CN115036573A - 一种含磷氧六环化合物的电解液及由该电解液组成的电池 - Google Patents
一种含磷氧六环化合物的电解液及由该电解液组成的电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115036573A CN115036573A CN202210719940.0A CN202210719940A CN115036573A CN 115036573 A CN115036573 A CN 115036573A CN 202210719940 A CN202210719940 A CN 202210719940A CN 115036573 A CN115036573 A CN 115036573A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrolyte
- carbonate
- phosphorus
- halogenated
- oxygen
- 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 45
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 23
- AFCIMSXHQSIHQW-UHFFFAOYSA-N [O].[P] Chemical compound [O].[P] AFCIMSXHQSIHQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 14
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 150000001733 carboxylic acid esters Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 9
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 5
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 8
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 8
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 5
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims description 5
- GETTZEONDQJALK-UHFFFAOYSA-N (trifluoromethyl)benzene Chemical compound FC(F)(F)C1=CC=CC=C1 GETTZEONDQJALK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920001774 Perfluoroether Polymers 0.000 claims description 4
- FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N ethyl propionate Chemical compound CCOC(=O)CC FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 3
- GOYDNIKZWGIXJT-UHFFFAOYSA-N 1,2-difluorobenzene Chemical compound FC1=CC=CC=C1F GOYDNIKZWGIXJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- JXUKFFRPLNTYIV-UHFFFAOYSA-N 1,3,5-trifluorobenzene Chemical compound FC1=CC(F)=CC(F)=C1 JXUKFFRPLNTYIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HNAGHMKIPMKKBB-UHFFFAOYSA-N 1-benzylpyrrolidine-3-carboxamide Chemical compound C1C(C(=O)N)CCN1CC1=CC=CC=C1 HNAGHMKIPMKKBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- MMZYCBHLNZVROM-UHFFFAOYSA-N 1-fluoro-2-methylbenzene Chemical compound CC1=CC=CC=C1F MMZYCBHLNZVROM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- MLBWTXHUVGBPNL-UHFFFAOYSA-N 1-pyridin-4-ylheptan-1-one Chemical compound CCCCCCC(=O)C1=CC=NC=C1 MLBWTXHUVGBPNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HFZLSTDPRQSZCQ-UHFFFAOYSA-N 1-pyrrolidin-3-ylpyrrolidine Chemical compound C1CCCN1C1CNCC1 HFZLSTDPRQSZCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- KALSHRGEFLVFHE-UHFFFAOYSA-N 2,4-dichloro-1-(trifluoromethyl)benzene Chemical compound FC(F)(F)C1=CC=C(Cl)C=C1Cl KALSHRGEFLVFHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- UHOPWFKONJYLCF-UHFFFAOYSA-N 2-(2-sulfanylethyl)isoindole-1,3-dione Chemical compound C1=CC=C2C(=O)N(CCS)C(=O)C2=C1 UHOPWFKONJYLCF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- FPBJCOIQZLWHFK-UHFFFAOYSA-N 4,4-difluoro-5-methyl-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound CC1OC(=O)OC1(F)F FPBJCOIQZLWHFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- DSMUTQTWFHVVGQ-UHFFFAOYSA-N 4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1OC(=O)OC1F DSMUTQTWFHVVGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OYOKPDLAMOMTEE-UHFFFAOYSA-N 4-chloro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound ClC1COC(=O)O1 OYOKPDLAMOMTEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1COC(=O)O1 SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PNFFMCPDTFIXPD-UHFFFAOYSA-N CC(C)OC(=O)C(C)F Chemical compound CC(C)OC(=O)C(C)F PNFFMCPDTFIXPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- LEMDBKVETNBUKM-UHFFFAOYSA-N CCCOC(=O)C(F)CC Chemical compound CCCOC(=O)C(F)CC LEMDBKVETNBUKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- IJMWOMHMDSDKGK-UHFFFAOYSA-N Isopropyl propionate Chemical compound CCC(=O)OC(C)C IJMWOMHMDSDKGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QPJVMBTYPHYUOC-UHFFFAOYSA-N Methyl benzoate Natural products COC(=O)C1=CC=CC=C1 QPJVMBTYPHYUOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RJUFJBKOKNCXHH-UHFFFAOYSA-N Methyl propionate Chemical compound CCC(=O)OC RJUFJBKOKNCXHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N Potassium ion Chemical compound [K+] NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- STSCVKRWJPWALQ-UHFFFAOYSA-N TRIFLUOROACETIC ACID ETHYL ESTER Chemical compound CCOC(=O)C(F)(F)F STSCVKRWJPWALQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- WLLOZRDOFANZMZ-UHFFFAOYSA-N bis(2,2,2-trifluoroethyl) carbonate Chemical compound FC(F)(F)COC(=O)OCC(F)(F)F WLLOZRDOFANZMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OBNCKNCVKJNDBV-UHFFFAOYSA-N butanoic acid ethyl ester Natural products CCCC(=O)OCC OBNCKNCVKJNDBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- CRBXQJHBOIIYLY-UHFFFAOYSA-N butyl 2-fluoropropanoate Chemical compound CCCCOC(=O)C(C)F CRBXQJHBOIIYLY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 2
- LEGITHRSIRNTQV-UHFFFAOYSA-N carbonic acid;3,3,3-trifluoroprop-1-ene Chemical compound OC(O)=O.FC(F)(F)C=C LEGITHRSIRNTQV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 claims description 2
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ONLLXDPBECIJCM-UHFFFAOYSA-N ethyl 2-fluorobutanoate Chemical compound CCOC(=O)C(F)CC ONLLXDPBECIJCM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ODMITNOQNBVSQG-UHFFFAOYSA-N ethyl 2-fluoropropanoate Chemical compound CCOC(=O)C(C)F ODMITNOQNBVSQG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- JMMWKPVZQRWMSS-UHFFFAOYSA-N isopropanol acetate Natural products CC(C)OC(C)=O JMMWKPVZQRWMSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229940011051 isopropyl acetate Drugs 0.000 claims description 2
- GWYFCOCPABKNJV-UHFFFAOYSA-N isovaleric acid Chemical compound CC(C)CC(O)=O GWYFCOCPABKNJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- GBPVMEKUJUKTBA-UHFFFAOYSA-N methyl 2,2,2-trifluoroethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OCC(F)(F)F GBPVMEKUJUKTBA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- MHAIQPNJLRLFLO-UHFFFAOYSA-N methyl 2-fluoropropanoate Chemical compound COC(=O)C(C)F MHAIQPNJLRLFLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PMGBATZKLCISOD-UHFFFAOYSA-N methyl 3,3,3-trifluoropropanoate Chemical compound COC(=O)CC(F)(F)F PMGBATZKLCISOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229940095102 methyl benzoate Drugs 0.000 claims description 2
- 229940017219 methyl propionate Drugs 0.000 claims description 2
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- PYLWMHQQBFSUBP-UHFFFAOYSA-N monofluorobenzene Chemical compound FC1=CC=CC=C1 PYLWMHQQBFSUBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- YKYONYBAUNKHLG-UHFFFAOYSA-N n-Propyl acetate Natural products CCCOC(C)=O YKYONYBAUNKHLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N niobium pentoxide Inorganic materials O=[Nb](=O)O[Nb](=O)=O ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- HERCSPPGAAQXBN-UHFFFAOYSA-N propan-2-yl 2-fluoroacetate Chemical compound CC(C)OC(=O)CF HERCSPPGAAQXBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- IRWIXUQVVIFUPL-UHFFFAOYSA-N propyl 2-fluoroacetate Chemical compound CCCOC(=O)CF IRWIXUQVVIFUPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- LXPTXVYIIYSSHU-UHFFFAOYSA-N propyl 2-fluoropropanoate Chemical compound CCCOC(=O)C(C)F LXPTXVYIIYSSHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229940090181 propyl acetate Drugs 0.000 claims description 2
- HUAZGNHGCJGYNP-UHFFFAOYSA-N propyl butyrate Chemical compound CCCOC(=O)CCC HUAZGNHGCJGYNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 2
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910021384 soft carbon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N valeric acid Chemical compound CCCCC(O)=O NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims 7
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- -1 hexafluorophosphate Chemical compound 0.000 abstract description 3
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 abstract 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 abstract 2
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 abstract 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract 1
- DGTVXEHQMSJRPE-UHFFFAOYSA-M difluorophosphinate Chemical compound [O-]P(F)(F)=O DGTVXEHQMSJRPE-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 abstract 1
- 150000003949 imides Chemical class 0.000 abstract 1
- KTQDYGVEEFGIIL-UHFFFAOYSA-N n-fluorosulfonylsulfamoyl fluoride Chemical compound FS(=O)(=O)NS(F)(=O)=O KTQDYGVEEFGIIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- RIZZXCJMFIGMON-UHFFFAOYSA-N prop-2-ynyl acetate Chemical compound CC(=O)OCC#C RIZZXCJMFIGMON-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000007600 charging Methods 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010277 constant-current charging Methods 0.000 description 4
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 239000006245 Carbon black Super-P Substances 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- KFDQGLPGKXUTMZ-UHFFFAOYSA-N [Mn].[Co].[Ni] Chemical compound [Mn].[Co].[Ni] KFDQGLPGKXUTMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000005910 alkyl carbonate group Chemical group 0.000 description 2
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000005486 organic electrolyte Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N [C].[Si] Chemical compound [C].[Si] HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010280 constant potential charging Methods 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000012983 electrochemical energy storage Methods 0.000 description 1
- 229940125753 fibrate Drugs 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 238000012812 general test Methods 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 229910000625 lithium cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 1
- BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido(oxo)cobalt Chemical compound [Li+].[O-][Co]=O BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000004537 pulping Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
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
- H01M10/054—Accumulators with insertion or intercalation of metals other than lithium, e.g. with magnesium or aluminium
-
- 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
Abstract
本发明公开了一种含磷氧六环化合物的电解液及由该电解液组成的电池。所述电解液包含电解质、有机溶剂和式I所示的磷氧六环化合物，有机溶剂包括碳酸酯或/和羧酸酯或/和其他醚类化合物，电解质包括六氟磷酸盐，四氟硼酸盐，二氟磷酸盐，双三氟甲基磺酰亚胺盐，双（氟磺酰）亚胺盐，双草酸硼酸盐，二氟草酸硼酸盐，二氟二草酸磷酸盐，四氟草酸磷酸盐。本发明的电解液是通过将电解质、有机溶剂，甲基羧酸‑2‑丙炔基酯，以及其他添加剂混合而成，其可提高锂离子电池的电化学性能。
Description
技术领域
本发明属于电化学储能技术领域，具体涉及一种含磷氧六环化合物的电解液及由该电解液组成的电池。
背景技术
目前，锂电池产业中所使用的有机电解质材料主要是烷基碳酸酯类化合物和LiPF6锂盐体系，高温(60℃以上)下其性能大大下降，而如电动汽车用动力电池要求更高的工作温度范围(约为-30至80℃)；而且，烷基碳酸酯类有机电解质材料具有很高的可燃性，因此安全性存在巨大的隐患；尤其是在混合动力和全电汽车应用领域，长期循环问题和安全性是制约这些材料实际应用的重要因素。
电解液是锂离子电池的重要组成部分，它在正负极之间起着传输锂离子的作用。电池的安全性，充放电循环，工作温度范围和电池的充放电容量等都与电解液的电化学性能有重要的关系。电解液中传统的功能成分对于延长电池的使用寿命起到了关键的作用，但是对于延缓或抑制锂枝晶的产生没有长期有效的措施，这就极大的影响了电池的安全性能和充放电循环的使用寿命。
电池对高能量密度的需求和高温高电压稳定性的要求越来越高，因此开发一种提高电池稳定充电放电循环的电解液至关重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含磷氧六环化合物的电解液及由该电解液组成的电池。
一种含磷氧六环化合物的电解液，所述电解液包括电解质，有机溶剂和式I所示的磷氧六环化合物；
所述电解质包括XClO4、XPF6、XBF4、XTFSI、XFSI、XBOB、XODFB，XCF3SO3或XAsF6中的任意一种或至少两种的组合；其中，X为Li，Na或K。
所述有机溶剂包括碳酸酯、羧酸酯、氟代羧酸酯、丙酸酯、氟醚或芳香烃中的任意一种或至少两种的组合。
所述碳酸酯包括卤代碳酸酯和/或非卤代碳酸酯；所述非卤代碳酸酯包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯或碳酸甲乙酯中的任意一种或至少两种的组合；所述卤代碳酸酯包括氟代碳酸乙烯酯、二氟代碳酸乙烯酯、双氟碳酸丙烯酯、三氟代乙酸乙酯、三氟乙基甲基碳酸酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、4-三氟代甲基碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯、二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯、三氟丙酸甲酯、3,3,3-三氟代乙酸乙酯、2-三氟甲基苯甲酸甲酯、4,4,4-三氟丁酸乙酯或1,1,1,3,3,3-六氟异丙基丙烯酸酯中的任意一种或至少两种的组合。
所述羧酸酯包括卤代羧酸酯和/或非卤代羧酸酯；所述非卤代羧酸酯包括丁酸丙酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、丙酸丁酯、丙酸异丙酯、丁酸乙酯，丙酸甲酯、丙酸乙酯或丙酸丙酯中的任意一种或至少两种的组合；所述卤代羧酸酯包括氟代丁酸丙酯、氟代乙酸丙酯、氟代乙酸异丙酯、氟代丙酸丁酯、氟代丙酸异丙酯、氟代丁酸乙酯，氟代丙酸甲酯、氟代丙酸乙酯或氟代丙酸丙酯中的任意一种或至少两种的组合。
所述氟醚为碳原子数为7个以下的氟醚。
所述芳香烃包括卤代芳香烃和/或非卤代芳香烃；所述卤代芳烃包括单氟苯、双氟苯、1,3,5-三氟苯、三氟甲苯、2-氟甲苯或2,4-二氯三氟甲苯中的任意一种或至少两种的组合。
所述电解质在所述电解液中的重量百分数为8-49％；所述有机溶剂在所述电解液中的重量百分数为1-85％；式Ⅰ所示的磷氧六环化合物在所述电解液中的重量百分数为0.01-20％。
一种电池，所述电池包括所述的电解液。
所述电池包括锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池或超级电容器；所述锂离子电池的负极材料包括石墨、软碳、硬碳、单晶硅与石墨的复合材料、氧化亚硅与石墨的复合材料、钛酸锂或五氧化二铌中的任意一种或至少两种的组合。
本发明的有益效果：本发明所述电解液通过添加式Ⅰ所示化合物，在电池中使用时，所得电池的多方面性能均得以提升，本发明所得电池中常温下3C放电率在3C充电率在79.3％以上，-20℃下1C放电率在80％以上，常温循环800次3C充电/1C放电循环的容量保持率在82.5％以上，45℃高温3C充电/1C放电循环的800次容量保持率在81.7％以上，综合性能优异。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
实施例中使用的通用测试平台如下：
本实验正极采用粘结剂PVDF-S5130、复合导电剂Super-P/KS-6(质量比Super-P：KS-6＝2：1)、622镍钴锰三元正极材料或钴酸锂正极材料、溶剂NMP(N-methyl-2-pyrrolidone，N-甲基吡咯烷酮)，负极采用C-P15、导电剂Super-P溶剂CMC、H2O、粘结剂SBR为原材料，分别采用湿法制浆工艺制备浆料，正极调节黏度10000～13000mPa·s，负极调节黏度1500～3000mPa·s，设计N/P比为1.12，容量为1671mAh，通过涂布、切片、辊压、分条、140℃干燥8h、贴胶带、卷电芯、80℃干燥48h，然后按着下述不同的电解液配方对锂离子电池注液封口、搁置24h、化成、一次终封、老化、二次终封制备出锂离子软包电池，然后对电池进行循环性能和安全性能的测试。
实施例1-7中使用的磷氧六环化合物定制于石家庄圣泰化工(纯度99.5％)。
实施例1-11和对比例1及对比例2的电解液组成如表1所示。
实施例1-11和对比例1及对比例2提供的电解液的组成，其组成均为重量比，其中均含有1％VC和1％PS，具体如表1所示。
表1(表中均为重量比率)
将实施例1-10和对比例1所述电解液添加到含石墨负极材料(杉杉P15)，NCM622镍钴锰三元材料的1.67Ah的锂离子电池；
进行如下测试：
(1)充电倍率性能：1C电流为1.67A，3C电流为5.01A；充电放电电位范围为2.75V～4.35V。常温3C的充电率为3C恒定电流充电的容量C2与1C恒定电流充电容量C1的比率。
(2)循环性能：充电放电电位范围为2.75V～4.35V，充电电流为3C(5.01A)到4.35V，4.35V恒压充电到截止电流≤0.02C(0.0334A)，静置5分钟后，1C(1.67A)放电到2.75V，静置5分钟；如此循环充电放电。
(3)低温放电性能：常温25℃下1C(1.67A)放电容量记为C1，4.35V满充后，-20℃下冷冻4h后，以1C(1.67A)放电到2.75V，放电容量记为C2。-20℃下的放电率为C2/C1。
另将实施例11和对比例2所述电解液添加到负极材料为硅碳负极材料(贝特瑞S420)，正极材料为4.5V钴酸锂的电池中制备得到1.85Ah的锂离子电池；
进行如下测试：
(1)充电倍率性能：1C电流为1.85A，3C电流为5.55A；充电放电电位范围为2.75V～4.50V。常温3C的充电率为3C恒定电流充电的容量C2与1C恒定电流充电容量C1的比率。
(2)循环性能：充电放电电位范围为2.75V～4.50V，充电电流为3C(5.55A)到4.50V，4.50V恒压充电到截止电流≤0.02C(0.037A)，静置5分钟后，1C(1.85A)放电到2.75V，静置5分钟；如此循环充电放电。
(3)低温放电性能：常温25℃下1C(1.85A)放电容量记为C1，4.5V满充后，-20℃下冷冻4h后，以1C(1.85A)放电到2.75V，放电容量记为C2。-20℃下的放电率为C2/C1。
测试结果汇总于表2-表4中。
表2
表3
表4
分析表2-表4数据可知，本发明所述电解液通过添加式Ⅰ所示化合物，在电池中使用时，所得电池的多方面性能均得以提升，本发明所得电池中常温下3C放电率在3C充电率在79.3％以上，-20℃下1C放电率在80％以上，常温循环800次3C充电/1C放电循环的容量保持率在82.5％以上，45℃高温3C充电/1C放电循环的800次容量保持率在81.7％以上，综合性能优异。
分析对比例1与实施例3可知，对比例1性能不如实施例3，证明添加式I所示磷氧六环化合物的电解液能够提升电池的综合性能。分析对比例2与实施例11可知有类似的结果。证明添加式I所示磷氧六环化合物的电解液利于含硅材料或石墨为负极及三元材料或钴酸锂电池的充放电循环性能和低温放电性能。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种含磷氧六环化合物的电解液，其特征在于，所述电解液包括电解质，有机溶剂和式I所示的磷氧六环化合物；
2.根据权利要求1所述含磷氧六环化合物的电解液，其特征在于，所述电解质包括XClO4、XPF6、XBF4、XTFSI、XFSI、XBOB、XODFB，XCF3SO3或XAsF6中的任意一种或至少两种的组合；其中，X为Li，Na或K。
3.根据权利要求1所述含磷氧六环化合物的电解液，其特征在于，所述有机溶剂包括碳酸酯、羧酸酯、氟代羧酸酯、丙酸酯、氟醚或芳香烃中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求3所述含磷氧六环化合物的电解液，其特征在于，所述碳酸酯包括卤代碳酸酯和/或非卤代碳酸酯；所述非卤代碳酸酯包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯或碳酸甲乙酯中的任意一种或至少两种的组合；所述卤代碳酸酯包括氟代碳酸乙烯酯、二氟代碳酸乙烯酯、双氟碳酸丙烯酯、三氟代乙酸乙酯、三氟乙基甲基碳酸酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、4-三氟代甲基碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯、二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯、三氟丙酸甲酯、3,3,3-三氟代乙酸乙酯、2-三氟甲基苯甲酸甲酯、4,4,4-三氟丁酸乙酯或1,1,1,3,3,3-六氟异丙基丙烯酸酯中的任意一种或至少两种的组合。
5.根据权利要求3所述含磷氧六环化合物的电解液，其特征在于，所述羧酸酯包括卤代羧酸酯和/或非卤代羧酸酯；所述非卤代羧酸酯包括丁酸丙酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、丙酸丁酯、丙酸异丙酯、丁酸乙酯，丙酸甲酯、丙酸乙酯或丙酸丙酯中的任意一种或至少两种的组合；所述卤代羧酸酯包括氟代丁酸丙酯、氟代乙酸丙酯、氟代乙酸异丙酯、氟代丙酸丁酯、氟代丙酸异丙酯、氟代丁酸乙酯，氟代丙酸甲酯、氟代丙酸乙酯或氟代丙酸丙酯中的任意一种或至少两种的组合。
6.根据权利要求3所述含磷氧六环化合物的电解液，其特征在于，所述氟醚为碳原子数为7个以下的氟醚。
7.根据权利要求3所述含磷氧六环化合物的电解液，其特征在于，所述芳香烃包括卤代芳香烃和/或非卤代芳香烃；所述卤代芳烃包括单氟苯、双氟苯、1,3,5-三氟苯、三氟甲苯、2-氟甲苯或2,4-二氯三氟甲苯中的任意一种或至少两种的组合。
8.根据权利要求1所述含磷氧六环化合物的电解液，其特征在于，所述电解质在所述电解液中的重量百分数为8-49％；所述有机溶剂在所述电解液中的重量百分数为1-85％；式Ⅰ所示的磷氧六环化合物在所述电解液中的重量百分数为0.01-20％。
9.一种电池，其特征在于，所述电池包括权利要求1-8任一项所述的电解液。
10.根据权利要求9所述的电池，其特征在于，所述电池包括锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池或超级电容器；所述锂离子电池的负极材料包括石墨、软碳、硬碳、单晶硅与石墨的复合材料、氧化亚硅与石墨的复合材料、钛酸锂或五氧化二铌中的任意一种或至少两种的组合。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210719940.0A CN115036573A (zh) | 2022-06-23 | 2022-06-23 | 一种含磷氧六环化合物的电解液及由该电解液组成的电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210719940.0A CN115036573A (zh) | 2022-06-23 | 2022-06-23 | 一种含磷氧六环化合物的电解液及由该电解液组成的电池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115036573A true CN115036573A (zh) | 2022-09-09 |
Family
ID=83127772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210719940.0A Pending CN115036573A (zh) | 2022-06-23 | 2022-06-23 | 一种含磷氧六环化合物的电解液及由该电解液组成的电池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115036573A (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111063833A (zh) * | 2018-10-16 | 2020-04-24 | 昭和电工包装株式会社 | 蓄电设备用外包装壳体及其制造方法 |
| CN113471539A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-10-01 | 惠州市赛能电池有限公司 | 电解液及其制备方法、锂离子电池 |
-
2022
- 2022-06-23 CN CN202210719940.0A patent/CN115036573A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111063833A (zh) * | 2018-10-16 | 2020-04-24 | 昭和电工包装株式会社 | 蓄电设备用外包装壳体及其制造方法 |
| CN113471539A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-10-01 | 惠州市赛能电池有限公司 | 电解液及其制备方法、锂离子电池 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ZHIQIANG LI, ET AL.: "Phosphorus-Containing C9H21P3O6 Molecules as an Electrolyte Additive Improves LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/Graphite Batteries Working in High/Low-Temperature Conditions" * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109755635B (zh) | 一种兼顾高低温性能的电池电解液添加剂、电解液及高镍三元锂离子电池 | |
| CN111525190B (zh) | 电解液及锂离子电池 | |
| CN112928332B (zh) | 一种高电压锂离子电池非水电解液及锂离子电池 | |
| CN114597489A (zh) | 一种含氟代苯碳酸酯的电解液及由该电解液组成的电池 | |
| CN110911754B (zh) | 一种锂离子电池电解液及其制备方法 | |
| CN113066975B (zh) | 锂离子电池 | |
| CN114883648B (zh) | 一种锂离子电池非水电解液和锂离子电池 | |
| CN114520371B (zh) | 一种非水电解液及包含其的锂离子电池 | |
| CN115732758A (zh) | 一种适用于磷酸铁锂电池的电解液、锂二次电池 | |
| CN111883828B (zh) | 一种锂离子电池非水电解液和锂离子电池 | |
| 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 | |
| CN115036573A (zh) | 一种含磷氧六环化合物的电解液及由该电解液组成的电池 | |
| CN114614086A (zh) | 一种含氟代磷氮环状化合物的电解液及由该电解液组成的电池 | |
| CN114583273A (zh) | 一种含苯碳酸甲酯的电解液及由该电解液组成的电池 | |
| CN111370764A (zh) | 非水电解液及含有该非水电解液的锂离子电池 | |
| CN112968213A (zh) | 一种电解液添加剂及电解液和应用 | |
| CN114865082A (zh) | 一种含氟取代醚的电解液及由该电解液组成的电池 | |
| CN114665152A (zh) | 一种含氟代烷基硼酸酯化合物的电解液及由该电解液组成的电池 | |
| CN114937815A (zh) | 一种含甲基羧酸-2-丙炔基酯的电解液及由该电解液组成的电池 | |
| CN114784377A (zh) | 一种含氟硅烷取代基化合物的电解液及由该电解液组成的电池 | |
| CN114188608B (zh) | 一种含硼磺酸酯类非水电解液添加剂及其制备的锂离子电池 | |
| CN116759643A (zh) | 一种电解液及其应用 | |
| CN114520368B (zh) | 一种电解液及含有该电解液的锂离子电池 | |
| CN117117315A (zh) | 一种电解液及其应用 | |
| CN114899483A (zh) | 一种电解液及电池 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220909 |