CN113193230A - 一种改善锂离子电池稳定性能的电解液 - Google Patents

一种改善锂离子电池稳定性能的电解液 Download PDF

Info

Publication number
CN113193230A
CN113193230A CN202110440256.4A CN202110440256A CN113193230A CN 113193230 A CN113193230 A CN 113193230A CN 202110440256 A CN202110440256 A CN 202110440256A CN 113193230 A CN113193230 A CN 113193230A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrolyte
carbonate
lithium
ion battery
mass
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
Application number
CN202110440256.4A
Other languages
English (en)
Inventor
蔡锋石
商昊昱
马华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University of Technology
Original Assignee
Tianjin University of Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University of Technology filed Critical Tianjin University of Technology
Priority to CN202110440256.4A priority Critical patent/CN113193230A/zh
Publication of CN113193230A publication Critical patent/CN113193230A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • 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
    • H01M10/056—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
    • H01M10/0569—Liquid materials characterised by the solvents
    • 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
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • 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
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0025—Organic electrolyte
    • 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

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)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明提供了一种改善锂离子电池稳定性能的电解液，包含锂盐、有机溶剂、添加剂，所述添加剂的质量为锂盐与有机溶剂的质量之和的0.1～1.0％。本发明所述的改善锂离子电池稳定性能的电解液可以在三元正极材料表面原位形成保护膜，有效的抑制电芯在长循环及使用过程中体积膨胀而出现裂纹，能够很好的阻止锂离子电池电极与电解液溶剂的直接接触，从而抑制了电解液的分解，使电解液更加稳定，提高了锂离子电池在使用过程中的安全性及循环稳定性能。

Description

一种改善锂离子电池稳定性能的电解液
技术领域
本发明属于锂离子电池领域，具体来说涉及一种改善锂离子电池稳定性能的电解液。
背景技术
为了满足锂离子电池在众多领域的应用需求，人们对锂离子电池的性能要求也越来越高。在众多锂离子电池正极材料中，层状三元正极材料具有高能量密度的重要优势，性价比高。然而，层状三元正极材料在高电压(＞4.3V)下经历长期循环充放电过程中，材料的体积会膨胀并导致严重裂纹，最终造成严重容量衰减的问题，制约着锂离子电池的循环性能和应用。因此，如何改善锂离子电池三元材料正极的性能仍然具有挑战性。在现有技术中，一般会在三元材料表面使用氧化物涂层进行修饰，或者通过制备不同形态和结构的材料，这往往过程复杂。相比而言，在电解液中加入少量成本低、无毒或者毒性小的添加剂是更加经济有效的方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种改善锂离子电池稳定性能的电解液，可以在三元正极材料表面原位形成保护膜，有效的抑制电芯在长循环及使用过程中体积膨胀而出现裂纹，能够很好的阻止锂离子电池电极与电解液溶剂的直接接触，从而抑制了电解液的分解，使电解液更加稳定，提高了锂离子电池在使用过程中的安全性及循环稳定性能。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。
一种改善锂离子电池稳定性能的电解液，其特征在于：包含锂盐、有机溶剂、添加剂，所述有机溶剂为碳酸酯类物质，所述添加剂的质量为锂盐与有机溶剂的质量之和的0.1～1.0％。
所述添加剂为甲苯磺酰异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、四氟草酸磷酸锂、联苯的一种或几种的混合物。
所述添加剂优选为甲苯磺酰异氰酸酯、碳酸亚乙烯酯、联苯的混合物，其中甲苯磺酰异氰酸酯、碳酸亚乙烯酯、联苯的质量百分比为0.8∶0.7∶2。
所述添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、四氟草酸磷酸锂的混合物，其中碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、四氟草酸磷酸锂的质量百分比为0.7∶0.6∶2。
所述锂盐为六氟磷酸锂、碳酸锂、高氯酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂中的一种或几种的混合物。
所述锂盐的质量占所述锂离子电池电解液总质量的6～25％。
所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯的一种或多种的混合物。
所述有机溶剂的质量占所述锂离子电池电解液总质量的60～90％。
所述有机溶剂优选为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的混合物，其中碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的质量比为1∶1∶1。
相对于现有技术，本发明所述的锂离子电池电解液具有以下优势：可以在三元正极材料表面原位形成保护膜，有效的抑制电芯在长循环及使用过程中体积膨胀而出现裂纹，能够很好的阻止锂离子电池电极与电解液溶剂的直接接触，从而抑制了电解液的分解，使电解液更加稳定。增加了锂离子电池在使用过程中的安全性，提升锂离子电池的循环稳定性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
锂离子电池由正极片、负极片、隔膜和电解液等部分构成，按照如下步骤制备：
(1)制备正极极片：首先将镍钴锰酸锂材料、导电炭黑、聚偏氟乙烯(PVDF)分别按80％、10％、10％的质量比加入到N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，搅拌混合均匀成正极浆料；将制备的正极浆料通过涂布机均匀涂覆在铝箔的两面，经干燥、碾压后，得到正极极片。
(2)制备负极极片：首先将钛酸锂材料、导电炭黑、PVDF分别按88％、5％、7％的质量比加入到NMP中，搅拌混合均匀成负极浆料；将制备的负极浆料通过涂布机均匀涂覆在铝箔的两面，经干燥、碾压后，得到负极极片。
(3)制备电芯：正、负极按交替的方式堆叠或卷绕成电芯，其中正负极以隔膜隔开，极耳通过焊接固定；封装、烘烤。
(4)使用下述电解液注入电芯，铝塑膜封装。检测锂离子电池循环后的容量保持率和容量恢复率，实验结果见表1。
所述电解液的锂盐为六氟磷酸锂，锂盐在电解液中的浓度为2.0mol/L，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的混合物，其中碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的质量比为1∶1∶1。
实施例2
重复实施例1所述的步骤(1)-(4)，然后按照下述步骤(5)继续进行。
(5)使用下述电解液注入电芯，铝塑膜封装。检测锂离子电池循环后的容量保持率和容量恢复率，实验结果见表1。
所述电解液的锂盐为六氟磷酸锂，锂盐在电解液中的浓度为2.0mol/L，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的混合物，其中碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的质量比为1∶1∶1。所述添加剂为甲苯磺酰异氰酸酯、碳酸亚乙烯酯、联苯的混合物，其中甲苯磺酰异氰酸酯、碳酸亚乙烯酯、联苯的质量百分比为0.8∶0.7∶2。
实施例3
重复实施例1所述的步骤(1)-(4)，然后按照下述步骤(5)继续进行。
(5)使用下述电解液注入电芯，铝塑膜封装。检测锂离子电池循环后的容量保持率和容量恢复率，实验结果见表1。
所述电解液的锂盐为六氟磷酸锂，锂盐在电解液中的浓度为2.0mol/L，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的混合物，其中碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的质量比为1∶1∶1。所述添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、四氟草酸磷酸锂的混合物，其中碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、四氟草酸磷酸锂的质量百分比为0.7∶0.6∶2。
表1 各对比实施例的锂离子电池性能测试结果。
Figure BSA0000240260440000031
Figure BSA0000240260440000041
由上表可知，使用实施例1-3中电解液可以使锂离子电池的高温循环稳定性能显著提升。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种改善锂离子电池稳定性能的电解液，其特征在于：包含锂盐、有机溶剂、添加剂，所述有机溶剂为碳酸酯类物质，所述添加剂的质量为锂盐与有机溶剂的质量之和的0.1～1.0％。
2.根据权利要求1所述的一种改善锂离子电池稳定性能的电解液，其特征在于：所述添加剂为甲苯磺酰异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、四氟草酸磷酸锂、联苯的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求2所述的一种改善锂离子电池稳定性能的电解液，其特征在于：所述添加剂为甲苯磺酰异氰酸酯、碳酸亚乙烯酯、联苯的混合物，其中甲苯磺酰异氰酸酯、碳酸亚乙烯酯、联苯的质量百分比为0.8∶0.7∶2。
4.根据权利要求2所述的一种改善锂离子电池稳定性能的电解液，其特征在于：所述添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、四氟草酸磷酸锂的混合物，其中碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、四氟草酸磷酸锂的质量百分比为0.7∶0.6∶2。
5.根据权利要求1所述的一种改善锂离子电池稳定性能的电解液，其特征在于：所述锂盐为六氟磷酸锂、碳酸锂、高氯酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种改善锂离子电池稳定性能的电解液，其特征在于：所述锂盐的质量占所述锂离子电池电解液总质量的6～25％。
7.根据权利要求1所述的一种改善锂离子电池稳定性能的电解液，其特征在于：所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯的一种或多种的混合物。
8.根据权利要求7所述的一种改善锂离子电池稳定性能的电解液，其特征在于：所述有机溶剂的质量占所述锂离子电池电解液总质量的60～90％。
9.根据权利要求7所述的一种改善锂离子电池稳定性能的电解液，其特征在于：所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的混合物，其中碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的质量比为1∶1∶1。
CN202110440256.4A 2021-04-23 2021-04-23 一种改善锂离子电池稳定性能的电解液 Pending CN113193230A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110440256.4A CN113193230A (zh) 2021-04-23 2021-04-23 一种改善锂离子电池稳定性能的电解液

