CN113903991A - 一种锂离子电池非水电解液和应用 - Google Patents

一种锂离子电池非水电解液和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113903991A
CN113903991A CN202111339701.4A CN202111339701A CN113903991A CN 113903991 A CN113903991 A CN 113903991A CN 202111339701 A CN202111339701 A CN 202111339701A CN 113903991 A CN113903991 A CN 113903991A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lithium
ion battery
lithium ion
carbonate
nonaqueous electrolyte
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
CN202111339701.4A
Other languages
English (en)
Inventor
钮博翔
吕亮
郭营军
李新丽
张志刚
刘鸿斌
张涛
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.)
Huzhou Kunlun Yienke Battery Material Co ltd
Original Assignee
Huzhou Kunlun Yienke Battery Material Co ltd
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 Huzhou Kunlun Yienke Battery Material Co ltd filed Critical Huzhou Kunlun Yienke Battery Material Co ltd
Priority to CN202111339701.4A priority Critical patent/CN113903991A/zh
Publication of CN113903991A publication Critical patent/CN113903991A/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
    • H01M10/056—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
    • H01M10/052—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
    • H01M10/42—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

本发明提供一种锂离子电池非水电解液和应用。所述锂离子电池非水电解液包括电解质、非水溶剂和添加剂，所述添加剂包含烯基酯类化合物和除酸添加剂。本发明提供了一种锂离子电池非水电解液，所述锂离子电池非水电解液能够有效的保护锰酸锂正极材料，抑制锰离子的溶出，降低电解液与正极材料发生的副反应，使锰酸锂电池能够有良好的高温循环性能。

Description

一种锂离子电池非水电解液和应用
技术领域
本发明属于电池领域，具体涉及一种锂离子电池非水电解液和应用。
背景技术
自从锂离子电池在1990年被成功商业化以来，锂离子电池以其能量密度高、环保性好和电池设计灵活等优势在数码产品、电动工具以及能源存储等领域被广泛应用，尤其近年来电动汽车的进一步推广和普及，日常生产和生活对锂离子电池的需求量越来越大，同时对锂电池的技术要求也越来越高。
锰酸锂作为一种锂离子电池正极材料，具有诸多优势，例如与钴酸锂和三元者正极材料相比，一方面锰酸锂不会受到钴资源短缺的限制和价格低廉，另一方面它的低温性能优于磷酸铁锂正极材料，并具备较高的放电电压平台，因此，锰酸锂被认为是一种具有发展潜力的正极材料。然而，锰酸锂在高温条件下结构容易发生劣化，导致锂离子电池的循环寿命较短，这也成为限制锰酸锂正极材料进一步发展的重要的影响因素。
锰酸锂正极材料比容量的快速衰减以及循环寿命较短的内在原因主要归纳为以下三点：锰离子的溶解、Jahn-Teller效应和与电解液发生副反应等。特别是在高温状态下，电解液中微量的水分能够与LiPF6反应生成HF和PF5，HF会进一步加快锰离子溶出的速度，进而影响锰酸锂正极材料的结构衰变，导致电池性能急剧下降。
为了解决上述问题，目前研究人员主要采用两种解决途径：一种为从正极材料本身出发，对正极材料进行包覆，增加锰酸锂材料结构的稳定性，从而减缓锰酸锂材料的衰减速率，但是包覆层存在容易破裂的问题；另一种为从电解液的角度出发，通过引入有效的添加剂体系，在正极材料表面形成稳定的正极固态电解质界面膜(Cathode ElectrolyteInterface，CEI)，同时降低了电解液中水分的含量，并能抑制锰酸锂在电解液中的锰离子溶出速度。
因此，在本领域中，开发一种能够有效针对锰酸锂电池的锂离子电池非水电解液，解决上述问题的同时能够提高锂离子电池的高温循环性能。
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锂离子电池非水电解液和应用。本发明提供了一种锂离子电池非水电解液，所述锂离子电池非水电解液能够有效的保护锰酸锂正极材料，抑制锰离子的溶出，降低电解液与正极材料发生的副反应，使锰酸锂电池能够有良好的高温循环性能。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种锂离子电池非水电解液，所述锂离子电池非水电解液包括电解质、非水溶剂和添加剂，所述添加剂包含烯基酯类化合物和除酸添加剂。
本发明通过引入烯基酯类化合物正极保护添加剂，该添加剂能够在电池制成过程中在锰酸锂正极材料表面形成稳定的CEI，以此保护正极被电解液进一步腐蚀，同时该添加剂本身能够对锰离子具有一定的络合和捕获能力，减少锰离子溶出后对负极的破坏。而且，添加的除酸添加剂能够吸收电池在使用过程中产生的酸和水分，避免其对锰酸锂正极材料产生破坏。
优选地，所述烯基酯类化合物为马来酸二烯丙酯。
优选地，所述锂离子电池非水电解液中烯基酯类化合物的质量百分含量为0.1％～3％，例如可以为0.1％，0.5％，1％，2％或3％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述锂离子电池非水电解液中除酸添加剂包括亚磷酸三苯酯、亚磷酸三乙酯或三(三甲基硅烷)亚磷酸酯中的任意一种或至少两种的组合，例如可以为亚磷酸三苯酯和亚磷酸三乙酯、亚磷酸三苯酯或三(三甲基硅烷)亚磷酸酯。
优选地，所述锂离子电池非水电解液中除酸添加剂的质量百分含量为0.01％～0.5％，例如可以为0.01％，0.05％，0.1％，0.2％或0.5％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述锂离子电池非水电解液中还包括其他添加剂，所述其他添加剂包括碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、氟代碳酸乙烯酯或硫酸亚乙酯中的任意一种或至少两种的组合，例如可以为碳酸亚乙烯酯和1,3-丙烷磺酸内酯、氟代碳酸乙烯酯或硫酸亚乙酯，但不限于列举的种类，其他添加剂范围内未列举的种类也同样适用。
优选地，所述锂离子电池非水电解液中碳酸亚乙烯酯的质量百分含量为0.5％～2.5％，例如可以为0.5％，1％，2％或2.5％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述锂离子电池非水电解液中1,3-丙烷磺酸内酯的质量百分含量为1％～3％，例如可以为1％，1.5％，2％，2.5％或3％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述锂离子电池非水电解液中氟代碳酸乙烯酯的质量百分含量为0.5％～1.5％，例如可以为0.5％，0.8％，1％，1.2％或1.5％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述锂离子电池非水电解液中硫酸亚乙酯的质量百分含量为0.5％～1％，例如可以为0.5％，0.7％，0.8％，0.9％或1％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述电解质为锂盐。
优选地，所述锂盐包括六氟磷酸锂和其他锂盐。
优选地，所述其他锂盐包括双氟磺酰亚胺锂、二氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二氟草酸硼酸锂或双草酸磷酸锂中的任意一种或至少两种的组合，例如可以为双氟磺酰亚胺锂和二氟磷酸锂、四氟硼酸锂和二氟草酸硼酸锂或双草酸磷酸锂，但不限于列举的种类，其他锂盐范围内未列举的种类也同样适用。
优选地，所述锂离子电池非水电解液中六氟磷酸锂的质量百分含量为8％～18％，例如可以为8％，10％，12％，14％，16％或18％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述锂离子电池非水电解液中其他锂盐的的质量百分含量为0.3％～4％，例如可以为0.3％，0.5％，1％，2％，3％或4％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述非水溶剂包含环状碳酸酯溶剂和线性碳酸酯溶剂。
优选地，所述环状碳酸酯溶剂包括碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯中的任意一种或两种的组合。
优选地，所述线性碳酸酯溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯或碳酸乙丙酯中任意一种或至少两种的组合，例如可以为碳酸二甲酯和碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸二丙酯或碳酸乙丙酯，但不限于列举的种类，线性碳酸酯溶剂范围内未列举的种类也同样适用。
优选地，所述锂离子电池非水电解液中环状碳酸酯溶剂的质量百分含量为15％～30％，例如可以为15％，18％，20％，22％，26％或30％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述锂离子电池非水电解液中线性碳酸酯溶剂的质量百分含量为40％～60％，例如可以为40％，42％，45％，50％，55％或60％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
第二方面，本发明提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括根据第一方面所述的锂离子电池非水电解液。
优选地，所述锂离子电池采用锰酸锂作为正极材料。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种锂离子电池非水电解液，针对锰酸锂电池体系，烯基酯类化合物能够有效的在锰酸锂正极表面形成稳定的CEI膜：其一方面能够有效的抑制电解液与正极材料发生副反应，进而提高正极材料的稳定性；另一方面也有能够降低锰离子的溶出速度。除酸添加剂能够除去电解液中的水分，抑制HF对锰酸锂正极材料的进一步破坏，同时烯基酯类化合物与除酸添加剂的协同作用综合提高了锰酸锂电池体系的高温循环性能和使用寿命。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供了一种锂离子电池非水电解液，以非水电解液的总质量为100％计，所述锂离子非水电解液包括质量百分含量分别为0.5％的马来酸二烯丙酯、0.3％的亚磷酸三苯酯、1.5％的碳酸亚乙烯酯、2％的1,3-丙烷磺酸内酯、0.5％的氟代碳酸乙烯酯和1％的硫酸亚乙酯的添加剂，锂盐包括浓度为12.5％的六氟磷酸锂，余量为非水溶剂，非水溶剂中各溶剂组成以及质量比为碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯/碳酸二乙酯＝3:5:2。
所述锂离子电池非水电解液制备方法如下：
电解液在手套箱中配制，手套箱中氩气含量为99.999％，实际氧含量＜0.1ppm，水分含量＜0.1ppm。将非水溶剂、添加剂、锂盐按上述比例混合均匀配制成锂离子电池非水电解液。
锂离子电池的制备方法如下：
正极片的制备：将正极活性材料尖晶石锰酸锂、导电剂炭黑(Super-P)、碳纳米管、粘结剂聚偏二氟乙烯按质量比96：1.5：1：1.5溶于溶剂N-甲基吡咯烷酮中混合均匀制成正极浆料。之后将正极浆料均匀涂布在集流体铝箔上，随后在80℃下烘干后进行冷压、切边、裁片、分条，并在80℃真空条件下干燥10h，焊接极耳，制成锂离子电池的正极片。
负极片的制备：将负极活性材料人造石墨、导电剂炭黑(Super-P)、增稠剂羧甲基纤维素钠、粘结剂丁苯橡胶按质量比96：0.5：1.5：2溶于溶剂去离子水中混合均匀制成负极浆料。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70℃下烘干后进行冷压、切边、裁片、分条，并在80℃真空条件下干燥10h，焊接极耳，制成锂离子电池的负极片。
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、二次封装和分容等工序，得到锰酸锂软包锂离子电池，单个电池的标称容量为5Ah。
实施例2
本实施例提供了一种锂离子电池非水电解液，以非水电解液的总质量为100％计，所述锂离子非水电解液包括质量百分含量分别为0.5％的马来酸二烯丙酯、0.5％的三(三甲基硅烷)亚磷酸酯、1.5％的碳酸亚乙烯酯、2％的1,3-丙烷磺酸内酯、0.5％的氟代碳酸乙烯酯和1％的硫酸亚乙酯的添加剂，锂盐包括浓度为12.5％的六氟磷酸锂，余量为非水溶剂，非水溶剂中各溶剂组成以及质量比为碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯/碳酸二乙酯＝3:5:2。
所述锂离子电池非水电解液制备方法如下：
本实施例锂离子非水电解液的制备方法与实施例1相同，非水电解液各组成及比例如本实施例中所述。
锂离子电池的制备方法如下：
本实施例锂离子电池的制备方法与实施例1相同。
实施例3
本实施例提供了一种锂离子电池非水电解液，以非水电解液的总质量为100％计，所述锂离子非水电解液包括质量百分含量分别为0.5％的马来酸二烯丙酯、0.1％的亚磷酸三乙酯、1.5％的碳酸亚乙烯酯、2％的1,3-丙烷磺酸内酯、0.5％的氟代碳酸乙烯酯和1％的硫酸亚乙酯的添加剂，锂盐包括浓度为12.5％的六氟磷酸锂，余量为非水溶剂，非水溶剂中各溶剂组成以及质量比为碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯/碳酸二乙酯＝3:5:2。
所述锂离子电池非水电解液制备方法如下：
本实施例锂离子非水电解液的制备方法与实施例1相同，非水电解液各组成及比例如本实施例中所述。
锂离子电池的制备方法如下：
本实施例锂离子电池的制备方法与实施例1相同。
实施例4
本实施例提供了一种锂离子电池非水电解液，以非水电解液的总质量为100％计，所述锂离子非水电解液包括质量百分含量分别为1％的马来酸二烯丙酯、0.3％的亚磷酸三苯酯、1.5％的碳酸亚乙烯酯、2％的1,3-丙烷磺酸内酯、0.5％的氟代碳酸乙烯酯和1％的硫酸亚乙酯的添加剂，锂盐包括浓度为12.5％的六氟磷酸锂，余量为非水溶剂，非水溶剂中各溶剂组成以及质量比为碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯/碳酸二乙酯＝3:5:2。
所述锂离子电池非水电解液制备方法如下：
本实施例锂离子非水电解液的制备方法与实施例1相同，非水电解液各组成及比例如本实施例中所述。
锂离子电池的制备方法如下：
本实施例锂离子电池的制备方法与实施例1相同。
实施例5
本实施例提供了一种锂离子电池非水电解液，以非水电解液的总质量为100％计，所述锂离子非水电解液包括质量百分含量分别为1.5％的马来酸二烯丙酯、0.3％的亚磷酸三苯酯、1.5％的碳酸亚乙烯酯、2％的1,3-丙烷磺酸内酯、0.5％的氟代碳酸乙烯酯和1％的硫酸亚乙酯的添加剂，锂盐包括浓度为12.5％的六氟磷酸锂，余量为非水溶剂，非水溶剂中各溶剂组成以及质量比为碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯/碳酸二乙酯＝3:5:2。
所述锂离子电池非水电解液制备方法如下：
本实施例锂离子非水电解液的制备方法与实施例1相同，非水电解液各组成及比例如本实施例中所述。
锂离子电池的制备方法如下：
本实施例锂离子电池的制备方法与实施例1相同。
实施例6
本实施例提供了一种锂离子电池非水电解液，以非水电解液的总质量为100％计，所述锂离子非水电解液包括质量百分含量分别为0.5％的马来酸二烯丙酯、0.3％的亚磷酸三苯酯、1.5％的碳酸亚乙烯酯、2％的1,3-丙烷磺酸内酯、0.5％的氟代碳酸乙烯酯和1％的硫酸亚乙酯的添加剂，锂盐包括浓度为12.5％的六氟磷酸锂和0.3％的双草酸硼酸锂，余量为非水溶剂，非水溶剂中各溶剂组成以及质量比为碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯/碳酸二乙酯＝3:5:2。
所述锂离子电池非水电解液制备方法如下：
本实施例锂离子非水电解液的制备方法与实施例1相同，非水电解液各组成及比例如本实施例中所述。
锂离子电池的制备方法如下：
本实施例锂离子电池的制备方法与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供了一种锂离子电池非水电解液，以非水电解液的总质量为100％计，所述锂离子非水电解液包括质量百分含量分别为0.5％的马来酸二烯丙酯、0.3％的亚磷酸三苯酯、1.5％的碳酸亚乙烯酯、2％的1,3-丙烷磺酸内酯、0.5％的氟代碳酸乙烯酯和1％的硫酸亚乙酯的添加剂，锂盐包括浓度为12.5％的六氟磷酸锂和2％的双氟磺酰亚胺锂，余量为非水溶剂，非水溶剂中各溶剂组成以及质量比为碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯/碳酸二乙酯＝3:5:2。
所述锂离子电池非水电解液制备方法如下：
本实施例锂离子非水电解液的制备方法与实施例1相同，非水电解液各组成及比例如本实施例中所述。
锂离子电池的制备方法如下：
本实施例锂离子电池的制备方法与实施例1相同。
实施例8
本实施例提供了一种锂离子电池非水电解液，以非水电解液的总质量为100％计，所述锂离子非水电解液包括质量百分含量分别为0.5％的马来酸二烯丙酯、0.3％的亚磷酸三苯酯、1.5％的碳酸亚乙烯酯、2％的1,3-丙烷磺酸内酯、0.5％的氟代碳酸乙烯酯和1％的硫酸亚乙酯的添加剂，锂盐包括浓度为12.5％的六氟磷酸锂、2％的双氟磺酰亚胺锂和0.3％的双草酸硼酸锂，余量为非水溶剂，非水溶剂中各溶剂组成以及质量比为碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯/碳酸二乙酯＝3:5:2。
所述锂离子电池非水电解液制备方法如下：
本实施例锂离子非水电解液的制备方法与实施例1相同，非水电解液各组成及比例如本实施例中所述。
锂离子电池的制备方法如下：
本实施例锂离子电池的制备方法与实施例1相同。
实施例9
