CN114583276A - 一种高浸润性电解液及其制备方法 - Google Patents
一种高浸润性电解液及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114583276A CN114583276A CN202210236779.1A CN202210236779A CN114583276A CN 114583276 A CN114583276 A CN 114583276A CN 202210236779 A CN202210236779 A CN 202210236779A CN 114583276 A CN114583276 A CN 114583276A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrolyte
- additive
- organic solvent
- wettability
- 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.)
- Granted
Links
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 113
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 8
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 75
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 74
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 57
- -1 vinyl tris (2, 2 Chemical compound 0.000 claims abstract description 15
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 claims abstract description 6
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1COC(=O)O1 SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical group O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N methyl propyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OC KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- FSSPGSAQUIYDCN-UHFFFAOYSA-N 1,3-Propane sultone Chemical compound O=S1(=O)CCCO1 FSSPGSAQUIYDCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- SQEMPDQYHLWOFE-UHFFFAOYSA-N 2,2,2-trifluoroethoxysilane Chemical compound FC(F)(F)CO[SiH3] SQEMPDQYHLWOFE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- XNENYPKLNXFICU-UHFFFAOYSA-N P(O)(O)O.C[SiH](C)C.C[SiH](C)C.C[SiH](C)C Chemical compound P(O)(O)O.C[SiH](C)C.C[SiH](C)C.C[SiH](C)C XNENYPKLNXFICU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001496 lithium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- MCVFFRWZNYZUIJ-UHFFFAOYSA-M lithium;trifluoromethanesulfonate Chemical compound [Li+].[O-]S(=O)(=O)C(F)(F)F MCVFFRWZNYZUIJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 claims description 3
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- NEILRVQRJBVMSK-UHFFFAOYSA-N B(O)(O)O.C[SiH](C)C.C[SiH](C)C.C[SiH](C)C Chemical compound B(O)(O)O.C[SiH](C)C.C[SiH](C)C.C[SiH](C)C NEILRVQRJBVMSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical group [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 5
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 5
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 4
- 229940021013 electrolyte solution Drugs 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- 229910013872 LiPF Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 description 3
- 101150058243 Lipf gene Proteins 0.000 description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 3
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 3
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 3
- 229910015013 LiAsF Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910013075 LiBF Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- WXNUAYPPBQAQLR-UHFFFAOYSA-N B([O-])(F)F.[Li+] Chemical compound B([O-])(F)F.[Li+] WXNUAYPPBQAQLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N dilithium;dioxido(dioxo)manganese Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Mn]([O-])(=O)=O QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
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
- 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
-
- 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)
- Materials Engineering (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明涉及锂离子电池技术领域,具体涉及一种高浸润性电解液及其制备方法,该高浸润性电解液包括有机溶剂、电解质和添加剂,所述电解质在电解液中的浓度为0.8‑1.5mol/L,所述添加剂的质量占电解液总质量的2‑18%,所述添加剂包括第一添加剂,所述第一添加剂为乙烯基三(2,2,2‑三氟)乙氧基硅烷。本发明制备的电解液在保证锂离子电池电化学性能的基础上,改善了电解液对极片的浸润性。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域,具体涉及一种高浸润性电解液及其制备方法。
背景技术
锂离子电池具有能量密度高、功率密度高、无记忆效应、循环寿命长和环境友好等优点,其应用正迅速从消费类电子产品领域拓展到电动汽车和新能源储能领域。为了符合国家对新能源汽车的政策要求,锂离子电池需要更高的能量密度、更高容量及更高的安全性,这就意味着极片厚度增加、极片卷绕更加紧密,从而使得卷芯中留给电解液的空间越来越小,导致电解液的浸润变得极为困难。尤其是大圆柱锂离子电池,为了降低电池内阻,采用全极耳结构,常见的全极耳结构一般是在涂布时对正负集流体在长度方向上采用露箔处理,随后通过正负极片错位卷绕使正负集流体的露箔分别位于卷芯两端,最后将两端露箔进行揉平处理,以此作为极耳。该种极耳设计虽然极大地降低了电池内阻,但揉平后的极耳端面过于密实,使电解液难以渗透进入卷芯内部,导致注液工序难度变大,且耗时过长。
目前改善锂离子电池浸润性的技术方案集中在对注液工艺的改善及电解液浸润添加剂的研究两大方向。现有技术对注液工艺的改善往往会增加注液工序流程,使整体流程繁琐冗长,能量消耗与时间消耗较大,影响注液效率。而对电解液浸润添加剂的研究报道最多的物质为含氟类化合物及硅烷类化合物,这两类化合物均提高了电解液对电极材料的浸润性,降低了电解液与电极材料的界面电阻,但这两类添加剂加入后会在一定程度上影响锂离子电池的电化学性能,因此,阻碍了浸润性添加剂的进一步使用。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一种高浸润性电解液及其制备方法,以在保证锂离子电池电化学性能的基础上,改善电解液对极片的浸润性。
基于此,本发明提供一种高浸润性电解液,包括有机溶剂、电解质和添加剂,所述电解质在电解液中的浓度为0.8-1.5mol/L,所述添加剂的质量占电解液总质量的2-18%,所述添加剂包括第一添加剂,所述第一添加剂为乙烯基三(2,2,2-三氟)乙氧基硅烷(VTTES),其结构式如式I:
优选地,所述有机溶剂包括第一有机溶剂、第二有机溶剂和第三有机溶剂,所述第一有机溶剂和所述第二有机溶剂为碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)或碳酸甲丙酯(MPC),所述第三有机溶剂为碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)。本发明中,第一有机溶剂和第二有机溶剂为不同的有机溶剂。
进一步优选地,所述第一有机溶剂的体积占有机溶剂总体积的40-70%,第二有机溶剂的体积占有机溶剂总体积的10-30%,第三有机溶剂的体积占有机溶剂总体积的20-40%。
更进一步优选地,所述第一有机溶剂、所述第二有机溶剂和所述第三有机溶剂的体积比为6:2:2或7:1:2。
优选地,所述电解质在电解液中的浓度为1.0-1.3mol/L。
优选地,所述电解质为六氟磷酸锂(LiPF6)、二氟草酸硼酸锂(LiODFB)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、高氯酸锂(LiClO4)、四氟硼酸锂(LiBF4)、三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)中的至少一种。
进一步优选地,所述电解质为六氟磷酸锂(LiPF6)。
优选地,所述添加剂还包括第二添加剂和第三添加剂,所述第二添加剂和所述第三添加剂为碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1,3-丙磺酸内酯(1,3-PS)、三-(三甲基硅烷)亚磷酸酯(TMSP)、三-(三甲基硅烷)亚硼酸酯(TMSB)中的至少一种。
进一步优选地,所述第一添加剂的质量占电解液总质量的0.5-10%,所述第二添加剂的质量占电解液总质量的0.5-3%,所述第三添加剂的质量占电解液总质量的1-5%。
更进一步优选地,所述第一添加剂的质量占电解液总质量的4-6%,所述第二添加剂的质量占电解液总质量的1-2%,所述第三添加剂的质量占电解液总质量的2-3%。
本发明还提供了一种高浸润性电解液的制备方法,包括如下步骤:
在充满氩气的手套箱中混合搅拌有机溶剂,然后向其中加入配方量的电解质搅拌至完全溶解,然后添加配方量的第一添加剂、第二添加剂和第三添加剂,搅拌均匀,即得所述高浸润性电解液。
优选地,手套箱中水分含量和氧气含量均小于0.1ppm。
本发明的有益效果:
本发明电解液采用的第一添加剂为乙烯基三(2,2,2-三氟)乙氧基硅烷,其既含有氟基团,又含有硅烷基团,复合了氟类添加剂及硅烷类添加剂的特性,既具备氟类添加剂可改善电解液与负极的浸润性、耐氧化性能优异、拓宽电化学窗口的优点,同时具备硅烷类添加剂降低电解液表面张力,提高浸润性的优点。因此,本发明提供的电解液不仅能提高电解液对极片的润湿能力和渗透能力,提升生产效率,而且不影响电芯的正常电化学性能。同时,该电解液制备工艺简单、成本低。
附图说明
图1为实施例1-6、对比例1电解液对极片浸润性效果图,其中,VTTES0为对比例1的效果,VTTES 0.5为实施例1的效果,VTTES 1为实施例2的效果,VTTES 2为实施例3的效果,VTTES 4为实施例4的效果,VTTES 6为实施例5的效果,VTTES 10为实施例6的效果。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。然而应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明的一种高浸润性电解液,包括有机溶剂、电解质和添加剂,所述电解质在电解液中的浓度为0.8-1.5mol/L,所述添加剂的质量占电解液总质量的2-18%,所述添加剂包括第一添加剂,所述第一添加剂为乙烯基三(2,2,2-三氟)乙氧基硅烷(VTTES),其结构式如式I:
本发明电解液采用的第一添加剂为乙烯基三(2,2,2-三氟)乙氧基硅烷,其既含有氟基团,又含有硅烷基团,复合了氟类添加剂及硅烷类添加剂的特性,既具备氟类添加剂可改善电解液与负极的浸润性、耐氧化性能优异、拓宽电化学窗口的优点,同时具备硅烷类添加剂降低电解液表面张力,提高浸润性的优点。因此,本发明提供的电解液不仅能提高电解液对极片的润湿能力和渗透能力,提升生产效率,而且不影响电芯的正常电化学性能。
其中,所述有机溶剂包括第一有机溶剂、第二有机溶剂和第三有机溶剂,所述第一有机溶剂和所述第二有机溶剂为碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)或碳酸甲丙酯(MPC),所述第三有机溶剂为碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)。所述第一有机溶剂的体积占有机溶剂总体积的40-70%,第二有机溶剂的体积占有机溶剂总体积的10-30%,第三有机溶剂的体积占有机溶剂总体积的20-40%。所述电解质为六氟磷酸锂(LiPF6)、二氟草酸硼酸锂(LiODFB)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、高氯酸锂(LiClO4)、四氟硼酸锂(LiBF4)、三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)中的至少一种。从实用性出发,本发明以下实施例中,第一有机溶剂选择DMC,第二有机溶剂选择EMC,第三有机溶剂选择EC,DMC、EMC和EC的体积比为6:2:2;电解质选择为LiPF6,其在电解液中的浓度为1.1mol/L。
其中,所述添加剂还包括第二添加剂和第三添加剂,所述第二添加剂和所述第三添加剂为碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1,3-丙磺酸内酯(1,3-PS)、三-(三甲基硅烷)亚磷酸酯(TMSP)、三-(三甲基硅烷)亚硼酸酯(TMSB)中的至少一种。从实际生产出发,本发明以下实施例中,第二添加剂选择VC,其质量占电解液总质量的1%;第三添加剂选择FEC,其质量占电解液总质量的3%。
本发明的一种高浸润性电解液的制备方法,包括如下步骤:
在充满氩气、水分含量和氧气含量均小于0.1ppm的手套箱中,按配方量将第一有机溶剂、第二有机溶剂和第三有机溶剂混合,然后向其中加入配方量的电解质搅拌至完全溶解,然后添加配方量的第一添加剂、第二添加剂和第三添加剂,搅拌均匀,即得所述高浸润性电解液。
实施例1
在充满氩气、水分含量小于0.1ppm、氧气含量小于0.1ppm的手套箱中,将体积比为6:2:2的DMC、EMC和EC混合形成电解液溶剂体系,然后向其中加入LiPF6搅拌至完全溶解,LiPF6在电解液中的浓度为1.1mol/L,之后加入VTTES、VC和FEC,VTTES的质量占电解液总质量的0.5%,VC的质量占电解液总质量的1%,FEC的质量占电解液总质量的3%,搅拌均匀,即得高浸润性电解液。
实施例2
本实施例按照实施例1类似的方法制备,区别在于在实施例1的基础上,本实施例VTTES的质量占电解液总质量的1%,VC的质量占电解液总质量的1%,FEC的质量占电解液总质量的3%。
实施例3
本实施例按照实施例1类似的方法制备,区别在于在实施例1的基础上,本实施例VTTES的质量占电解液总质量的2%,VC的质量占电解液总质量的1%,FEC的质量占电解液总质量的3%。
实施例4
本实施例按照实施例1类似的方法制备,区别在于在实施例1的基础上,本实施例VTTES的质量占电解液总质量的4%,VC的质量占电解液总质量的1%,FEC的质量占电解液总质量的3%。
实施例5
本实施例按照实施例1类似的方法制备,区别在于在实施例1的基础上,本实施例VTTES的质量占电解液总质量的6%,VC的质量占电解液总质量的1%,FEC的质量占电解液总质量的3%。
实施例6
本实施例按照实施例1类似的方法制备,区别在于在实施例1的基础上,本实施例VTTES的质量占电解液总质量的10%,VC的质量占电解液总质量的1%,FEC的质量占电解液总质量的3%。
对比例1
本对比例按照实施例1类似的方法制备,区别在于在实施例1的基础上,本对比例未添加VTTES,VC的质量占电解液总质量的1%,FEC的质量占电解液总质量的3%。
测试与分析
按照锂离子电池的制作标准,正极材料采用三元掺锰体系,即锰酸锂:NCM523=7:3,负极为石墨,电解液分别采用实施例1-6、对比例1制备得到的电解液,制备圆柱型电池(12.0Ah),测试电解液对极片的浸润性接触角效果图参见附图1,接触角参见表1,且在2.75V-4.2V电压范围内进行电化学性能测试,参见表2。
表1
接触角/° | |
对比例1 | 44.42 |
实施例1 | 40.21 |
实施例2 | 37.71 |
实施例3 | 35.42 |
实施例4 | 33.04 |
实施例5 | 32.94 |
实施例6 | 32.60 |
表2
化成容量/mAh | 500周循环容量保持率/% | |
对比例1 | 12108.30 | 88.27 |
实施例1 | 12134.73 | 89.92 |
实施例2 | 12120.53 | 89.96 |
实施例3 | 12048.16 | 90.35 |
实施例4 | 12032.89 | 91.89 |
实施例5 | 12028.48 | 87.25 |
实施例6 | 12012.37 | 80.07 |
根据电解液浸润的原理,固液相接触界面,液体的切线与固体界面交叉的位置形成了一个角度为接触角θ,接触角θ越小说明电解液对极片或隔膜的浸润性越好。根据附图1、表1可知,加入VTTES后,能够明显改善电解液对极片的浸润性,特别是在加入占电解液总质量4%、6%及10%VTTES后,接触角分别为33.04°、32.94°和32.60°,和对比例1(44.42°)相比大大改善了电解液对极片的浸润性。但是,并不是VTTES添加越多越好,如实施例5和6,当加入占电解液总质量6%、10%VTTES后,接触角相较于4%VTTES的接触角不再明显减小,说明电解液对极片的浸润性已接近极限,即便添加再多的VTTES,也不会对浸润性有多大影响。
参见表2的测试结果,加入少量VTTES能稍微提高电化学性能,如实施例1-4,特别是实施例4,循环500周后,容量保持率为91.89%,高于对比例1(88.27%)3.62%。当VTTES添加过多会使电化学性能降低,如实施例5,循环500周后容量保持率为87.25%,和对比例1相比,容量保持率下降了1.02%;实施例6,循环500周后,容量保持率为80.07%,和对比例1的容量保持率相比下降了8.20%。由此看来,加入过量的VTTES会严重影响电芯的电化学性能。
因此,VTTES的最佳添加量为占电解液总质量4%,不仅能显著改善电解液与极片的浸润性,缩短注液时间,提高生产效率,还能提高电化学性能。
最后应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
2.根据权利要求1所述的一种高浸润性电解液,其特征在于:所述有机溶剂包括第一有机溶剂、第二有机溶剂和第三有机溶剂,所述第一有机溶剂和所述第二有机溶剂为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯或碳酸甲丙酯,所述第三有机溶剂为碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯。
3.根据权利要求2所述的一种高浸润性电解液,其特征在于:所述第一有机溶剂的体积占有机溶剂总体积的40-70%,第二有机溶剂的体积占有机溶剂总体积的10-30%,第三有机溶剂的体积占有机溶剂总体积的20-40%。
4.根据权利要求1所述的一种高浸润性电解液,其特征在于:所述电解质在电解液中的浓度为1.0-1.3mol/L。
5.根据权利要求1所述的一种高浸润性电解液,其特征在于:所述电解质为六氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲磺酸锂中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种高浸润性电解液,其特征在于:所述添加剂还包括第二添加剂和第三添加剂,所述第二添加剂和所述第三添加剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙磺酸内酯、三-(三甲基硅烷)亚磷酸酯、三-(三甲基硅烷)亚硼酸酯中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的一种高浸润性电解液,其特征在于:所述第一添加剂的质量占电解液总质量的0.5-10%,所述第二添加剂的质量占电解液总质量的0.5-3%,所述第三添加剂的质量占电解液总质量的1-5%。
8.根据权利要求7所述的一种高浸润性电解液,其特征在于:所述第一添加剂的质量占电解液总质量的4-6%,所述第二添加剂的质量占电解液总质量的1-2%,所述第三添加剂的质量占电解液总质量的2-3%。
9.权利要求1-8任意一项所述的一种高浸润性电解液的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
在充满氩气的手套箱中混合搅拌有机溶剂,然后向其中加入配方量的电解质搅拌至完全溶解,然后添加配方量的第一添加剂、第二添加剂和第三添加剂,搅拌均匀,即得所述高浸润性电解液。
10.根据权利要求9所述的一种高浸润性电解液的制备方法,其特征在于:手套箱中水分含量和氧气含量均小于0.1ppm。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210236779.1A CN114583276B (zh) | 2022-03-10 | 2022-03-10 | 一种高浸润性电解液及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210236779.1A CN114583276B (zh) | 2022-03-10 | 2022-03-10 | 一种高浸润性电解液及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114583276A true CN114583276A (zh) | 2022-06-03 |
CN114583276B CN114583276B (zh) | 2024-04-02 |
Family
ID=81779825
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210236779.1A Active CN114583276B (zh) | 2022-03-10 | 2022-03-10 | 一种高浸润性电解液及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114583276B (zh) |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08253733A (ja) * | 1995-03-17 | 1996-10-01 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 高分子固体電解質複合膜の製造方法 |
US6048910A (en) * | 1997-02-06 | 2000-04-11 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Coating compositions, hydrophilic films, and hydrophilic film-coated articles |
JP2001217010A (ja) * | 2000-02-01 | 2001-08-10 | Reiko Udagawa | 高分子電解質およびそれらを用いたリチウムイオン二次電池 |
JP2007141831A (ja) * | 2005-10-20 | 2007-06-07 | Mitsubishi Chemicals Corp | 二次電池用非水系電解液及びそれを用いた非水系電解液二次電池 |
CN104425841A (zh) * | 2013-09-05 | 2015-03-18 | 华为技术有限公司 | 一种非水有机高电压电解液添加剂、非水有机高电压电解液和锂离子二次电池 |
CN105331286A (zh) * | 2015-10-15 | 2016-02-17 | 当涂县维思共创工业产品设计有限公司 | 一种铝型材表面亲水浸润处理剂 |
CN106785044A (zh) * | 2017-02-13 | 2017-05-31 | 宁德新能源科技有限公司 | 一种电解液及二次电池 |
CN108808091A (zh) * | 2018-07-19 | 2018-11-13 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种锂离子电池用高浸润性电解液及锂离子电池 |
CN113087988A (zh) * | 2020-01-08 | 2021-07-09 | 辽宁东盛塑业有限公司 | 一种由乙烯基三(2,2,2-三氟)乙氧基硅烷改性的木塑复合材料及制备方法 |
-
2022
- 2022-03-10 CN CN202210236779.1A patent/CN114583276B/zh active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08253733A (ja) * | 1995-03-17 | 1996-10-01 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 高分子固体電解質複合膜の製造方法 |
US6048910A (en) * | 1997-02-06 | 2000-04-11 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Coating compositions, hydrophilic films, and hydrophilic film-coated articles |
JP2001217010A (ja) * | 2000-02-01 | 2001-08-10 | Reiko Udagawa | 高分子電解質およびそれらを用いたリチウムイオン二次電池 |
JP2007141831A (ja) * | 2005-10-20 | 2007-06-07 | Mitsubishi Chemicals Corp | 二次電池用非水系電解液及びそれを用いた非水系電解液二次電池 |
CN104425841A (zh) * | 2013-09-05 | 2015-03-18 | 华为技术有限公司 | 一种非水有机高电压电解液添加剂、非水有机高电压电解液和锂离子二次电池 |
CN105331286A (zh) * | 2015-10-15 | 2016-02-17 | 当涂县维思共创工业产品设计有限公司 | 一种铝型材表面亲水浸润处理剂 |
CN106785044A (zh) * | 2017-02-13 | 2017-05-31 | 宁德新能源科技有限公司 | 一种电解液及二次电池 |
CN108808091A (zh) * | 2018-07-19 | 2018-11-13 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种锂离子电池用高浸润性电解液及锂离子电池 |
CN113087988A (zh) * | 2020-01-08 | 2021-07-09 | 辽宁东盛塑业有限公司 | 一种由乙烯基三(2,2,2-三氟)乙氧基硅烷改性的木塑复合材料及制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
RENJIE CHEN等: "《Vinyltriethoxysilane as an electrolyte additive to improve the safety of lithium-ion batteries》", 《JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A》 * |
夏琴: "《硅烷作为锂离子电池电解液添加剂的研究》", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 (基础科学辑)》 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114583276B (zh) | 2024-04-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11355742B2 (en) | Negative electrode plate and lithium-ion secondary battery | |
CN110265721B (zh) | 锂离子二次电池 | |
CN111653829A (zh) | 锂离子电池电解液及锂离子电池 | |
CN111525190B (zh) | 电解液及锂离子电池 | |
CN110265622B (zh) | 正极极片及锂离子二次电池 | |
CN114122491A (zh) | 锂离子电池 | |
JP7106746B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
WO2020043151A1 (zh) | 正极极片、其制备方法及锂离子二次电池 | |
US11888115B2 (en) | Electrolytic solution and lithium metal battery containing the same, battery module, battery pack, and device | |
CN111106383B (zh) | 电解液及锂离子电池 | |
CN113130992A (zh) | 一种非水电解液及锂离子电池 | |
CN116885281A (zh) | 一种锂离子电池电解液及其锂离子电池 | |
CN114976240A (zh) | 硼酸酯锂盐电解液及锂离子电池 | |
CN113130990A (zh) | 一种电解液及使用该电解液的二次电池 | |
CN113206293A (zh) | 一种锂金属电池电解液及其制备方法与应用 | |
CN114583276B (zh) | 一种高浸润性电解液及其制备方法 | |
CN114188605A (zh) | 一种用于硅碳负极的锂离子电池电解液及包含该电解液的锂离子电池 | |
CN109802176A (zh) | 电解液和含有电解液的锂离子电池 | |
CN111725483A (zh) | 锂离子电池和用电设备 | |
CN117996198A (zh) | 一种非水有机高电压电解液及包括其的锂离子电池 | |
CN116779961A (zh) | 一种锂离子电池电解液、锂离子电池和车辆 | |
CN114976253A (zh) | 新型锂盐电解液及锂离子电池 | |
CN112670572A (zh) | D-酒石酸环硫酸二甲酯在锂离子电池电解液中的应用 | |
CN114497733A (zh) | 一种电解液及其电池 | |
CN111009687A (zh) | 一种非水电解液和锂离子电池 |
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 | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |