electrolyte and lithium-ion battery
CN109950620A (zh) * 2017-12-20 2019-06-28 深圳新宙邦科技股份有限公司 一种非水电解液及锂离子电池
CN108258312A (zh) * 2017-12-28 2018-07-06 珠海市赛纬电子材料股份有限公司 一种高电压锂离子电池的非水电解液

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112701350A (zh) * 2019-10-23 2021-04-23 宁德国泰华荣新材料有限公司 一种电解液、锂离子电池及化成方法
CN113422111A (zh) * 2021-06-23 2021-09-21 吉安谊盛电子材料有限公司 一种电解液及含有该电解液的锂离子电池
CN113394450A (zh) * 2021-07-09 2021-09-14 杉杉新材料（衢州）有限公司 一种钴酸锂高电压锂离子电池非水电解液及锂离子电池
US20230178810A1 (en) * 2021-12-03 2023-06-08 GM Global Technology Operations LLC Electrolyte composition for high energy density batteries
CN114221032A (zh) * 2021-12-16 2022-03-22 湖北亿纬动力有限公司 一种锂离子电池电解液及其制备方法和应用
CN114566706A (zh) * 2022-01-19 2022-05-31 湖北亿纬动力有限公司 锂电池电解液及锂电池

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