CN114899487A - 一种苯基三氟甲砜作为添加剂的电解液及其锂离子电池 - Google Patents
一种苯基三氟甲砜作为添加剂的电解液及其锂离子电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114899487A CN114899487A CN202210543569.7A CN202210543569A CN114899487A CN 114899487 A CN114899487 A CN 114899487A CN 202210543569 A CN202210543569 A CN 202210543569A CN 114899487 A CN114899487 A CN 114899487A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrolyte
- carbonate
- battery
- additive
- lithium
- 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
Links
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 95
- 239000000654 additive Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 title claims abstract description 42
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 title claims abstract description 37
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 45
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims description 45
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 47
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 150000005678 chain carbonates Chemical class 0.000 claims abstract description 23
- 150000005676 cyclic carbonates Chemical class 0.000 claims abstract description 23
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 claims abstract description 23
- 239000011356 non-aqueous organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 6
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 21
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 12
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 claims description 9
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 9
- ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 1,2-butylene carbonate Chemical compound CCC1COC(=O)O1 ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-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
- 229910015015 LiAsF 6 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 abstract description 9
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 3
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 8
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 7
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 7
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 7
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 5
- 229910013872 LiPF Inorganic materials 0.000 description 3
- 101150058243 Lipf gene Proteins 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 150000003457 sulfones Chemical class 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 2
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 239000002000 Electrolyte additive Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000022131 cell cycle Effects 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 101150047356 dec-1 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000004807 desolvation Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910001540 lithium hexafluoroarsenate(V) Inorganic materials 0.000 description 1
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001496 lithium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 229910001428 transition metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution 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
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
-
- 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
- H01M2300/0028—Organic electrolyte characterised by the solvent
- H01M2300/0037—Mixture of solvents
-
- 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
本发明公开了一种苯基三氟甲砜作为添加剂的电解液，包括锂盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂为苯基三氟甲砜，其浓度为0.5wt％‑2wt％，所述非水有机溶剂为环状碳酸酯和链状碳酸酯的混合物，所述环状碳酸酯与所述链状碳酸酯的体积比为(1‑9)：(1:9)，所述锂盐浓度为0.8‑1.2M。本发明采用上述一种苯基三氟甲砜作为添加剂的电解液，通过向碳酸盐电解液中引入苯基三氟甲砜作为添加剂，极大的抑制了锂金属负极中锂枝晶的生长，提高了锂金属电池的电化学稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及电解液技术领域，尤其是涉及一种苯基三氟甲砜作为添加剂的电解液及其锂离子电池。
背景技术
不断发展的经济和能源危机促进了可再生能源和先进的储能设备的进步。与传统的LIBs相比，LMBs的能量密度和安全性更高，无疑是最有竞争力的候选者。然而，锂金属阳极具有致命的缺点，即在电化学循环过程中锂枝晶的生长。枝晶问题不仅会影响循环稳定性，还会导致电池短路甚至爆炸。在解决枝晶问题之前，锂金属电池无法实现实际应用。广泛接受的是，加入电解液添加剂是一种极其有效的抑制枝晶生长和稳定锂金属阳极的策略。通过调整SEI/CEI来稳定锂阳极至关重要。理想的SEI应该具有优异的柔韧性、高电导率、合适的厚度和致密的结构，以抑制Li枝晶生长并防止Li阳极和电解液之间的副反应。理想的SEI应该具有优异的柔韧性、高Li+电导率、合适的厚度和致密的结构，以抑制Li枝晶生长并防止Li阳极和电解液之间的副反应。SEI优异的柔韧性可通过改善SEI中的有机成分来防止电镀/剥离过程中Li的破裂。SEI中的无机化合物具有较高的界面能，无机组分与Li之间的结合较弱，有利于Li的均匀沉积。理想的CEI具有均匀致密的结构，有利于离子的均匀分布，可以充分保护阴极结构，防止过渡金属离子的溶解。此外，良好的CEI具有薄的厚度以降低Li+的传输阻抗。阴极表面优异的CEI可以提高LMBs的循环稳定性和倍率性能。因此，可以通过调整SEI/CEI来稳定锂阳极。
发明内容
本发明的目的是提供一种苯基三氟甲砜作为添加剂的电解液及其锂离子电池，通过向碳酸盐电解液中引入苯基三氟甲砜作为添加剂，极大的抑制了锂金属负极中锂枝晶的生长，提高了锂金属电池的电化学稳定性。
为实现上述目的，本发明提供了一种苯基三氟甲砜作为添加剂的电解液，包括锂盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂为苯基三氟甲砜，其浓度为0.5wt％-2wt％，所述非水有机溶剂为环状碳酸酯和链状碳酸酯的混合物，所述环状碳酸酯与所述链状碳酸酯的体积比为(1-9)：(1:9)，所述锂盐浓度为0.8-1.2M。
优选的，所述锂盐为LiClO4、LiBF4、LiAsF6及LiPF6中的一种或多种的组合。
优选的，所述环状碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯或碳酸丁烯酯的一种或多种的组合。
优选的，所述链状碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯及碳酸甲乙酯中的一种或者多种的组合。
一种锂离子电池，包括电池正极外壳、电池负极外壳、正极材料、负极材料、隔膜和电解液，所述电解液包括锂盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂为苯基三氟甲砜，其浓度为0.5wt％-2wt％，所述非水有机溶剂为环状碳酸酯和链状碳酸酯的混合物，所述环状碳酸酯与所述链状碳酸酯的体积比为(1-9)：(1:9)，所述锂盐浓度为0.8-1.2M，所述锂盐为LiClO4、LiBF4、LiAsF6及LiPF6中的一种或多种的组合，所述环状碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯或碳酸丁烯酯的一种或多种的组合，所述链状碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯及碳酸甲乙酯中的一种或者多种的组合。
优选的，所述锂离子电池的制备方法包括以下步骤：
S1、电解液的配置：制备空白电解液为0.8-1.2M的锂盐与环状碳酸酯及链状碳酸酯的混合溶液，通过向上述空白电解液中添加了苯基三氟甲砜得到了改性电解液；
S2、锂离子电池的组装：对于Li||Li电池，隔膜两侧电极都为锂箔，电池的电解液为60μL；对于全电池，隔膜两侧分别为NCM622正极和锂箔，电池的电解液为30μL；
S3、对上述锂离子电池进行表征。
因此，本发明采用上述一种苯基三氟甲砜作为添加剂的电解液及其锂离子电池，通过向碳酸盐电解液中引入苯基三氟甲砜作为添加剂，极大的抑制了锂金属负极中锂枝晶的生长，提高了锂金属电池的电化学稳定性。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为空白电解液(EC:DEC＝1:1)的Li||Li对称电池循环性能；
图2空白电解液(EC:DEC＝1:9)的Li||Li对称电池循环性能；
图3为空白电解液(EC:DEC＝9:1)的Li||Li对称电池循环性能；
图4为在空白电解液(EC:DEC＝1:1)中添加了0.5％的苯基三氟甲砜的Li||Li对称电池循环性能；
图5为在空白电解液(EC:DEC＝1:1)中添加了1％的苯基三氟甲砜的Li||Li对称电池循环性能；
图6为在空白电解液(EC:DEC＝1:1)中添加了2％的苯基三氟甲砜的Li||Li对称电池循环性能。
具体实施方式
本发明提供了一种苯基三氟甲砜作为添加剂的电解液，包括锂盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂为苯基三氟甲砜，其浓度为0.5wt％-2wt％，所述非水有机溶剂为环状碳酸酯和链状碳酸酯的混合物，所述环状碳酸酯与所述链状碳酸酯的体积比为(1-9)：(1:9)，所述锂盐浓度为0.8-1.2M。所述锂盐为LiClO4、LiBF4、LiAsF6及LiPF6中的一种或多种的组合。所述环状碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯或碳酸丁烯酯的一种或多种的组合。所述链状碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯及碳酸甲乙酯中的一种或者多种的组合。
一种锂离子电池，包括电池正极外壳、电池负极外壳、正极材料、负极材料、隔膜和电解液，所述电解液包括锂盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂为苯基三氟甲砜，其浓度为0.5wt％-2wt％，所述非水有机溶剂为环状碳酸酯和链状碳酸酯的混合物，所述环状碳酸酯与所述链状碳酸酯的体积比为(1-9)：(1:9)，所述锂盐浓度为0.8-1.2M，所述锂盐为LiClO4、LiBF4、LiAsF6及LiPF6中的一种或多种的组合，所述环状碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯或碳酸丁烯酯的一种或多种的组合，所述链状碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯及碳酸甲乙酯中的一种或者多种的组合。
优选的，所述锂离子电池的制备方法包括以下步骤：
S1、电解液的配置：制备空白电解液为0.8-1.2M的锂盐与环状碳酸酯及链状碳酸酯的混合溶液，通过向上述空白电解液中添加了苯基三氟甲砜得到了改性电解液；
S2、锂离子电池的组装：对于Li||Li电池，隔膜两侧电极都为锂箔，电池的电解液为60μL；对于全电池，隔膜两侧分别为NCM622正极和锂箔，电池的电解液为30μL；
S3、对上述锂离子电池进行表征，对锂负极和正极材料NCM622进行了相关的表征。Neware电池测试系统完成了Li||Li对称电池的循环性能测试。
以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
主要通过配置合适比例的电解液，把添加剂引入电解液来进一步确定添加剂的作用。最后来探究其实现稳定循环的可能机理。首先通过配置不同溶剂比例(1：1，9：1，1：9)的电解液，装备相应的电池来确认最好溶剂比例的电解液。其次探究不同比例的添加剂的作用效果，筛选出最合适比例的添加剂。最后利用一定的表征手段来探究添加剂对电池性能影响的具体机理。
实施例1
本发明提供了一种电解液，包括1M的LiPF6、碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)，两者的体积比为1:1。
一种锂离子电池，包括电池正极外壳、电池负极外壳、正极材料、负极材料、隔膜和上述电解液。
锂离子电池的制备方法包括以下步骤：
S1、电解液的配置：制备空白电解液为1M的锂盐与环状碳酸酯及链状碳酸酯的混合溶液，得到了电解液；
S2、锂离子电池的组装：对于Li||Li电池，隔膜两侧电极都为锂箔，电池的电解液为60μL；
S3、对上述锂离子电池进行表征，对锂负极和锂正极进行了相关的表征。利用Neware电池测试系统完成了Li||Li对称电池的循环性能测试，如图1所示。
实施例2
本发明提供了一种电解液，包括1M的LiPF6、碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)，两者的体积比为1:9。
一种锂离子电池，包括电池正极外壳、电池负极外壳、正极材料、负极材料、隔膜和上述电解液。
锂离子电池的制备方法包括以下步骤：
S1、电解液的配置：制备空白电解液为1M的锂盐与环状碳酸酯及链状碳酸酯的混合溶液，得到了电解液；
S2、锂离子电池的组装：对于Li||Li电池，隔膜两侧电极都为锂箔，电池的电解液为60μL；
S3、对上述锂离子电池进行表征，对锂负极和锂正极进行了相关的表征。利用Neware电池测试系统完成了Li||Li对称电池的循环性能测试，如图2所示。
实施例3
本发明提供了一种电解液，包括1M的LiPF6、碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)，两者的体积比为9:1。
一种锂离子电池，包括电池正极外壳、电池负极外壳、正极材料、负极材料、隔膜和上述电解液。
锂离子电池的制备方法包括以下步骤：
S1、电解液的配置：制备空白电解液为1M的锂盐与环状碳酸酯及链状碳酸酯的混合溶液，得到了电解液；
S2、锂离子电池的组装：对于Li||Li电池，隔膜两侧电极都为锂箔，电池的电解液为60μL；
S3、对上述锂离子电池进行表征，对锂负极和锂正极进行了相关的表征。利用Neware电池测试系统完成了Li||Li对称电池的循环性能测试，如图3所示。
实施例4
本发明提供了一种苯基三氟甲砜作为添加剂的电解液，包括1M的LiPF6、碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)，两者的体积比为1:1，添加剂苯基三氟甲砜的浓度为0.5wt％。
EC的分子结构式为：
DMC的分子结构式为：
苯基三氟甲砜的分子结构式为：
一种锂离子电池，包括电池正极外壳、电池负极外壳、正极材料、负极材料、隔膜和上述电解液。
锂离子电池的制备方法包括以下步骤：
S1、电解液的配置：制备空白电解液为1M的LiPF6与EC及DMC的混合溶液，通过向上述空白电解液中添加了苯基三氟甲砜得到了改性电解液；
S2、锂离子电池的组装：对于Li||Li电池，隔膜两侧电极都为锂箔，电池的电解液为60μL；
S3、对上述锂离子电池进行表征，对锂负极和锂正极进行了相关的表征。利用Neware电池测试系统完成了Li||Li对称电池的循环性能测试，如图4所示。
实施例5
本发明提供了一种苯基三氟甲砜作为添加剂的电解液，包括1M的LiPF6、碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)，两者的体积比为1:1，添加剂苯基三氟甲砜的浓度为1wt％。
一种锂离子电池，包括电池正极外壳、电池负极外壳、正极材料、负极材料、隔膜和上述电解液。
锂离子电池的制备方法包括以下步骤：
S1、电解液的配置：制备空白电解液为1M的LiPF6与EC及DMC的混合溶液，通过向上述空白电解液中添加了苯基三氟甲砜得到了改性电解液；
S2、锂离子电池的组装：对于Li||Li电池，隔膜两侧电极都为锂箔，电池的电解液为60μL；
S3、对上述锂离子电池进行表征，对锂负极和锂正极进行了相关的表征。利用Neware电池测试系统完成了Li||Li对称电池的循环性能测试，如图5所示。
实施例6
本发明提供了一种苯基三氟甲砜作为添加剂的电解液，包括1M的LiPF6、碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)，两者的体积比为1:1，添加剂苯基三氟甲砜的浓度为2wt％。
一种锂离子电池，包括电池正极外壳、电池负极外壳、正极材料、负极材料、隔膜和上述电解液。
锂离子电池的制备方法包括以下步骤：
S1、电解液的配置：制备空白电解液为1M的LiPF6与EC及DMC的混合溶液，通过向上述空白电解液中添加了苯基三氟甲砜得到了改性电解液；
S2、锂离子电池的组装：对于Li||Li电池，隔膜两侧电极都为锂箔，电池的电解液为60μL；
S3、对上述锂离子电池进行表征，对锂负极和锂正极进行了相关的表征。利用Neware电池测试系统完成了Li||Li对称电池的循环性能测试，如图6所示。
通过测试含有不同比例的空白电解液的对称电池发现当EC:DEC的比例为1：1时，Li||Li电池具有最稳定的循环。在EC:DEC的比例为1：1的电解液中加入不同比例的苯基三氟甲砜，结果表明具有1％的添加剂时，对Li||Li对称电池的提升作用最明显。经过理论模拟发现添加剂能够有利于锂离子脱溶剂化，这有利于增加Li+在锂金属表面的通量，降低了界面阻抗，更容易均匀沉积在锂金属表面。XPS的结果表明1％的苯基三氟甲砜电解液中锂金属负极表面的LiF含量大大增加，形成富含LiF的SEI。LiF可以降低Li+的扩散势垒，促进Li+在界面的快速迁移，提高Li+的扩散速率，有利于Li+在界面的均匀沉积。因此，它可以稳定锂金属阳极/电解液界面并保护锂金属阳极。此外，苯基三氟甲砜有利于在正极材料表面形成薄而均匀的CEI层，进一步提高了全电池的电化学性能。
因此，本发明采用上述一种苯基三氟甲砜作为添加剂的电解液及其锂离子电池，通过向碳酸盐电解液中引入苯基三氟甲砜作为添加剂，极大的抑制了锂金属负极中锂枝晶的生长，提高了锂金属电池的电化学稳定性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种苯基三氟甲砜作为添加剂的电解液，其特征在于：
包括锂盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂为苯基三氟甲砜，其浓度为0.5wt％-2wt％，所述非水有机溶剂为环状碳酸酯和链状碳酸酯的混合物，所述环状碳酸酯与所述链状碳酸酯的体积比为(1-9)：(1:9)，所述锂盐浓度为0.8-1.2M。
2.根据权利要求1所述的一种苯基三氟甲砜作为添加剂的电解液及其锂离子电池，其特征在于：所述锂盐为LiClO4、LiBF4、LiAsF6及LiPF6中的一种或多种的组合。
3.根据权利要求1所述的一种苯基三氟甲砜作为添加剂的电解液，其特征在于：所述环状碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯或碳酸丁烯酯的一种或多种的组合。
4.根据权利要求1所述的一种苯基三氟甲砜作为添加剂的电解液，其特征在于：所述链状碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯及碳酸甲乙酯中的一种或者多种的组合。
5.一种锂离子电池，包括电池正极外壳、电池负极外壳、正极材料、负极材料和隔膜，其特征在于：包括如权利要求1-4任一项所述的电解液。
6.根据权利要求5所述的一种锂离子电池，其特征在于：所述锂离子电池的制备方法包括以下步骤：
S1、电解液的配置：制备空白电解液为0.8-1.2M的锂盐与环状碳酸酯及链状碳酸酯的混合溶液，通过向上述空白电解液中添加了苯基三氟甲砜得到了改性电解液；
S2、锂离子电池的组装：对于Li||Li电池，隔膜两侧电极都为锂箔，电池的电解液为60μL；对于全电池，隔膜两侧分别为NCM622正极和锂箔，电池的电解液为30μL；
S3、对上述锂离子电池进行表征。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210543569.7A CN114899487A (zh) | 2022-05-18 | 2022-05-18 | 一种苯基三氟甲砜作为添加剂的电解液及其锂离子电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210543569.7A CN114899487A (zh) | 2022-05-18 | 2022-05-18 | 一种苯基三氟甲砜作为添加剂的电解液及其锂离子电池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114899487A true CN114899487A (zh) | 2022-08-12 |
Family
ID=82724876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210543569.7A Pending CN114899487A (zh) | 2022-05-18 | 2022-05-18 | 一种苯基三氟甲砜作为添加剂的电解液及其锂离子电池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114899487A (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110416615A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-11-05 | 华南理工大学 | 一种抑制锂枝晶生长的电解液及锂电池 |
| US10718057B1 (en) * | 2018-03-19 | 2020-07-21 | Consolidated Nuclear Security, LLC | Low temperature lithium production |
| CN113346139A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-09-03 | 湖南大学 | 一种电解液及锂电池 |
| WO2021196429A1 (zh) * | 2020-03-31 | 2021-10-07 | 山东海容电源材料股份有限公司 | 一种高电压锂离子电池电解液及其制备方法 |
-
2022
- 2022-05-18 CN CN202210543569.7A patent/CN114899487A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10718057B1 (en) * | 2018-03-19 | 2020-07-21 | Consolidated Nuclear Security, LLC | Low temperature lithium production |
| CN110416615A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-11-05 | 华南理工大学 | 一种抑制锂枝晶生长的电解液及锂电池 |
| WO2021196429A1 (zh) * | 2020-03-31 | 2021-10-07 | 山东海容电源材料股份有限公司 | 一种高电压锂离子电池电解液及其制备方法 |
| CN113346139A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-09-03 | 湖南大学 | 一种电解液及锂电池 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张晓婉: ""双功能砜类添加剂提升富镍锂金属电池稳定性和抑制锂枝晶生长机理研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》, no. 1, 15 January 2021 (2021-01-15), pages 042 - 2476 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20180375154A1 (en) | Electrolyte and lithium-ion battery | |
| CN110416615A (zh) | 一种抑制锂枝晶生长的电解液及锂电池 | |
| KR101492686B1 (ko) | 리튬 이차 전지용 전해액 첨가제, 상기 전해액 첨가제를 포함하는 비수성 전해액 및 리튬 이차 전지 | |
| CN109494406B (zh) | 一种锂金属电池用电解液及锂金属电池 | |
| CN109888385B (zh) | 一种锂金属二次电池用电解液及锂金属二次电池 | |
| US20160036092A1 (en) | Lithium-ion battery and electrolyte thereof | |
| CN112216865A (zh) | 一种锂金属电池电解液及锂金属电池 | |
| CN113346139A (zh) | 一种电解液及锂电池 | |
| Xu et al. | Enhanced cycleability and dendrite-free lithium deposition by addition of sodium ion in electrolyte for lithium metal batteries | |
| CN112635832A (zh) | 一种锂离子电池电解液及其锂离子电池 | |
| CN115588779A (zh) | 高温型非水电解液和二次电池 | |
| CN113809401A (zh) | 锂离子电池非水电解液及其应用 | |
| CN109473717B (zh) | 一种适用于高电压高镍动力电池的电解液及高电压高镍电池 | |
| CN103413968A (zh) | 一种锂电池电解液及含有该电解液的锂电池 | |
| CN102403532A (zh) | 一种锂离子电池电解液及含有该电解液的锂离子电池 | |
| CN103078133B (zh) | 锂离子二次电池及其电解液 | |
| CN111883834B (zh) | 一种非水锂离子电池电解液添加剂、包含其的电解液以及锂离子电池 | |
| CN113206293A (zh) | 一种锂金属电池电解液及其制备方法与应用 | |
| CN114976241A (zh) | 一种七氟丁酰咪唑作为添加剂的电解液及其锂离子电池 | |
| CN114899487A (zh) | 一种苯基三氟甲砜作为添加剂的电解液及其锂离子电池 | |
| KR102508685B1 (ko) | 첨가제를 함유하는 전해액 및 이 전해액을 포함하는 리튬 이온 전지 | |
| CN115036570A (zh) | 一种电解液和含有该电解液的电池 | |
| CN107681191A (zh) | 一种高电压锂离子电池 | |
| CN114566711A (zh) | 一种电解液及其制备方法和含有其的高镍锂离子电池 | |
| 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 |
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 |