CN115498265A - 一种电解液及其制备方法和含有其的锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电解液及其制备方法和含有其的锂离子电池。所述电解液包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述锂盐包括三氟硼酸氟磺酰亚胺锂和双氟磺酰亚胺锂；所述有机溶剂包括第一溶剂和如式1所示的氟代醚类溶剂，其中，R1和R2分别独立地为含1～5碳原子的饱和或不饱和的F代烃链，每个碳原子上的F取代的数目为1～3。本发明解决了高电压三元电池体系高温循环和高温存储带来的电解液酸度上升、电性能恶化，同时解决了双氟磺酰亚胺锂在高压腐蚀性问题。

Description

一种电解液及其制备方法和含有其的锂离子电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种电解液及其制备方法和含有其的锂离子电池。
背景技术
六氟磷酸锂(LiPF6)具有较高的溶解度、离子传导能力高、离子解离度高、对铝箔的钝化作用，以及较低的合成成本，使得其一直被用作电解液的主要电解质盐，但是由于六氟磷酸锂热稳定较差，高温存储60℃就会发生分解，同时在微量水存在的情况下(大于10ppm)产生HF使得电解液酸度增加，进而使得过渡金属离子溶出，体系恶化严重，高温性能表现较差。其他可以作为电解液溶质盐类有四氟硼酸锂(LiBF4)、双草酸硼酸锂(LiODFB)、二氟草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)等，但是都存在电导率低、溶解度低、污染环境以及存在安全风险等情况。而双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)具有比LiPF6更好的热稳定性、导离子能力及更高的锂离子迁移数，同时不易与微量水发生水解反应，这使得LiFSI作为替代LiPF6最热门的锂盐，但是LiFSI对铝箔的腐蚀性极大的限制了其的大规模应用，但是双氟磺酰亚胺锂以其高电导率、高熔点、耐水解的特性成为大家研究热点，但由于其本身对于正极集流体的腐蚀作用抑制未有很明显的解决办法，限制了其大批量的使用。
目前电池存在高电压三元电池体系高温循环和高温存储带来的电解液酸度上升、电性能恶化，同时解决了LiFSI在高压腐蚀性问题。
CN109273764A公开了一种锂离子电池电解液及含有该电解液的锂离子电池，锂盐包括双氟磺酰亚胺锂，添加剂中含有结构式M或N的一种或多种环状不饱和磷酸酯，通过采用添加剂抑制电池产气，提升高镍三元电池的高温存储性能，并提高电池的循环性能。但是对于双氟磺酰亚胺锂高腐蚀性能并没有改善。
CN107195966A公开了一种高/低温性能兼顾的高电压三元正极材料体系锂离子电池电解液，通过添加氟苯腈、氟苯、草酸磷酸锂盐、氟代磷酸锂盐四种添加剂，产生协同作用，解决高电压三元电池电解液循环性能、高温性能好和低温性能无法同时兼顾的问题，该发明同样使用双氟磺酰亚胺锂，但是并不能改善双氟磺酰亚胺锂的腐蚀性能。
因此，如何制备一种具有优异高温性能并且能解决LiFSI在高压腐蚀性问题的电池电解液，是本领域重要的研究方向。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种具有优异高温性能并且能解决LiFSI在高压腐蚀性问题的电池电解液及其制备方法和应用。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的目的之一在于提供一种电解液，所述电解液包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述锂盐包括三氟硼酸氟磺酰亚胺锂和双氟磺酰亚胺锂。
所述有机溶剂包括第一溶剂和如式1所示的氟代醚类溶剂，R1-C-O-C-R2式1，其中，R1和R2分别独立地为含1～5碳原子的饱和或不饱和的F代烃链，每个碳原子上的F取代的数目为1～3。其中，R1和R2中的碳原子的数目可以是1、2、3、4或5，F取代的数目可以是1、2或3。
本发明双氟磺酰亚胺锂以其高电导率、高熔点、耐水解的特性成为大家研究热点，但由于其本身对于正极集流体的腐蚀作用抑制未有很明显的解决办法，限制了其大批量的使用，本发明以LiFSI为主要电解液锂盐，同时加入一种新型锂盐结构“三氟硼酸氟磺酰亚胺锂”(LiBFSI，
Figure BDA0003881836590000031
)，和式1所示的氟代醚类溶剂共同加入，通过调节LiFSI和LiFBSI的加入比例和氟代醚类溶剂的含量不仅有效抑制了LiFSI的腐蚀，高温循环、高温存储特性和低温倍率性能得到明显的提升。本发明通过新型锂盐和LiFSI的混合双盐体系同时加入醚类溶剂改变溶剂化结构，碳酸酯类添加剂、锂盐类添加剂、含硫添加剂组合添加，使电池常温/高温循环有明显提升，且高温存储产气有所降低，容量保持率有所提高。