本实施例提供了一种锂离子电池非水电解液，以非水电解液的总质量为100％计，所述锂离子非水电解液包括质量百分含量分别为0.5％的马来酸二烯丙酯、0.3％的亚磷酸三苯酯、2.5％的碳酸亚乙烯酯、1％的1,3-丙烷磺酸内酯、0.5％的氟代碳酸乙烯酯和1％的硫酸亚乙酯的添加剂，锂盐包括浓度为12.5％的六氟磷酸锂、1％的双氟磺酰亚胺锂和0.3％的双草酸硼酸锂，余量为非水溶剂，非水溶剂中各溶剂组成以及质量比为碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯/碳酸二乙酯/碳酸丙烯酯＝2:4:3:1。
所述锂离子电池非水电解液制备方法如下：
本实施例锂离子非水电解液的制备方法与实施例1相同，非水电解液各组成及比例如本实施例中所述。
锂离子电池的制备方法如下：
本实施例锂离子电池的制备方法与实施例1相同。
实施例10
本实施例提供了一种锂离子电池非水电解液，以非水电解液的总质量为100％计，所述锂离子非水电解液包括质量百分含量分别为0.5％的马来酸二烯丙酯、0.3％的亚磷酸三苯酯、1％的碳酸亚乙烯酯、3％的1,3-丙烷磺酸内酯、0.5％的氟代碳酸乙烯酯和0.5％的硫酸亚乙酯的添加剂，锂盐包括浓度为12.5％的六氟磷酸锂、1％的双氟磺酰亚胺锂和0.3％的双草酸硼酸锂，余量为非水溶剂，非水溶剂中各溶剂组成以及质量比为碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯/碳酸二乙酯/碳酸丙烯酯＝2:4:3:1。
所述锂离子电池非水电解液制备方法如下：
本实施例锂离子非水电解液的制备方法与实施例1相同，非水电解液各组成及比例如本实施例中所述。
锂离子电池的制备方法如下：
本实施例锂离子电池的制备方法与实施例1相同。
实施例11
本实施例提供了一种锂离子电池非水电解液，以非水电解液的总质量为100％计，所述锂离子非水电解液包括质量百分含量分别为0.5％的马来酸二烯丙酯、0.3％的亚磷酸三苯酯、2.5％的碳酸亚乙烯酯、1％的1,3-丙烷磺酸内酯、1.5％的氟代碳酸乙烯酯和0.5％的硫酸亚乙酯的添加剂，锂盐包括浓度为12.5％的六氟磷酸锂、1％的双氟磺酰亚胺锂和0.3％的双草酸硼酸锂，余量为非水溶剂，非水溶剂中各溶剂组成以及质量比为碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯/碳酸二乙酯/碳酸丙烯酯＝2:4:3:1。
所述锂离子电池非水电解液制备方法如下：
本实施例锂离子非水电解液的制备方法与实施例1相同，非水电解液各组成及比例如本实施例中所述。
锂离子电池的制备方法如下：
本实施例锂离子电池的制备方法与实施例1相同。
实施例12
本实施例提供了一种锂离子电池非水电解液，以非水电解液的总质量为100％计，所述锂离子非水电解液包括质量百分含量分别为3％的马来酸二烯丙酯、0.5％的亚磷酸三苯酯、0.5％的碳酸亚乙烯酯、3％的1,3-丙烷磺酸内酯、1％的氟代碳酸乙烯酯和1％的硫酸亚乙酯的添加剂，锂盐包括浓度为18％的六氟磷酸锂，余量为非水溶剂，非水溶剂中各溶剂组成以及质量比为碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯/碳酸二乙酯＝3:5:2。
所述锂离子电池非水电解液制备方法如下：
电解液在手套箱中配制，手套箱中氩气含量为99.999％，实际氧含量＜0.1ppm，水分含量＜0.1ppm。将非水溶剂、添加剂、锂盐按上述比例混合均匀配制成锂离子电池非水电解液。
所述锂离子电池非水电解液制备方法如下：
本实施例锂离子非水电解液的制备方法与实施例1相同，非水电解液各组成及比例如本实施例中所述。
锂离子电池的制备方法如下：
本实施例锂离子电池的制备方法与实施例1相同。
实施例13
本实施例提供了一种锂离子电池非水电解液，以非水电解液的总质量为100％计，所述锂离子非水电解液包括质量百分含量分别为1％的马来酸二烯丙酯、0.01％的亚磷酸三苯酯、2％的碳酸亚乙烯酯、2.5％的1,3-丙烷磺酸内酯、0.5％的氟代碳酸乙烯酯和1％的硫酸亚乙酯的添加剂，锂盐包括浓度为11％的六氟磷酸锂、3％的双氟磺酰亚胺锂和1％的双草酸硼酸锂，余量为非水溶剂，非水溶剂中各溶剂组成以及质量比为碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯/碳酸二乙酯＝3:5:2。
所述锂离子电池非水电解液制备方法如下：
电解液在手套箱中配制，手套箱中氩气含量为99.999％，实际氧含量＜0.1ppm，水分含量＜0.1ppm。将非水溶剂、添加剂、锂盐按上述比例混合均匀配制成锂离子电池非水电解液。
所述锂离子电池非水电解液制备方法如下：
本实施例锂离子非水电解液的制备方法与实施例1相同，非水电解液各组成及比例如本实施例中所述。
锂离子电池的制备方法如下：
本实施例锂离子电池的制备方法与实施例1相同。
对比例1
本对比例与实施例1的区别之处在于，以非水电解液的总质量为100％计，不添加所有添加剂，并适应性调整非水溶剂用量使电解液总量为100％，其他原料、配比及各组分的质量百分含量均与实施例1相同。
对比例2
本对比例与实施例1的区别之处在于，以非水电解液的总质量为100％计，不添加马来酸二烯丙酯和亚磷酸三苯酯，具体调整氟代碳酸乙烯酯的质量百分含量为1.3％，其他均与实施例1相同。
对比例3
本对比例与实施例1的区别之处在于，以非水电解液的总质量为100％计，不添加马来酸二烯丙酯，具体调整氟代碳酸乙烯酯的质量百分含量为1％，其他均与实施例1相同。
对比例4
本对比例与实施例1的区别之处在于，以非水电解液的总质量为100％计，不添加亚磷酸三苯酯，具体调整氟代碳酸乙烯酯的质量百分含量为0.8％，其他均与实施例1相同。
测试条件
将实施例1-13与对比例1-4制备得到的锂离子电池分别进行高温性能和循环性能测试，测试方法如下：
(1)循环性能测试：分别在45℃和55℃恒温箱中以1C的倍率对电池进行充放电循环测试，按照以下公式计算容量保持率：
容量保持率＝循环结束后的放电容量/首次循环的放电容量
(2)高温存储测试：先将电池在常温状态下以1C倍率将电池恒流恒压充电至4.2V，然后以1C倍率将电池恒流放电至3V，所得的放电容量记为C0；再将电池在常温状态下以1C倍率将电池恒流恒压充电至4.2V，接着将电池置于55℃恒温箱内存放7天后取出，冷却至常温，在常温状态下以1C倍率将电池恒流放电至3V，测得其放电容量为C1；并按照如下公式计算容量保持率：
容量保持率＝(C1/C0)×100％
测试的结果如表1所示：
表1：
Figure BDA0003351354420000151
由表1的数据可以看出，与对比例1-4相比，实施例1-13提供的锂离子电池非水电解液制得的锂离子电池在45℃下循环300周的容量保持率高达82.2％以上，在55℃下存储7天容量保持率不低于86.1％，进一步表明本发明提供的锂离子电池非水电解液综合提高了锰酸锂电池体系的高温循环性能和使用寿命。
将对比例2、4和实施例1、4、5进行对比可得，本发明中的烯基酯类化合物能够有效的提高电解液的存储性能以及电解液的高温循环性能，推测是由于烯基酯类化合物能够有效的在锰酸锂正极表面形成良好的CEI膜：其一方面能够有效的抑制电解液与正极材料发生副反应，进而提高正极材料的稳定性；另一方面也有能够降低锰离子的溶出速度，降低锰离子在负极沉积后对负极产生破坏。
将对比例4和实施例1、2、3进行对比可得，本发明提供的亚磷酸三苯酯、亚磷酸三乙酯以及三(三甲基硅烷)亚磷酸酯都能够提高电解液的高温循环和存储性能，这是因为以上三种物质都能够有效的起到除氢氟酸和除水的作用，进而抑制氢氟酸对锰酸锂破坏，提高锰酸锂的稳定性。
将实施例1和实施例6、7、8进行对比可得，测试结果可见：引入其他锂盐对测试结果也有明显的提高提高，这是因为本发明提高的锂盐结构的稳定性、耐高温性都要优于六氟磷酸锂，而且这些锂盐也能够参与到正极成膜过程，进一步保护正极材料。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述锂离子电池非水电解液包括电解质、非水溶剂和添加剂，所述添加剂包含烯基酯类化合物和除酸添加剂。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述烯基酯类化合物为马来酸二烯丙酯。
3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述锂离子电池非水电解液中烯基酯类化合物的质量百分含量为0.1％～3％。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述锂离子电池非水电解液中除酸添加剂包括亚磷酸三苯酯、亚磷酸三乙酯或三(三甲基硅烷)亚磷酸酯中的任意一种或至少两种的组合。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述锂离子电池非水电解液中除酸添加剂的质量百分含量为0.01％～0.5％。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述锂离子电池非水电解液中还包括其他添加剂，所述其他添加剂包括碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、氟代碳酸乙烯酯或硫酸亚乙酯中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述锂离子电池非水电解液中碳酸亚乙烯酯的质量百分含量为0.5％～2.5％；
优选地，所述锂离子电池非水电解液中1,3-丙烷磺酸内酯的质量百分含量为1％～3％；
优选地，所述锂离子电池非水电解液中氟代碳酸乙烯酯的质量百分含量为0.5％～1.5％；
优选地，所述锂离子电池非水电解液中硫酸亚乙酯的质量百分含量为0.5％～1％。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述电解质为锂盐；
优选地，所述锂盐包括六氟磷酸锂和其他锂盐；
优选地，所述其他锂盐包括双氟磺酰亚胺锂、二氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二氟草酸硼酸锂或双草酸磷酸锂中的任意一种或至少两种的组合。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述锂离子电池非水电解液中六氟磷酸锂的质量百分含量为8％～18％；
优选地，所述锂离子电池非水电解液中其他锂盐的的质量百分含量为0.3％～4％。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述非水溶剂包含环状碳酸酯溶剂和线性碳酸酯溶剂；
优选地，所述环状碳酸酯溶剂包括碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯中的任意一种或两种的组合；
优选地，所述线性碳酸酯溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯或碳酸乙丙酯中任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述锂离子电池非水电解液中环状碳酸酯溶剂的质量百分含量为15％～30％；
优选地，所述锂离子电池非水电解液中线性碳酸酯溶剂的质量百分含量为40％～60％。
10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括根据权利要求1-9中任一项所述的锂离子电池非水电解液；
优选地，所述锂离子电池采用锰酸锂作为正极材料。
CN202111339701.4A 2021-11-12 2021-11-12 一种锂离子电池非水电解液和应用 Pending CN113903991A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111339701.4A CN113903991A (zh) 2021-11-12 2021-11-12 一种锂离子电池非水电解液和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111339701.4A CN113903991A (zh) 2021-11-12 2021-11-12 一种锂离子电池非水电解液和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113903991A true CN113903991A (zh) 2022-01-07

Family

ID=79194147

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111339701.4A Pending CN113903991A (zh) 2021-11-12 2021-11-12 一种锂离子电池非水电解液和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113903991A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114361596A (zh) * 2022-02-14 2022-04-15 费县威尚新能源技术中心 一种锂离子电池电解液及锂离子电池

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000299127A (ja) * 1999-02-12 2000-10-24 Mitsui Chemicals Inc 非水電解液およびそれを用いた二次電池
CN1601799A (zh) * 2003-09-28 2005-03-30 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 非水电解液稳定色泽和降低hf含量的方法
CN106025359A (zh) * 2016-07-08 2016-10-12 珠海市赛纬电子材料股份有限公司 一种锂离子动力电池非水电解液
CN106848398A (zh) * 2017-02-16 2017-06-13 湖南锂顺能源科技有限公司 一种锂离子电池用电解液
US20190190070A1 (en) * 2017-12-07 2019-06-20 Enevate Corporation Silicon-based energy storage devices with carboxylic ether, carboxylic acid based salt, or acrylate electrolyte containing electrolyte additives
CN111916826A (zh) * 2020-07-22 2020-11-10 梅州市量能新能源科技有限公司 电解液及其制备方法、以及锂离子电池及其制备方法
CN113363584A (zh) * 2021-07-19 2021-09-07 河源市联懋新材料有限公司 一种锂离子电池及其电解液、电极的制造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000299127A (ja) * 1999-02-12 2000-10-24 Mitsui Chemicals Inc 非水電解液およびそれを用いた二次電池
CN1601799A (zh) * 2003-09-28 2005-03-30 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 非水电解液稳定色泽和降低hf含量的方法
CN106025359A (zh) * 2016-07-08 2016-10-12 珠海市赛纬电子材料股份有限公司 一种锂离子动力电池非水电解液
CN106848398A (zh) * 2017-02-16 2017-06-13 湖南锂顺能源科技有限公司 一种锂离子电池用电解液
US20190190070A1 (en) * 2017-12-07 2019-06-20 Enevate Corporation Silicon-based energy storage devices with carboxylic ether, carboxylic acid based salt, or acrylate electrolyte containing electrolyte additives
CN111916826A (zh) * 2020-07-22 2020-11-10 梅州市量能新能源科技有限公司 电解液及其制备方法、以及锂离子电池及其制备方法
CN113363584A (zh) * 2021-07-19 2021-09-07 河源市联懋新材料有限公司 一种锂离子电池及其电解液、电极的制造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114361596A (zh) * 2022-02-14 2022-04-15 费县威尚新能源技术中心 一种锂离子电池电解液及锂离子电池
CN114361596B (zh) * 2022-02-14 2022-09-13 珠海光瑞新材料有限公司 一种锂离子电池电解液及锂离子电池

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109888389B (zh) 一种三元锂离子电池非水电解液及含该电解液的高镍三元锂离子电池
CN109873205B (zh) 一种适用于硅碳负极的电解液及包含该电解液的锂离子电池
CN109390631B (zh) 一种高镍三元正极材料电解液
US11387491B2 (en) Electrolyte and secondary battery containing the same
CN109888384B (zh) 电解液和含有电解液的电池
CN110611121B (zh) 电解液及包含该电解液的锂离子电池
CN112531210A (zh) 电解液添加剂及应用和包括该添加剂的非水电解液
CN111200164A (zh) 一种锂离子电池电解液及锂离子电池
CN109346768B (zh) 一种锰酸锂锂离子电池非水电解液
CN112331914A (zh) 一种不含碳酸乙烯酯溶剂的锂离子电池非水电解液及电池
CN114142091A (zh) 一种锂离子电池非水电解液和锂离子电池
CN110783628A (zh) 一种锂离子电池非水电解液及使用该电解液的锂离子电池
CN113078358A (zh) 一种锂离子电池非水电解液及其锂离子电池
CN113991178A (zh) 锂离子电池非水电解液及其应用
CN113161615A (zh) 一种锂离子电池非水电解液和锂离子电池
CN110148774B (zh) 高镍三元正极材料体系电池用电解液及锂离子电池
CN113809401A (zh) 锂离子电池非水电解液及其应用
CN116344943B (zh) 一种磷酸锰铁锂电池电解液
CN113903991A (zh) 一种锂离子电池非水电解液和应用
CN114520371B (zh) 一种非水电解液及包含其的锂离子电池
CN114464889A (zh) 一种高电压锂离子电池用非水电解液及其锂离子电池
CN111244550B (zh) 用于高镍体系的锂离子电池电解液添加剂及电解液和电池
CN111430800B (zh) 电解液添加剂及应用、包括该添加剂的非水电解液和电池
CN115133125A (zh) 一种提高锂盐添加剂溶解度的方法及含锂盐添加剂的电解液
CN113078357A (zh) 一种高电压锂离子电池非水电解液及锂离子电池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination