CN114335730A - 非水电解液及使用其的锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种非水电解液及使用其的锂离子电池。本申请中,所述非水电解液包括:非水溶剂、添加剂和电解质,所述添加剂包括柠康酸酐。本发明提供的非水电解液,阻抗较小,可改善使用了其的锂离子电池循环性能和高温性能。
Description
技术领域
本发明涉及二次电池领域,特别涉及非水电解液及使用其的锂离子电池。
背景技术
近年来,随着传统能源逐渐短缺,新能源电动汽车及储能业务呈现急剧增长,其中作为电芯化学体系的主要技术路线之一,磷酸铁锂材料凭借较低的成本、较广阔的来源、较高的安全特性,占据较高的市场份额。碳酸亚乙烯酯(VC)作为磷酸铁锂材料中最常用的添加剂,经常面临供应紧缺现象。碳酸亚乙烯酯(VC)主要作用是改善电池循环和提高存储寿命,如能寻找一种电解液配方,在仅添加极少量碳酸亚乙烯酯的情况下,仍能实现很好的改善循环和存储寿命的效果,将大大减少电池制造时对碳酸亚乙烯酯(VC)的依赖。
因此,本领域尚需研发在仅添加极少量碳酸亚乙烯酯的情况下,仍能实现很好的改善循环和存储寿命的电解液。
发明内容
本发明的目的在于提供一种非水电解液,使得使用该非水电解液的锂离子电池尤其是磷酸铁锂电池循环和存储寿命高。
本发明的另一目的在于一种锂离子电池。
为解决上述技术问题,本发明第一方面提供了一种非水电解液,所述非水电解液包括:非水溶剂、添加剂和电解质,所述添加剂包括柠康酸酐。
在一些优选的方案中,所述添加剂还包括碳酸亚乙烯酯(VC)。
在一些优选的方案中,所述添加剂还包括氟代碳酸乙烯酯(FEC)。
在一些优选的方案中,所述添加剂还包括有机磷化物,所述有机磷化物包括亚磷酸三甲酯(TMSP)和四甲基硼酸酯(TMSB)中至少一种。
在一些优选的方案中,所述有机磷化物包括亚磷酸三甲酯(TMSP)和四甲基硼酸酯(TMSB)中任一种。
在一些优选的方案中,所述有机磷化物为亚磷酸三甲酯(TMSP)和四甲基硼酸酯(TMSB)中任一种。
在一些优选的方案中,所述添加剂包括柠康酸酐、碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)和所述有机磷化物。
在一些优选的方案中,所述非水电解液中,所述柠康酸酐的质量百分含量为0.1%至3%。
在一些优选的方案中,所述非水电解液中,所述碳酸亚乙烯酯(VC)的质量百分含量为0.1%至3%。
在一些优选的方案中,所述非水电解液中,所述氟代碳酸乙烯酯(FEC)的质量百分含量为0.1-1%;例如0.5%。
在一些优选的方案中,所述非水电解液中,所述有机磷化物的质量百分含量为0.1-1%,0.5%。
在一些优选的方案中,所述非水溶剂包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)和碳酸二乙酯(DEC)中至少一种,优选至少两种,更优选为至少三种。
在一些优选的方案中,所述非水溶剂包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸亚乙酯(EC)和碳酸丙烯酯(PC)中至少三种。
在一些优选的方案中,所述非水溶剂包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸亚乙酯(EC)中至少一种,优选至少两种,更优选为全部三种。
在一些优选的方案中,所述非水溶剂由碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸亚乙酯(EC)组成。
在一些优选的方案中,所述非水溶剂由碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸亚乙酯(EC)和碳酸丙烯酯(PC)组成。
在一些优选的方案中,所述碳酸二甲酯(DMC)、所述碳酸甲乙酯(EMC)、所述碳酸亚乙酯(EC)和所述碳酸丙烯酯(PC)的体积比为a:b:c:d,其中a为10-60,b为20-70,c为10-50,d为5-40且a+b+c+d=100。
在一些优选的方案中,所述碳酸二甲酯(DMC)、所述碳酸甲乙酯(EMC)、所述碳酸亚乙酯(EC)的质量比为a:b:c,其中a为10-60,b为20-70,c为10-50,且a+b+c=100。
在一些优选的方案中,所述碳酸二甲酯(DMC)、所述碳酸甲乙酯(EMC)、所述碳酸亚乙酯(EC)的质量比为3:4:3。
在一些优选的方案中,所述电解质包括六氟磷酸锂、二氟磷酸锂(LiF2PO4)和双氟磺酰亚胺锂(LiFSi)中至少一种。
在一些优选的方案中,所述非水电解液中,所述电解质的质量百分比为1wt%至20wt%,例如14wt%。
本发明的第二方面提供了一种锂离子电池,所述锂离子电池包括正极、负极、隔膜和所述非水电解液。
在一些优选的方案中,所述锂离子电池的正极包括正极活性材料,所述正极活性材料包括磷酸铁锂。
本发明所述负极活性物质,可以单独或混合两种以上使用碳系负极活性物质如结晶碳、无定形碳、或碳复合材料,或石墨系负极活性物质如天然石墨、人造石墨。
本发明相对于现有技术而言,至少具有下述优点:
本发明第一方面提供的非水电解液,阻抗较小,可改善使用了其的锂离子电池循环性能和高温性能。
应理解,在本发明范围内中,本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合,从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅,在此不再一一累述。
具体实施方式
现有技术中,常用的电解液添加剂碳酸亚乙烯酯(VC)经常面临供应紧缺的现象。本发明人意外发现,在电解液中添加柠康酸酐可以减少碳酸亚乙烯酯(VC)的使用,或代替碳酸亚乙烯酯(VC),且同样可以起到改善电池循环和提高存储寿命的功能。基于此,本发明的一些实施方式中提供了一种非水电解液,所述非水电解液包括:非水溶剂、添加剂和电解质,所述添加剂包括柠康酸酐。本发明公开的非水电解液,优选应用于磷酸铁锂电池。当其应用于三元电池中,其产气和储存能力均劣于磷酸铁锂电池。
在一些优选的方案中,所述添加剂还包括碳酸亚乙烯酯(VC)。
本发明人还发现,柠康酸酐和氟代碳酸乙烯酯二者可以协同配合,更显著改进电池循环性能和提高电池存储寿命。在一些优选的方案中,所述添加剂还包括氟代碳酸乙烯酯(FEC)。
本发明人还发现,进一步在非水电解液中添加有机磷化物,能提高常温循环,在一些优选的方案中,所述添加剂还包括有机磷化物,所述有机磷化物包括亚磷酸三甲酯(TMSP)和四甲基硼酸酯(TMSB)中至少一种。
在一些优选的方案中,所述有机磷化物包括亚磷酸三甲酯(TMSP)和四甲基硼酸酯(TMSB)中任一种。
在一些优选的方案中,所述有机磷化物为亚磷酸三甲酯(TMSP)和四甲基硼酸酯(TMSB)中任一种。
在一些优选的方案中,所述添加剂包括柠康酸酐、碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)和所述有机磷化物。
在一些优选的方案中,所述非水电解液中,所述柠康酸酐的质量百分含量为0.1%至3%。
在一些优选的方案中,所述非水电解液中,所述碳酸亚乙烯酯(VC)的质量百分含量为0.1%至3%。
在一些优选的方案中,所述非水电解液中,所述氟代碳酸乙烯酯(FEC)的质量百分含量为0.1-1%。
在一些优选的方案中,所述非水电解液中,所述有机磷化物的质量百分含量为0.1-1%。
在一些更优选的方案中,所述添加剂由碳酸亚乙烯酯(VC)和柠康酸酐组成。
在一些优选的方案中,所述碳酸亚乙烯酯(VC)和所述柠康酸酐的质量比为(10-30):(5-15);更优选为(15-25):(5-10),例如25:5、15:15或25:10。
在一些优选的方案中,相对于所述添加剂的总质量,所述碳酸亚乙烯酯(VC)的质量百分含量不超过85%。
在一些优选的方案中,相对于所述添加剂的总质量,所述碳酸亚乙烯酯(VC)的质量百分含量不少于50%。
在一些优选的方案中,所述柠康酸酐、所述碳酸亚乙烯酯(VC)和所述氟代碳酸乙烯酯(FEC)的质量比为(2-8):(15-30):(2-8),更优选为(4-6):(20-30):(4-6);例如:5:25:5。
在一些优选的方案中,所述柠康酸酐、所述碳酸亚乙烯酯(VC)和所述有机磷化物的质量比为(2-8):(15-30):(2-8),更优选为(4-6):(20-30):(4-6);例如5:25:5。
在一些优选的方案中,所述柠康酸酐、所述碳酸亚乙烯酯(VC)、所述氟代碳酸乙烯酯(FEC)和所述有机磷化物的质量比为(2-8):(15-30):(2-8):(2-8);优选为(4-6):(20-30):(4-6):(4-6);例如5:25:5:5。
在一些更优选的方案中,所述非水溶剂由碳酸二甲酯(DMC)、所述碳酸甲乙酯(EMC)和所述碳酸亚乙酯(EC)组成;
所述添加剂由碳酸亚乙烯酯(VC)和柠康酸酐组成;
其中,所述柠康酸酐和所述碳酸亚乙烯酯(VC)的质量比为(5-10):(15-25)。
术语
如本文中所用的,术语“柠康酸酐”可以与甲基马来酐、甲基顺式丁烯二酐、顺式甲基丁烯二酸酐、柠康酐、甲基顺丁烯二酸酐和2-甲基马来酸酐互换使用。其结构为:
在一些优选的方案中,所述非水溶剂包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)和碳酸二乙酯(DEC)中至少一种,优选至少两种,更优选为至少三种。
在一些优选的方案中,所述非水溶剂包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸亚乙酯(EC)中至少一种,优选至少两种,更优选为全部三种。
在一些优选的方案中,所述非水溶剂由碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸亚乙酯(EC)组成。
在一些优选的方案中,所述非水溶剂由碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸亚乙酯(EC)和碳酸丙烯酯(PC)组成。
在一些优选的方案中,所述碳酸二甲酯(DMC)、所述碳酸甲乙酯(EMC)、所述碳酸亚乙酯(EC)和所述碳酸丙烯酯(PC)的体积比为a:b:c:d,其中a为10-60,b为20-70,c为10-50,d为5-40且a+b+c+d=100。
在一些优选的方案中,所述碳酸二甲酯(DMC)、所述碳酸甲乙酯(EMC)、所述碳酸亚乙酯(EC)的质量比为a:b:c,其中a为10-60,b为20-70,c为10-50,且a+b+c=100。
在一些优选的方案中,所述碳酸二甲酯(DMC)、所述碳酸甲乙酯(EMC)、所述碳酸亚乙酯(EC)的质量比为3:4:3。
在一些优选的方案中,所述电解质包括六氟磷酸锂、二氟磷酸锂(LiF2PO4)和双氟磺酰亚胺锂(LiFSi)中至少一种。
在一些优选的方案中,所述非水电解液中,所述电解质的质量百分比为1wt%至20wt%,例如14wt%。
本发明一些实施方式提供了一种锂离子电池,所述锂离子电池包括正极、负极、隔膜和所述非水电解液。
作为正极,其包括正极活性物质层和集流体。作为正极活性物质层,其包括正极活性物质、粘结剂和导电剂。作为正极活性物质,其优选包含至少一种氧化物和/或聚阴离子化合物。非水系电解液中的阳离子为锂主体的锂离子电池的情况,构成(ii)正极的正极活性物质只要是能充放电的各种材料就没有特别限定,例如可列举出含有选自(A)含有镍、锰、钴的至少一种以上的金属且具有层状结构的锂过渡金属复合氧化物、(B)具有尖晶石结构的锂锰复合氧化物、(C)含锂橄榄石型磷酸盐、及(D)具有层状岩盐型结构的锂过量层状过渡金属氧化物中的至少一种的物质。
(A)锂过渡金属复合氧化物
作为正极活性物质(A)含有镍、锰、钴中的至少1种以上的金属且具有层状结构的锂过渡金属复合氧化物,例如可列举出:锂·钴复合氧化物、锂·镍复合氧化物、锂·镍·钴复合氧化物、锂·镍·钴·铝复合氧化物、锂·钴·锰复合氧化物、锂·镍·锰复合氧化物、锂·镍·锰·钴复合氧化物等。另外,还可以使用将这些锂过渡金属复合氧化物的主体的一部分过渡金属原子用Al、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Si、B、Ba、Y、Sn等其它元素置换而成的物质。
作为锂·钴复合氧化物、锂·镍复合氧化物的具体例子,还可以使用LiCoO2、LiNiO2、添加了Mg、Zr、Al、Ti等不同种类元素的钴酸锂(LiCo0.98Mg0.01Zr0.01O2、LiCo0.98Mg0.01Al0.01O2、LiCo0.975Mg0.01Zr0.005Al0.01O2等)、在表面固着有稀土类的化合物的钴酸锂等。另外,还可以使用在LiCoO2颗粒粉末的一部分颗粒表面覆盖了氧化铝而成的物质。
锂·镍·钴复合氧化物、锂·镍·钴·铝复合氧化物如通式(1-1)所示。
LiaNi1-b-cCbM1cO2(1-1)
式(1-1)中,M1是选自由Al、Fe、Mg、Zr、Ti、B组成的组中的至少一个元素,a满足0.9≤a≤1.2,b、c满足0.1≤b≤0.3、0≤c≤0.1的条件。具体而言,可列举出:LiNi0.8Co0.2O2、LiNi0.85Co0.10Al0.05O2、LiNi0.87Co0.10Al0.03O2、LiNi0.6Co0.3Al0.1O2等。
作为锂·钴·锰复合氧化物、锂·镍·锰复合氧化物的具体例子,可列举出:LiNi0.5Mn0.5O2、LiCo0.5Mn0.5O2等。
作为锂·镍·锰·钴复合氧化物,可列举出通式(1-2)所示的含锂复合氧化物。
LidNieMnfCogM2hO2(1-2)
式(1-2)中,M2为选自由Al、Fe、Mg、Zr、Ti、B、Sn组成的组中的至少一个元素,d满足0.9≤d≤1.2,e、f、g和h满足e+f+g+h=1、0≤e≤0.7、0≤f≤0.5、0≤g≤0.5、及h≥0的条件。
锂·镍·锰·钴复合氧化物提高结构稳定性,优选为了提高锂二次电池在高温下的安全性而在通式(1-2)所示的范围内含有锰,特别优选为了提高锂离子二次电池的高率特性而在通式(1-2)所示的范围内进一步含有钴。具体而言,例如可列举出在4.3V以上具有充放电区域的、Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2、Li[Ni0.45Mn0.35Co0.2]O2、Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]O2、Li[Ni0.6Mn0.2Co0.2]O2、Li[Ni0.49Mn0.3Co0.2Zr0.01]O2、Li[Ni0.49Mn0.3Co0.2Mg0.01]O2等。
(B)具有尖晶石结构的锂锰复合氧化物
作为正极活性物质(B)具有尖晶石结构的锂锰复合氧化物,例如可列举出:通式(1-3)所示的尖晶石型锂锰复合氧化物。
Lij(Mn2-kM3k)O4(1-3)
式(1-3)中,M3为选自由Ni、Co、Fe、Mg、Cr、Cu、Al和Ti组成的组中的至少一个金属元素,j为1.05≤j≤1.15,k为0≤k≤0.20。
具体而言,例如可列举出:LiMn2O4、LiMn1.95Al0.05O4、LiMn1.9Al0.1O4、LiMn1.9Ni0.1O4、LiMn1.5Ni0.5O4等。
(C)含锂橄榄石型磷酸盐
作为正极活性物质(C)含锂橄榄石型磷酸盐,例如可列举出通式(1-4)所示的物质。
LiFe1-nM4nPO4(1-4)
式(1-4)中,M4为选自Co、Ni、Mn、Cu、Zn、Nb、Mg、Al、Ti、W、Zr和Cd中的至少一个,n为0≤n≤1。
具体而言,例如可列举出:LiFePO4、LiCoPO4、LiNiPO4、LiMnPO4等,其中,优选LiFePO4和/或LiMnPO4。
(D)锂过量层状过渡金属氧化物
作为正极活性物质(D)具有层状岩盐型结构的锂过量层状过渡金属氧化物,例如可列举出通式(1-5)所示的物质。
xLiM5O2·(1-x)Li2M6O3(1-5)
式(1-5)中,x为满足0<x<1的数,M5是平均氧化数为3+的至少1种以上的金属元素,M6是平均氧化数为4+的至少1种以上的金属元素。式(1-5)中,M5优选为3价的选自Mn、Ni、Co、Fe、V、Cr中的1种以上的金属元素,还可以将平均氧化数用2价和4价的等量的金属得到3价。另外,式(1-5)中,M6优选为选自Mn、Zr、Ti中的1种以上的金属元素。
具体而言,可列举出:0.5[LiNi0.5Mn0.5O2]·0.5[Li2MnO3]、
0.5[LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2]·0.5[Li2MnO3]、0.5[LiNi0.375Co0.25Mn0.375O2]·0.5[Li2MnO3]、
0.5[LiNi0.375Co0.125、Fe0.125Mn0.375O2]·0.5[Li2MnO3]、
0.45[LiNi0.375Co0.25Mn0.375O2]·0.10[Li2TiO3]·0.45[Li2MnO3]等。
作为正极活性物质,含有选自上述(A)~(D)中的至少一个作为主要成分即可,作为除此以外可包含的物质,例如可列举出:FeS2、TiS2、V2O5、MoO3、MoS2等过渡元素硫属化合物(Chalcogenide)或聚乙炔、聚对苯撑、聚苯胺、及聚吡咯等导电性高分子、活性炭、产生自由基的聚合物、碳材料等。
在一些特别优选的实施方式中,所述正极活性物质为LiFePO4。
作为负极,其通常包括负极活性物质、导电剂和粘结剂。作为负极活性物质,为可嵌入、脱嵌锂的材料。包括但不限于,结晶碳(天然石墨及人造石墨等)、无定形碳、碳涂层石墨及树脂涂层石墨等碳材料、氧化铟、氧化硅、氧化锡、钛酸锂、氧化锌及氧化锂等氧化物材料。负极活性物质也可以为锂金属或者可与锂形成合金的金属材料。可与锂形成合金的金属的具体例包含Cu、Sn、Si、Co、Mn、Fe、Sb及Ag。也可以使用含有这些金属与锂的二元或三元的合金作为负极活性物质。这些负极活性物质可以单独使用,也可以组合使用两种以上。从高能量密度化的角度出发,作为所述负极活性物质,可组合石墨等碳材料与Si、Si合金、Si氧化物等Si系的活性物质。从兼顾循环特性与高能量密度化的角度出发,作为所述负极活性物质,可组合石墨与Si系的活性物质。关于所述组合,Si系的活性物质的质量相对于碳材料与Si系的活性物质的合计质量的比可以为0.5%以上95%以下,1%以上50%以下,或2%以上40%以下。
作为正极和负极所用的导电剂、粘结剂等,没有特别限定,使用本领域常用的导电剂和粘结剂即可。
作为隔膜,没有特别限定,可以使用铝层压薄膜、SUS制层压薄膜、涂布有氧化硅的聚丙烯、聚乙烯等的层压薄膜等。在本发明的一些实施例中,使用三层PP/PE/PP形成的隔膜。
本发明所述的锂离子电池的制备方法,可参考本领域常用的方法进行。在本发明的一些实施例中,所述的锂离子电池为袋型(软包)二次电池。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件,或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明,否则百分比和份数是重量百分比和重量份数。以下实施例中所用的实验材料和试剂如无特别说明均可从市售渠道获得。
除非另有指明,本文所用的技术和科学术语具有与本申请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,本文所用的术语仅为了描述具体实施方式,而非意图限制本申请的示例性实施方式。
实施例1、非水电解液的制备
按照EC:EMC:DMC为3:4:3配制非水溶剂,再将LiPF6、VC、柠康酸酐溶解在非水溶剂中,制备获得非水电解液。
相对于非水电解液的总质量,上述LiPF6的质量百分含量为14%,VC的质量百分含量为2.5%,柠康酸酐的质量百分含量为0.5%。
实施例2、非水电解液的制备
按照EC:EMC:DMC为3:4:3配制非水溶剂,再将LiPF6、VC、柠康酸酐溶解在非水溶剂中,制备获得非水电解液。
相对于非水电解液的总质量,上述LiPF6的质量百分含量为14%,VC的质量百分含量为1.5%,柠康酸酐的质量百分含量为1.5%。
实施例3、非水电解液的制备
按照EC:EMC:DMC为3:4:3配制非水溶剂,再将LiPF6、VC、柠康酸酐溶解在非水溶剂中,制备获得非水电解液。
相对于非水电解液的总质量,上述LiPF6的质量百分含量为14%,VC的质量百分含量为2.5%,柠康酸酐的质量百分含量为1%。
实施例4、非水电解液的制备
按照EC:EMC:DMC为3:4:3配制非水溶剂,再将LiPF6、柠康酸酐溶解在非水溶剂中,制备获得非水电解液。
相对于非水电解液的总质量,上述LiPF6的质量百分含量为14%,柠康酸酐的质量百分含量为3%。
实施例5、非水电解液的制备
按照EC:EMC:DMC为3:4:3配制非水溶剂,再将LiPF6、VC、柠康酸酐、FEC溶解在非水溶剂中,制备获得非水电解液。
相对于非水电解液的总质量,上述LiPF6的质量百分含量为14%,VC的质量百分含量为2.5%,柠康酸酐的质量百分含量为0.5%,FEC的质量百分含量为0.5%。
实施例6、非水电解液的制备
按照EC:EMC:DMC为3:4:3配制非水溶剂,再将LiPF6、VC、柠康酸酐、TMSP、溶解在非水溶剂中,制备获得非水电解液。
相对于非水电解液的总质量,上述LiPF6的质量百分含量为14%,VC的质量百分含量为2.5%,柠康酸酐的质量百分含量为0.5%,TMSP的质量百分含量为0.5%。
实施例7、非水电解液的制备
按照EC:EMC:DMC为3:4:3配制非水溶剂,再将LiPF6、VC、柠康酸酐、TMSB、溶解在非水溶剂中,制备获得非水电解液。
相对于非水电解液的总质量,上述LiPF6的质量百分含量为14%,VC的质量百分含量为2.5%,柠康酸酐的质量百分含量为0.5%,TMSB的质量百分含量为0.5%。
实施例8、非水电解液的制备
按照EC:EMC:DMC为3:4:3配制非水溶剂,再将LiPF6、VC、柠康酸酐、FEC、TMSB溶解在非水溶剂中,制备获得非水电解液。
相对于非水电解液的总质量,上述LiPF6的质量百分含量为14%,VC的质量百分含量为2.5%,柠康酸酐的质量百分含量为0.5%,FEC的质量百分含量为0.5%,TMSB的质量百分含量为0.5%。
对比例1、非水电解液的制备
按照EC:EMC:DMC为3:4:3配制非水溶剂,再将LiPF6、VC溶解在非水溶剂中,制备获得非水电解液。
相对于非水电解液的总质量,上述LiPF6的质量百分含量为14%,VC的质量百分含量为3%。
【磷酸铁锂电池的制备】
将上述实施例和对比例制备的非水电解液注入软包电池中,制备获得磷酸铁锂电池。具体方法如下:
(1)正极片的制备
将作为正极活物质的97重量%的磷酸铁锂,作为导电剂的2重量%的炭黑,作为粘结剂的1重量%的PVDF添加到作为溶剂的NMP中,做成正极混合物浆料。将所述正极混合物浆料涂布到作为正极集电体的厚度约为15um的铝箔并进行了干燥,并随后对其进行辊压模切得到正极片。
(2)正极片的制备
将作为负极活性物质的98重量的%人造石墨、作为粘结剂的1重量%的SBR、作为增稠剂的1重量%的CMC溶于水中,制备了负极混合物浆料。将所述负极混合物浆料涂布到作为负极集电体的厚度为8um的铜箔进行干燥,之后对其辊压模切得到负极片。
(3)锂离子电池组装
将上述制备的正极片和负极片与由三层PP/PE/PP形成的隔膜一同以常规方法制备叠片软包电池,之后注入实施例或对比例制备的非水电解液,得到磷酸铁锂电池。
测试例
将本发明实施例和对比例制备的电解液按照上述方法制备获得软包磷酸铁锂电池,后进行如下的电池性能测试,结果记录至表1。
(1)循环能力测试
在实施例及比较例中制造的电池分别在25℃、45℃环境下进行循环,测量其容量保持率,电压区间2.5V~3.65V,充放电倍率为1C/1C。
(2)高温存储
在60℃环境下存储30天,测量电芯容量恢复率。
(3)高温膨胀
在60℃环境下存储60天,测量电芯产气膨胀率。
表1
本领域的普通技术人员可以理解,上述各实施方式是实现本发明的具体实施例,而在实际应用中,可以在形式上和细节上对其作各种改变,而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (10)
1.一种非水电解液,其特征在于,所述非水电解液包括:非水溶剂、添加剂和电解质,所述添加剂包括柠康酸酐。
2.根据权利要求1所述的非水电解液,其特征在于,所述添加剂还包括碳酸亚乙烯酯(VC)。
3.根据权利要求1或2所述的非水电解液,其特征在于,所述添加剂还包括氟代碳酸乙烯酯(FEC);
和/或,所述添加剂还包括有机磷化物,所述有机磷化物包括亚磷酸三甲酯(TMSP)和四甲基硼酸酯(TMSB)中至少一种。
4.根据权利要求1所述的非水电解液,其特征在于,所述添加剂包括柠康酸酐、碳酸亚乙烯酯(VC)和有机磷化物,且所述柠康酸酐、所述碳酸亚乙烯酯(VC)和所述有机磷化物的质量比为(2-8):(15-30):(2-8)。
5.根据权利要求1所述的非水电解液,其特征在于,所述添加剂包括柠康酸酐、碳酸亚乙烯酯(VC)和氟代碳酸乙烯酯(FEC),且所述柠康酸酐、所述碳酸亚乙烯酯(VC)和所述氟代碳酸乙烯酯(FEC)质量比为(2-8):(15-30):(2-8)。
6.根据权利要求1所述的非水电解液,其特征在于,所述添加剂包括柠康酸酐、碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)和有机磷化物。
7.根据权利要求6所述的非水电解液,其特征在于,所述柠康酸酐的质量百分含量为0.1%至3%;
和/或,所述碳酸亚乙烯酯(VC)的质量百分含量为0.1%至3%;
和/或,所述氟代碳酸乙烯酯(FEC)的质量百分含量为0.1%至3%;
和/或,所述有机磷化物的质量百分含量为0.1%至3%;
和/或,所述柠康酸酐、所述碳酸亚乙烯酯(VC)、所述氟代碳酸乙烯酯(FEC)和所述有机磷化物的质量比为(2-8):(15-30):(2-8):(2-8);
和/或,所述电解质包括六氟磷酸锂、二氟磷酸锂(LiF2PO4)和双氟磺酰亚胺锂(LiFSi)中至少一种。
8.根据权利要求2所述的非水电解液,其特征在于,所述添加剂由碳酸亚乙烯酯(VC)和柠康酸酐组成,且所述柠康酸酐和所述碳酸亚乙烯酯(VC)的质量比为(5-10):(15-25)。
9.一种锂离子电池,其特征在于,所述锂离子电池包括正极、负极、隔膜和如权利要求1至8中任一项所述的非水电解液。
10.根据权利要求9所述的锂离子电池,其特征在于,所述正极包括正极活性物质,所述正极活性物质包括磷酸铁锂。
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