作为本发明优选的技术方案，以所述电解液的质量为100％，所述三氟硼酸氟磺酰亚胺锂在所述电解液中的浓度为0.5～2mol/L，其中所述浓度可以是0.5mol/L、0.6mol/L、0.7mol/L、0.8mol/L、0.9mol/L、1.0mol/L、1.1mol/L、1.2mol/L、1.3mol/L、1.4mol/L、1.5mol/L、1.6mol/L、1.7mol/L、1.8mol/L、1.9mol/L或2mol/L等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，以电解液的质量为100％，所述双氟磺酰亚胺锂在所述电解液中的浓度为2～4mol/L，其中所述浓度可以是2mol/L、2.2mol/L、2.4mol/L、2.6mol/L、2.8mol/L、3.0mol/L、3.2mol/L、3.4mol/L、3.6mol/L、3.8mol/L或4mol/L等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述氟代醚类溶剂包括四氟乙基三氟乙基醚和/或氢氟醚。
作为本发明优选的技术方案，所述第一溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯或碳酸甲乙酯中的任意两种或至少三种的组合，其中所述组合典型但非限制性实例有：碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的组合、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯的组合、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的组合或碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯的组合等。
优选地，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和氟代醚类溶剂。
作为本发明优选的技术方案，以所述有机溶剂的体积为100％，所述碳酸乙烯酯占所述有机溶剂的体积分数为20～40％，其中所述质量分数可以是20％、22％、24％、26％、28％、30％、32％、34％、36％、38％或40％等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，以所述有机溶剂的体积为100％，所述碳酸甲乙酯占所述有机溶剂的体积分数为30～50％，其中所述体积分数可以是30％、32％、34％、36％、38％、40％、42％、44％、46％、48％或50％等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，以所述有机溶剂的体积为100％，所述氟代醚类溶剂占所述有机溶剂的体积分数为20～50％，其中所述体积分数可以是20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，以所述有机溶剂的体积为100％，所述碳酸二甲酯占所述有机溶剂的体积分数为0～20％，其中所述体积分数可以是0、2％、4％、6％、8％、10％、12％、14％、16％、18％或20％等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，以所述有机溶剂的体积为100％，所述碳酸二乙酯占所述有机溶剂的体积分数为0～20％，其中所述体积分数可以是0、2％、4％、6％、8％、10％、12％、14％、16％、18％或20％等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，以所述电解液的质量为100％，所述有机溶剂占所述电解液的质量分数为50～85％，其中所述质量分数可以是50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％或85％等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述添加剂包括碳酸酯类添加剂、含硫添加剂和锂盐添加剂。
优选地，所述碳酸酯类添加剂包括碳酸亚乙烯酯和/或氟代碳酸乙烯酯。
优选地，所述锂盐添加剂包括二氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟双草酸磷酸锂或四氟硼酸锂中的任意一种或至少两种的组合，其中所述组合典型但非限制性实例有：二氟磷酸锂和双草酸硼酸锂的组合、双草酸硼酸锂和二氟双草酸磷酸锂的组合或二氟双草酸磷酸锂和四氟硼酸锂的组合等。
优选地，所述含硫添加剂包括1,3-丙烷磺酸内酯、1,3-丙烯磺酸内酯、硫酸乙烯酯或甲烷二磺酸亚甲酯中的任意一种或至少两种的组合，其中所述组合典型但非限制性实例有：1,3-丙烷磺酸内酯和1,3-丙烯磺酸内酯的组合、1,3-丙烯磺酸内酯和硫酸乙烯酯的组合或硫酸乙烯酯和甲烷二磺酸亚甲酯的组合。
作为本发明优选的技术方案，以所述电解液的质量为100％，所述碳酸酯类添加剂占所述电解液的质量分数为0.2～1.0％，其中所述质量分数可以是0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或1.0％等，但不及限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，以所述电解液的质量为100％，所述含硫添加剂占所述电解液的质量分数为0.5～2％，其中所述质量分数可以是0.5％、0.8％、1.0％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％或2％等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，以所述电解液的质量为100％，所述锂盐添加剂占所述电解液的质量分数为0.5～1.5％，其中所述质量分数可以是0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％或1.5％等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明的目的之二在于提供一种如目的之一所述的电解液的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
在惰性气氛下，向第一溶剂中依次加入添加剂、氟代醚类溶剂和锂盐进行混合，得到所述电解液。
作为本发明优选的技术方案，所述惰性气氛包括氩气氛围。
优选地，所述混合的温度为22～27℃，其中所述温度可以是22℃、23℃、24℃、25℃、26℃或27℃等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明的目的之三在于提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括如目的之一所述的电解液，所述锂离子电池还包括正极极片和负极极片。
作为本发明优选的技术方案，所述正极极片的活性物质为Li(NixCoyMnz)O2，其中，0.5≤x<0.8，0<y≤0.3，0<z≤0.3且x+y+z＝1，其中x的值可以是0.5、0.6、0.7或0.75等，所述y的值可以是0.05、0.1、0.15、0.2、0.25或0.3等，其中所述z的值可以是0.05、0.1、0.15、0.2、0.25或0.3等，但不仅限于所列举的数值，上述各数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述负极极片的活性物质为石墨。
本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明制备的电解液不会恶化电池体系循环性能的基础上，有效抑制了电解液酸度上升，解决了高电压体系释氧带来的高温性能恶化。通过新型锂盐和双氟磺酰亚胺锂的混合双盐体系同时加入醚类溶剂改变溶剂化结构，碳酸酯类添加剂、锂盐类添加剂、含硫添加剂组合添加，使电池常温/高温循环有明显提升，且高温存储产气有所降低，容量保持率有所提高。电池在45℃循环1000次容量保持率可以达到90％以上，60℃存储90d体积膨胀率低至4.2％以下，容量保持率高达90％以上，容量恢复率高达96％以上。
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。
实施例1
本实施例提供一种电解液：
电解液包括有机溶剂、锂盐和添加剂：
其中，有机溶剂包括：碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、氟代醚类溶剂2,2,2-三氟乙基2,2,3,3,3-五氟丙醚，以有机溶剂的体积为100％，碳酸乙烯酯的体积分数为20％，碳酸二乙酯的体积分数10％，碳酸甲乙酯的体积分数为35％，2,2,2-三氟乙基2,2,3,3,3-五氟丙醚的体积分数为35％。
锂盐包括：在电解液中浓度为1.2mol/L的三氟硼酸氟磺酰亚胺锂和在电解液中浓度为3mol/L的双氟磺酰亚胺锂。
添加剂包括：碳酸亚乙烯酯、双草酸硼酸锂和1,3-丙烷磺酸内酯，以电解液的质量为100％，按照质量分数计，碳酸亚乙烯酯占所述电解液的质量分数为0.5％，双草酸硼酸锂占所述电解液的质量分数为1％，1,3-丙烷磺酸内酯占所述电解液的质量分数为1％。
以电解液的质量为100％，电解液包括85％的有机溶剂，12.5％的锂盐和2.5％的添加剂。
实施例2
本实施例提供一种电解液：
电解液包括有机溶剂、锂盐和添加剂：
其中，有机溶剂包括：碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、双(2,2,2-三氟乙基)醚，其中，以有机溶剂的体积为100％，碳酸乙烯酯占所述有机溶剂的体积分数为20％、碳酸甲乙酯占所述有机溶剂的体积分数为30％，双(2,2,2-三氟乙基)醚占所述有机溶剂的体积分数为50％。
锂盐包括：在电解液中浓度为0.5mol/L的三氟硼酸氟磺酰亚胺锂和再电解液中浓度为2mol/L的双氟磺酰亚胺锂。
添加剂包括：碳酸亚乙烯酯、双草酸硼酸锂和1,3-丙烷磺酸内酯，以电解液的质量为100％，按照质量分数计，碳酸亚乙烯酯占所述电解液的质量分数为0.2％，双草酸硼酸锂占所述电解液的质量分数为0.5％，1,3-丙烷磺酸内酯占所述电解液的质量分数为0.5％。
以电解液的质量为100％，电解液包括61.3％的有机溶剂，37.5％的锂盐和1.2％的添加剂。
实施例3
本实施例提供一种电解液：
电解液包括有机溶剂、锂盐和添加剂：
其中，有机溶剂包括：碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、2,2,2-氟代醚类溶剂，其中，以有机溶剂的体积为100％，碳酸乙烯酯的体积分数为20％、碳酸二甲酯的体积分数为20％、碳酸二乙酯的体积分数为10％、碳酸甲乙酯的体积分数为30％，2,2,2-氟代醚类溶剂(提供分子式)的体积分数为20％。
锂盐包括：在电解液中浓度为1.2mol/L的三氟硼酸氟磺酰亚胺锂和在电解液中浓度为3mol/L的双氟磺酰亚胺锂。
添加剂包括：碳酸亚乙烯酯、双草酸硼酸锂和1,3-丙烷磺酸内酯，以电解液的质量为100％，按照质量分数计，碳酸亚乙烯酯占所述电解液的质量分数为1％，双草酸硼酸锂占所述电解液的质量分数为1.5％，1,3-丙烷磺酸内酯占所述电解液的质量分数为2％。
以电解液的质量为100％，电解液包括80.5％的有机溶剂，15％的锂盐和4.5％的添加剂。
实施例4
本实施例除将三氟硼酸氟磺酰亚胺锂在电解液中的浓度替换为2.5mol/L外，其他条件均与实施例1相同。
实施例5
本实施例除将三氟硼酸氟磺酰亚胺锂在电解液中的浓度替换为0.2mol/L外，其他条件均与实施例1相同。
实施例6
本实施例除将2,2,2-三氟乙基2,2,3,3,3-五氟丙醚在有机溶剂中的体积分数替换为55％外，并将碳酸甲乙酯在有机溶剂中的体积分数替换为5％外，其他条件均与实施例1相同。
实施例7
本实施例除将2,2,2-三氟乙基2,2,3,3,3-五氟丙醚在有机溶剂中的体积分数替换为15％外，并将碳酸乙烯酯在有机溶剂中的体积分数替换为40％外，其他条件均与实施例1相同。
实施例8
本实施例除不添加碳酸乙烯酯，并将碳酸二乙酯在有机溶剂中的体积分数替换为30％外，其他条件均与实施例1相同。
对比例1
本对比例除不添加三氟硼酸氟磺酰亚胺锂和2,2,2-三氟乙基2,2,3,3,3-五氟丙醚，将碳酸乙烯酯在有机溶剂中的体积分数替换为55％外，其他条件均与实施例1相同。
对比例2
本对比例除不添加三氟硼酸氟磺酰亚胺锂外，其他条件均与实施例1相同。
对比例3
本对比例除不添加2,2,2-三氟乙基2,2,3,3,3-五氟丙醚，并将碳酸乙烯酯在有机溶剂中的体积分数替换为55％外，其他条件均与实施例1相同。
将实施例1-8和对比例1-3制备得到的电解液配置为软包电池，锂离子电池的制备方法如下：
将负极材料石墨、导电剂乙炔黑和粘结剂CMC、SBR按质量百分比94:1:2:3制备成浆料涂覆于铜箔集流体上，真空烘干、制得负极极片；将正极材料NCM523、导电剂乙炔黑和粘结剂PVDF按质量比94:3:3制备成浆料涂覆于铝箔集流体上，真空烘干、制得正极极片。将正极极片、负极极片、Celgard2400隔膜以及实施例或对比例制备的电解液装配成软包电池。
对实施例1-8和对比例1-3制备的电解液对应的软包电池进行循环性能测试和高温存储性能测试，对电解液进行HF含量测试，测试结果如表1所示。
其中，电解液HF含量测试：将电解液进行60℃存储，用冰水滴定法分别测试0d和90d的HF含量，记为HF-0d、HF-90d。
锂离子电池的循环性能测试：在45℃下，将锂离子电池以1.0C(标称容量)恒流充电到电压为4.4V，然后以4.4V恒压充电至电流≤0.05C，搁置10min后，以1C恒流放电至截至电压2.8V，以上为一次充放电循环。将锂离子电池按照上述条件进行45℃下1000次充放电循环。锂离子电池N次循环后的容量保持率(％)＝(第N次循环的放电容量/首次放电容量)×100％，N为锂离子电池的循环次数。
锂离子电池的高温存储性能测试：在25℃下，将锂离子电池以1C恒流充电到电压为4.4V，然后以4.4V恒压充电至电流为0.05C，测试锂离子电池的体积为V0，初始容量为C0；之后将锂离子电池放入60℃的恒温箱，分别储存90天，且取出测试锂离子电池的体积并记为V1，容量保持为C1，容量恢复为C2。锂离子电池60℃存储90天后的体积膨胀率(％)＝(Vn-V0)/V0×100％。
锂离子电池60℃存储90天后的容量保持率(％)＝(C1/C0)×100％，锂离子电池60℃存储90天后的容量恢复率(％)＝(C2/C0)×100％。
表1
Figure BDA0003881836590000111
Figure BDA0003881836590000121
通过上述表格可以得到，实施例4-5和实施例1对比可知，三氟硼酸氟磺酰亚胺锂的浓度过高，电池的高温循序性能下降，HF的含量上升以及存储性能下降。三氟硼酸氟磺酰亚胺锂的浓度过低，电池的HF含量上升，高温存储性能下降。实施例6-7和实施例1对比可知，2,2,3,3,3-五氟丙基甲醚含量过高或过低，电池的高温存储性能下降，HF含量上升，电池的高温循序性能下降。实施例8不添加碳酸乙烯酯，电池的高温存储性能明显下降。对比例1-3和实施例1对比可知，不添加三氟硼酸氟磺酰亚胺锂和2,2,2-三氟乙基2,2,3,3,3-五氟丙醚，电池的高温循序性能下降，HF的含量上升，以及电池的高温存储性能下降。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述锂盐包括三氟硼酸氟磺酰亚胺锂和双氟磺酰亚胺锂；
所述有机溶剂包括第一溶剂和如式1所示的氟代醚类溶剂，R1-C-O-C-R2式1，其中，R1和R2分别独立地为含1～5碳原子的饱和或不饱和的F代烃链，每个碳原子上的F取代的数目为1～3。
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述三氟硼酸氟磺酰亚胺锂在所述电解液中的浓度为0.5～2mol/L；
优选地，所述双氟磺酰亚胺锂在所述电解液中的浓度为2～4mol/L；
优选地，所述氟代醚类溶剂包括四氟乙基三氟乙基醚和/或氢氟醚。
3.根据权利要求1或2所述的电解液，其特征在于，所述第一溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯或碳酸甲乙酯中的任意两种或至少三种的组合；
优选地，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和氟代醚类溶剂。
4.根据权利要求3所述的电解液，其特征在于，以所述有机溶剂的体积为100％，所述碳酸乙烯酯占所述电解液的体积分数为20～40％；
优选地，以所述有机溶剂的体积为100％，所述碳酸甲乙酯占所述有机溶剂的体积分数为30～50％；
优选地，以所述有机溶剂的体积为100％，所述氟代醚类溶剂占所述有机溶剂的体积分数为20～50％；
优选地，以所述有机溶剂的体积为100％，所述碳酸二甲酯占所述有机溶剂的体积分数为0～20％；
优选地，以所述有机溶剂的体积为100％，所述碳酸二乙酯占所述有机溶剂的体积分数为0～20％；
优选地，以所述电解液的质量为100％，所述有机溶剂占所述电解液的质量分数为50～85％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电解液，其特征在于，所述添加剂包括碳酸酯类添加剂、含硫添加剂和锂盐添加剂；
优选地，所述碳酸酯类添加剂包括碳酸亚乙烯酯和/或氟代碳酸乙烯酯；
优选地，所述锂盐添加剂包括二氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟双草酸磷酸锂或四氟硼酸锂中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述含硫添加剂包括1,3-丙烷磺酸内酯、1,3-丙烯磺酸内酯、硫酸乙烯酯或甲烷二磺酸亚甲酯中的任意一种或至少两种的组合。
6.根据权利要求5所述的电解液，其特征在于，以所述电解液的质量为100％，所述碳酸酯类添加剂占所述电解液的质量分数为0.2～1.0％；
优选地，以所述电解液的质量为100％，所述含硫添加剂占所述电解液的质量分数为0.5～2％；
优选地，以所述电解液的质量为100％，所述锂盐添加剂占所述电解液的质量分数为0.5～1.5％。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的电解液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
在惰性气氛下，向第一溶剂中依次加入添加剂、氟代醚类溶剂和锂盐进行混合，得到所述电解液。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述惰性气氛包括氩气氛围；
优选地，所述混合的温度为22～27℃。
9.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括如权利要求1-6任一项所述的电解液，所述锂离子电池还包括正极极片和负极极片。
10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极极片的活性物质为Li(NixCoyMnz)O2，其中，0.5≤x<0.8，0<y≤0.3，0<z≤0.3且x+y+z＝1；
优选地，所述负极极片的活性物质为石墨。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116799312A (zh) * 2023-08-23 2023-09-22 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池、电解液和用电装置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030108800A1 (en) * 2001-11-09 2003-06-12 Barbarich Thomas J. Non-aqueous electrolytes for lithium electrochemical cells
JP2015035400A (ja) * 2013-08-09 2015-02-19 株式会社日本触媒 リチウムイオン二次電池
CN104466232A (zh) * 2013-09-24 2015-03-25 华为技术有限公司 锂离子电池及锂金属合金的制备方法
CN106946925A (zh) * 2017-03-31 2017-07-14 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 氟代烷氧基三氟硼酸锂盐及其制备方法和应用
CN110391461A (zh) * 2018-04-20 2019-10-29 宁德时代新能源科技股份有限公司 电解液及电化学装置
JP2020043047A (ja) * 2018-09-11 2020-03-19 株式会社豊田自動織機 電解液及びリチウムイオン二次電池
CN110911752A (zh) * 2019-12-06 2020-03-24 广州天赐高新材料股份有限公司 一种低内阻的锂二次电池电解液及锂二次电池
CN114566711A (zh) * 2022-03-03 2022-05-31 湖北亿纬动力有限公司 一种电解液及其制备方法和含有其的高镍锂离子电池
CN114644644A (zh) * 2020-12-17 2022-06-21 北京卫蓝新能源科技有限公司 一种含有氮基盐结构的电解质及其制备方法和应用

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030108800A1 (en) * 2001-11-09 2003-06-12 Barbarich Thomas J. Non-aqueous electrolytes for lithium electrochemical cells
JP2015035400A (ja) * 2013-08-09 2015-02-19 株式会社日本触媒 リチウムイオン二次電池
CN104466232A (zh) * 2013-09-24 2015-03-25 华为技术有限公司 锂离子电池及锂金属合金的制备方法
CN106946925A (zh) * 2017-03-31 2017-07-14 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 氟代烷氧基三氟硼酸锂盐及其制备方法和应用
CN110391461A (zh) * 2018-04-20 2019-10-29 宁德时代新能源科技股份有限公司 电解液及电化学装置
JP2020043047A (ja) * 2018-09-11 2020-03-19 株式会社豊田自動織機 電解液及びリチウムイオン二次電池
CN110911752A (zh) * 2019-12-06 2020-03-24 广州天赐高新材料股份有限公司 一种低内阻的锂二次电池电解液及锂二次电池
CN114644644A (zh) * 2020-12-17 2022-06-21 北京卫蓝新能源科技有限公司 一种含有氮基盐结构的电解质及其制备方法和应用
CN114566711A (zh) * 2022-03-03 2022-05-31 湖北亿纬动力有限公司 一种电解液及其制备方法和含有其的高镍锂离子电池

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116799312A (zh) * 2023-08-23 2023-09-22 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池、电解液和用电装置

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