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110440256.4A CN113193230A (zh) 2021-04-23 2021-04-23 一种改善锂离子电池稳定性能的电解液

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113193230A true CN113193230A (zh) 2021-07-30

Family

ID=76978114

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110440256.4A Pending CN113193230A (zh) 2021-04-23 2021-04-23 一种改善锂离子电池稳定性能的电解液

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113193230A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113675472A (zh) * 2021-08-12 2021-11-19 湖州昆仑亿恩科电池材料有限公司 一种电解液及其应用

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113675472A (zh) * 2021-08-12 2021-11-19 湖州昆仑亿恩科电池材料有限公司 一种电解液及其应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020057398A1 (zh) 锂离子二次电池
US10862167B2 (en) High-temperature lithium-ion battery electrolyte and production method thereof, and high-temperature lithium-ion battery
KR20160085783A (ko) 고전압 리튬 이온 전지의 전해액 및 고전압 리튬 이온 전지
CN109346767A (zh) 一种固态聚合物电解质及其在锂金属电池中的应用
KR20140063762A (ko) 비수성 유기 전해질, 이러한 전해질을 가진 리튬 이온 2차 전지, 리튬 이온 2차 전지의 제조 방법 및 단말 통신 장치
AU2020377021B2 (en) Solid-liquid battery
CN112635835B (zh) 高低温兼顾的非水电解液及锂离子电池
CN112909318B (zh) 锂离子二次电池及其制备方法与包含锂离子二次电池的电子产品和电动产品
CN111129590A (zh) 一种高电压锂离子电池非水电解液及高电压锂离子电池
CN113113670A (zh) 一种不可燃锂金属电池电解液及其制备方法、锂金属电池及其制备方法
CN110676511A (zh) 一种锂离子电池电解液和锂离子二次电池
CN113629365A (zh) 电解液注入方法及锂离子电池
EP3930049B1 (en) Secondary battery and device comprising the secondary battery
CN112928328B (zh) 一种含有硅烷基磺酰胺化合物的锂离子电池电解液和锂离子二次电池
CN113299996A (zh) 一种三元正极材料与负极硅氧-碳复合负极材料锂离子电池用非水电解液
KR101451804B1 (ko) 유기 전해액 및 이를 채용한 리튬 전지
WO2022213668A1 (zh) 电解液添加剂和含有该添加剂的非水电解液及锂离子电池
CN108878976B (zh) 一种硅碳体系锂离子电池电解液及硅碳体系锂离子电池
CN113113665A (zh) 一种含氟5.5v高压锂离子电池电解液及其应用
CN113193230A (zh) 一种改善锂离子电池稳定性能的电解液
CN112599861A (zh) 一种钴酸锂动力电池的制备方法
CN108832180B (zh) 一种锂离子电池电解液及包含该电解液的锂离子电池
CN101599556A (zh) 一种电解液添加剂及含该添加剂的电解液及锂离子电池
CN106941191B (zh) 锂离子电池及其非水电解液
CN114447439A (zh) 萘基防过充电解液和锂电池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication