CN117059893B - 一种快充型电解液及应用其的电池 - Google Patents

一种快充型电解液及应用其的电池 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种快充型电解液及应用其的电池,该快充型电解液包括A组分和B组分,A组分与B组分的质量比为8~9:1~2;A组分包括第一溶剂、第一锂盐和第一添加剂,第一添加剂包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、二氟磷酸锂、双氟草酸硼酸锂中的至少两种;B组分包括第二溶剂、第二锂盐和第二添加剂,第二添加剂包括三甲基硅基异氰酸酯和四丁基高氯酸铵。该快充型电解液可以改善锂离子电池的高低温充放电性能和快充性能。

Description

一种快充型电解液及应用其的电池
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域,具体地,涉及一种快充型电解液及应用其的电池。
背景技术
伴随着经济全球化的进程和能源需求的不断高涨,寻找新的储能装置已经成为新能源相关领域的关注热点。锂离子电池是目前综合性能最好的电池体系,具有高比能量、高循环寿命、体积小、质量轻、无记忆效应、无污染等特点,并迅速发展成为新一代储能电源,用于信息技术、电动车和混合动力车、特种航天等领域的动力支持。随着电子产品的广泛使用,行业对锂离子电池的电池性能提出了更高的要求。
电解液作为锂离子电池的“血液”系统,与正负极和隔膜之间都有接触,是正负极之间进行传输锂离子的重要媒介,并与电池的性能息息相关。特别地,锂离子电池的电化学性能与电极/电解液的界面性质是密切相关的,而通过电解液添加剂对电极的界面化学组分和性质进行修饰是简单且高效的手段。通过电解液的设计优化不但可以提高电池的循环寿命,而且还可以改善电池的高低温性能。然而,目前大多数的电解液在电池中通常不能同时兼顾电池的快充性能和高低温性能。
因此,基于上述考虑,有必要开发一种能够令电池同时兼顾快充性能和高低温充放电性能的电解液。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快充型电解液及应用其的电池,该快充型电解液可以改善锂离子电池的高低温充放电性能和快充性能。
根据本发明的第一个方面,提供一种快充型电解液,包括A组分和B组分,A组分与B组分的质量比为8~9:1~2;A组分包括第一溶剂、第一锂盐和第一添加剂,第一添加剂包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、二氟磷酸锂、双氟草酸硼酸锂中的至少两种;B组分包括第二溶剂、第二锂盐和第二添加剂,第二添加剂包括三甲基硅基异氰酸酯和四丁基高氯酸铵。例如,A组分与B组分的质量比为8:2、A组分与B组分的质量比为9:1等。
本发明提供的快充型电解液利用A组分中的第一添加剂,改善Li+的插层动力学,在电极表面构筑低阻抗界面SEI膜,有助于电荷在电极表面的快速交换反应,从而使得应用该快充型电解液的锂离子电池在宽温带下具有优秀的电化学性能。B组分中的第二添加剂可以有效减少电解液在充放电过程中的副反应,从而提高应用该快充型电解液的电池的快充性和循环性能。并且,在充放电过程中,电解液中容易产生HF、CO2等分解产物,HF具有强腐蚀性,不仅会腐蚀正极材料,造成过渡金属元素溶解,还会导致电池的安全性和循环容量保持率显著下降。本发明利用三甲基硅基异氰酸酯的分子结构中的N、Si原子,分别与电解液氢氟酸中的H、F离子相互成键,而相较于原有的N-Si键和H-F键,新形成的N-H键、Si-F键的键结强度更大,稳定性更佳,因此三甲基硅基异氰酸酯中的N-Si键、电解液氢氟酸中的H-F键会分别断裂,则氢氟酸被消耗,三甲基硅基异氰酸酯也变成三甲基氟硅烷(trimethylsilyl fluoride,TMS-F)。由此,达到减少电解液中氢氟酸含量的目的,进而提高电池的循环性能和安全性。其次,电解液中的CO2会与游离锂离子结合,发生不可逆的反应,使得电解液中的锂离子被消耗,进而降低电池容量,影响快充循环性能。四丁基高氯酸铵可以选择性地将CO2还原为草酸,可以有效降低电池副反应。本方案通过采用三甲基硅基异氰酸酯和四丁基高氯酸铵作为第二添加剂,有效降低了电池副反应,同时提高了电池的快充循环性能和高低温下的充放电性能。
优选地,三甲基甲硅烷异氰酸与四丁基高氯酸铵的质量比为1.5~2.5:1。例如,三甲基甲硅烷异氰酸与四丁基高氯酸铵的质量比为1.5:1、三甲基甲硅烷异氰酸与四丁基高氯酸铵的质量比为2:1、三甲基甲硅烷异氰酸与四丁基高氯酸铵的质量比为2.5:1等。
当三甲基甲硅烷异氰酸与四丁基高氯酸铵的质量比落入上述范围时,可以进一步减少电解液在电池充放电过程中发生的副反应,避免电池的容量大幅缩减,也减少了副反应产物,还可以使电池的快充性能进一步得到提高。
优选地,第二溶剂为乙腈,第二锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂。
乙腈可以快速溶解电解液的溶质,并展现出较高的离子导电性和强抗氧化能力,选用乙腈作为第二溶剂,可以改善电池的快充循环性能。但乙腈的抗还原能力较弱,因此本方案选用可以提高电解液的抗还原能力的双三氟甲烷磺酰亚胺锂作为第二锂盐,通过双三氟甲烷磺酰亚胺锂和乙腈搭配,可以有效降低电解液与负极发生副反应的可能性,从而改善应用该快充型电解液的电池的快充循环性能。其次,第二添加剂中的三甲基硅基异氰酸酯、四丁基高氯酸铵与第二溶剂乙腈相互搭配,可以进一步提高电解液的电化学性能。三甲基硅基异氰酸酯可以提高乙腈的抗还原能力,四丁基高氯酸铵与乙腈搭配,可以更好地清除电解液中的CO2,从而使电池快充性能优异。
优选地,按照质量计算,在B组分中,第二溶剂占75~80wt%,第二锂盐占15~20wt%,第二添加剂占1~5wt%。例如,在B组分中,第二溶剂占75wt%、76wt%、77wt%、78wt%、79wt%、80wt%等;第二锂盐占15wt%、16wt%、17wt%、18wt%、19wt%、20wt%等;第二添加剂占1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5wt%等。
当电解液中的B组分的配比满足上述条件时,在电池充放电过程中,可以有效减少电解液与负极的副反应,令电池在高温、低温下进行多次循环充放电后,电解液中的有效成分充足,使电池在宽温带下都具有良好的循环性能,拓宽了电池的适用环境温度。
优选地,在第一添加剂中,包含碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、二氟磷酸锂、双氟草酸硼酸锂,且按照质量计算,碳酸亚乙烯酯:碳酸乙烯亚乙酯:氟代碳酸乙烯酯:二氟磷酸锂:双氟草酸硼酸锂=1:0.5~1.5:1~2:1~2:0.5~1.5。例如,碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、二氟磷酸锂、双氟草酸硼酸锂的质量比为1:0.5:1:1:0.5、1:1:1:1:1、1:1.5:2:2:1.5等。
选用碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、二氟磷酸锂、双氟草酸硼酸锂作为第一添加剂,并且质量比满足上述条件时,可以有效地降低固-液相界面阻抗,提高负极表面的SEI膜的离子导电能力,这不仅可抑制电解质的分解,而且使得电解液表现出较高的离子传导性,从而提升电池的高低温放电性能。
优选地,按照质量计算,碳酸亚乙烯酯:碳酸乙烯亚乙酯:氟代碳酸乙烯酯:二氟磷酸锂:双氟草酸硼酸锂=1:1:1:2:1。
优选地,第一溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯,且,按照质量计算,碳酸乙烯酯:碳酸丙烯酯:碳酸二甲酯:碳酸甲乙酯=4~5:1:5~6:7~8。例如,碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯的质量比为4:1:5:7、5:1:5:7、5:1:6:7、5:1:6:8等。
选用碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯作为第一溶剂,并且质量比满足上述条件时,可以有效降低包含第一添加剂中碳酸酯类的电解液的熔点和粘度,使得快充型电解液在低温环境下,仍具有优秀的充放电性能。
优选地,按照质量计算,碳酸乙烯酯:碳酸丙烯酯:碳酸二甲酯:碳酸甲乙酯=5:1:6:8。
优选地,第一锂盐包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂,且,六氟磷酸锂与双氟磺酰亚胺锂的质量比为1:0.5~2.0。例如,六氟磷酸锂与双氟磺酰亚胺锂的质量比为1:0.5、1:1.0、1:1.5、1:2.0等。
本发明选用电化学稳定性好的六氟磷酸锂和热稳定性强的双氟磺酰亚胺锂作为第一锂盐,不仅可以有效提高快充型电解液的离子电导率,还可以提高电解液的稳定性,进而提高电池的安全性。
优选地,按照质量计算,在A组分中,第一溶剂占75~80wt%,第一锂盐占14~20wt%,第一添加剂占1~5wt%。例如,在A组分中,第一溶剂占75wt%、76wt%、77wt%、78wt%、79wt%、80wt%等;第一锂盐占15wt%、16wt%、17wt%、18wt%、19wt%、20wt%等;第一添加剂占1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5wt%等。
当电解液中的A组分的配比满足上述条件时,应用该快充型电解液的电池在高温或低温下,仍具有优秀的放电能力。
优选地,在快充型电解液中,第一锂盐与第二锂盐之和的浓度为1~3mol/L。例如,第一锂盐与第二锂盐之和的浓度为1mol/L、1.5mol/L、2mol/L、2.5mol/L、3mol/L等。
当快充型电解液中锂盐的浓度在上述范围内时,可以提高快充型电解液的化学稳定性和离子电导率,进而提高应用其的电池的循环稳定性和快充性能。
根据本发明的第二个方面,提供一种锂离子电池,包括正极、负极和置于正极与负极之间的隔膜,还包括上述快充型电解液。
该电池平衡了在高低温下的放电性能和快充性能,为新能源领域的长足发展创造了更大更多的进步空间,推动碳达峰/碳中和的绿色低碳循环发展经济体系。
优选地,正极的活性材料为磷酸铁锂。
附图说明
图1为实施例1、对比例1~2提供的电池测得的快充容量保持率示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案,下面将结合本发明实施例和实施例中的附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种快充型电解液,由A组分和B组分组成,A组分与B组分的质量比为8:2。A组分的具体组分如表1所示、B组分的具体组分如表2所示。
表1.A组分的原料组分组成
表2.B组分的原料组分组成
其中,在上述制得的快充型电解液中,第一锂盐与第二锂盐之和的浓度为1.4mol/L。
特别地,在配制快充型电解液的过程中,控制环境温度为20~25℃,湿度≤1%,氧气含量≤1ppm,水含量≤0.1ppm,以确保有机溶剂不会大量挥发,防止锂盐分解,导致电解液失效。
实施例2
本实施例参考实施例1提供的配方配比,制备一种快充型电解液,其配方配比与实施例1的区别在于:A组分与B组分的质量比为9:1,其余配方物料和制备方法与实施例1严格保持一致。
实施例3
本实施例参考实施例1提供的配方配比,制备一种快充型电解液,其配方配比与实施例1的区别在于:B组分的第二添加剂中,三甲基硅基异氰酸酯与四丁基高氯酸铵的质量比为1:1。具体为三甲基硅基异氰酸酯的添加量为1.5份。其余配方物料和制备方法与实施例1严格保持一致。
实施例4
本实施例参考实施例1提供的配方配比,制备一种快充型电解液,其配方配比与实施例1的区别在于:B组分的第二添加剂中,三甲基硅基异氰酸酯与四丁基高氯酸铵的质量比为1.5:1。具体为三甲基硅基异氰酸酯的添加量为2.25份。其余配方物料和制备方法与实施例1严格保持一致。
实施例5
本实施例参考实施例1提供的配方配比,制备一种快充型电解液,其配方配比与实施例1的区别在于:B组分的第二添加剂中,三甲基硅基异氰酸酯与四丁基高氯酸铵的质量比为2.5:1。具体为三甲基硅基异氰酸酯的添加量为3.75份。其余配方物料和制备方法与实施例1严格保持一致。
实施例6
本实施例参考实施例1提供的配方配比,制备一种快充型电解液,其配方配比与实施例1的区别在于:B组分的第二添加剂中,三甲基硅基异氰酸酯与四丁基高氯酸铵的质量比为3:1。具体为三甲基硅基异氰酸酯的添加量为4.5份。其余配方物料和制备方法与实施例1严格保持一致。
实施例7
本实施例参考实施例1提供的配方配比,制备一种快充型电解液,其配方配比与实施例1的区别在于:选用等质量的、A组分的第一溶剂代替本实施例中B组分的第二溶剂。其余配方物料和制备方法与实施例1严格保持一致。
实施例8
本实施例参考实施例1提供的配方配比,制备一种快充型电解液,其配方配比与实施例1的区别在于:A组分中第一添加剂的添加份数不同,在本实施例中仅包含二氟磷酸锂0.5份。按照质量计算,使碳酸亚乙烯酯:碳酸乙烯亚乙酯:氟代碳酸乙烯酯:二氟磷酸锂:双氟草酸硼酸锂=1:1:1:1:1。其余配方物料和制备方法与实施例1严格保持一致。
实施例9
本实施例参考实施例1提供的配方配比,制备一种快充型电解液,其配方配比与实施例1的区别在于:A组分中第一添加剂的添加份数不同,在本实施例中添加碳酸亚乙烯酯0.5份、碳酸乙烯亚乙酯0.25份、氟代碳酸乙烯酯0.5份、二氟磷酸锂0.5份、双氟草酸硼酸锂0.25份。按照质量计算,使碳酸亚乙烯酯:碳酸乙烯亚乙酯:氟代碳酸乙烯酯:二氟磷酸锂:双氟草酸硼酸锂=1:0.5:1:1:0.5。其余配方物料和制备方法与实施例1严格保持一致。
实施例10
本实施例参考实施例1提供的配方配比,制备一种快充型电解液,其配方配比与实施例1的区别在于:A组分中第一添加剂的添加份数不同,在本实施例中添加碳酸亚乙烯酯0.5份、碳酸乙烯亚乙酯0.75份、氟代碳酸乙烯酯1份、二氟磷酸锂1份、双氟草酸硼酸锂0.75份。按照质量计算,使碳酸亚乙烯酯:碳酸乙烯亚乙酯:氟代碳酸乙烯酯:二氟磷酸锂:双氟草酸硼酸锂=1:1.5:2:2:1.5。其余配方物料和制备方法与实施例1严格保持一致。
对比例1
本对比例参考实施例1提供的配方配比,制备一种电解液,其配方配比与实施例1的区别在于:本对比例仅包含A组分,省略B组分的制备。其余配方物料和制备方法与实施例1严格保持一致。
对比例2
本对比例参考实施例1提供的配方配比,制备一种电解液,其配方配比与实施例1的区别在于:本对比例仅包含B组分,省略A组分的制备。其余配方物料和制备方法与实施例1严格保持一致。
对比例3
本对比例参考实施例1提供的配方配比,制备一种电解液,其配方配比与实施例1的区别在于:A组分与B组分的质量比为7:3。其余配方物料和制备方法与实施例1严格保持一致。
对比例4
本对比例参考实施例1提供的配方配比,制备一种电解液,其配方配比与实施例1的区别在于:A组分与B组分的质量比为9.5:0.5。其余配方物料和制备方法与实施例1严格保持一致。
对比例5
本对比例参考实施例1提供的配方配比,制备一种电解液,其配方配比与实施例1的区别在于:在B组分的第二添加剂中,以等质量的四丁基高氯酸铵酯代替三甲基硅基异氰酸,相当于仅以四丁基高氯酸铵作为第二添加剂。其余配方物料和制备方法与实施例1严格保持一致。
对比例6
本对比例参考实施例1提供的配方配比,制备一种电解液,其配方配比与实施例1的区别在于:在B组分的第二添加剂中,以等质量的三甲基硅基异氰酸酯代替四丁基高氯酸铵,相当于仅以三甲基硅基异氰酸酯作为第二添加剂。其余配方物料和制备方法与实施例1严格保持一致。
测试例1
参试对象:
将实施例1~10、对比例1~6得到的电解液制得电池,电池的具体制备方法如下:将磷酸铁锂正极片、石墨负极片与PE+OBS隔膜进行叠片、组装后烘烤至水分合格,注入上述电解液,经过热压化成、高温静置后封装,分容后常温静置得到成品电池,以上述电池作为参试对象进行测试。
测试项目及测试方法:
(1)不同温度下放电容量保持率:将参试对象的电池在25℃下调节SOC至100%,将电池在不同温度下搁置不同时间后(-30℃/-10℃/0℃&4h,10℃/25℃/45℃&3h),以1C进行放电,搁置30min后,结束测试,记录放电容量,计算出放电容量保持率。具体计算公式为:放电容量保持率=(C1/C0)*100%,C1为T℃下以1C放电容量,C0为25℃下1C放电容量。
(2)不同倍率下充电容量保持率:将参试对象的电池在25℃下搁置4小时后,以5C进行充电测试,充电30分钟后,结束测试,记录充电容量,计算出充电容量占比。具体计算公式为:充电容量占比=(C2/C3)*100%,C2为T℃下5C充电容量,C3为25℃下0.33C充电容量。
(3)快充循环测试:将参试对象的电池在35℃下搁置4小时,以最大充电电流为3C的快充机制进行充电,再以恒定电流1C进行放电,充放电电压范围为2.5~3.65V,通过高温高倍率充放电测试,评价电池的循环性能。
测试结果:实施例1~10、对比例1~6所提供的电解液的配方配比如表3所示。不同温度下各参试对象的电池放电容量保持率如表4所示,不同倍率下充电容量占比、快充循环测试的测试结果如表5所示。其中,实施例1、对比例1~2的电池测得的快充容量保持率如图1所示。
表3.各参试对象的电解液的配方配比
表4.各参试对象的电池在不同温度下的放电容量保持率
表5.各参试对象的电池的充电容量占比、快充容量保持率
结果分析:
将表4和表5中所展示的实施例1与对比例1~4的测试结果进行比较,可以看到当A组分的组成配方相同、B组分的组成配方相同时,A组分与B组分的质量比将影响电解液的快充性能和在高低温下的充放电性能。与实施例1的电池相比,在对比例1中电解液仅包含A组分,从表5的测试数据中可以看出,对比例1的电池在高倍率循环过程中,电解液与负极发生的副反应较多,导致电解液被快速消耗,使电池的循环性能受到限制。甚至在电解液中会存在较多副产物,如HF、CO2等,不仅影响电池的快充性能,还降低了电池的安全性能。与实施例1的电池相比,在对比例2中仅包含B组分,从测试结果可以看出,实施例1的电池在高低温下的放电性能比对比例2的电池更佳。其次,实施例1与对比例1~2的电池在经过多次循环后的电池容量保持率如图1所示,从图1可以看出,
在经过多次充放电循环后,实施例1的容量保持率比对比例1~2更高,进一步证明了A组分与B组分搭配使用,可以提高应用该快充型电解液的电池的快充性和循环性能。
在实施例1与对比例1~4所提供的电池中,实施例1和对比例3~4的电池通过将A组分与B组分复配,克服了对比例1和对比例2的电池存在的缺陷。基于上文对实施例1与对比例1~4的分析,进一步探究A组分与B组分的搭配比例。在实施例1~2和对比例3~4中,按照质量计算,实施例1中A组分:B组分=8:2;实施例2中A组分:B组分=9:1;对比例3中A组分:B组分=7:3;对比例4中A组分:B组分=9.5:0.5。从表4、表5的测试结果中可以看出,实施例1~2的快充性能更佳、高低温下的放电容量更大。说明当A组分与B组分的质量比为8~9:1~2时,A组分与B组分之间存在更佳的搭配协同效果,使制得的快充型电解液兼具优秀的快充性能和高低温放电性能。
将实施例1、实施例3~6、对比例5~6提供的电池进行对比,这7个参试对象中,区别点均在于B组分的第二添加剂中三甲基硅基异氰酸酯与四丁基高氯酸铵的添加量不同。其中,对比例5的第二添加剂为四丁基高氯酸铵,对比例6的第二添加剂为三甲基硅基异氰酸酯。按照质量计算,实施例1中三甲基硅基异氰酸酯:四丁基高氯酸铵=2:1;实施例3中三甲基硅基异氰酸酯:四丁基高氯酸铵=1:1;实施例4中三甲基硅基异氰酸酯:四丁基高氯酸铵=1.5:1;实施例5中三甲基硅基异氰酸酯:四丁基高氯酸铵=2.5:1;实施例6中三甲基硅基异氰酸酯:四丁基高氯酸铵=3:1。将以上7个参试对象的电池对应的测试数据进行对比,可以发现,实施例1和实施例3~6提供的电池所展现的电化学性能比对比例5~6提供的电池更佳。说明将三甲基硅基异氰酸酯和四丁基高氯酸铵搭配使用,可以有效降低在电池充放电过程中的副反应,并且能够同时提高电池的快充循环性能和高低温下的充放电性能。其中,实施例1、实施例4、实施例5所提供的电池的快充性能比实施例3、实施例6的电池更佳,这说明当三甲基甲硅烷异氰酸与四丁基高氯酸铵的质量比为1.5~2.5:1时,可以进一步减少电解液在电池充放电过程中发生的副反应,避免电池的容量大幅缩减,也减少了副反应产物,还可以使电池的快充性能进一步得到提高。
将实施例1与实施例7制得的电池进行对比,区别点在于电解液的B组分
中第二溶剂不同。实施例1中选用乙腈作为第二溶剂,实施例7中选用含碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯的混合溶液作为第二溶剂。将实施例1、实施例7提供的电池所表现出的电化学性能进行对比,实施例1的电池表现出更佳的快充循环性能。这说明,选用能够快速溶解溶质、具有高离子导电性和强抗氧化能力的乙腈作为第二溶剂,可以改善电池的快充循环性能。并且,在实施例1中,通过第二锂盐双三氟甲烷磺酰亚胺锂和乙腈搭配,可以有效降低电解液与负极发生副反应的可能性,从而改善应用该快充型电解液的电池的快充循环性能。其次,第二添加剂中的三甲基硅基异氰酸酯、四丁基高氯酸铵与第二溶剂乙腈相互搭配,可以进一步提高电解液的电化学性能。三甲基硅基异氰酸酯可以提高乙腈的抗还原能力,四丁基高氯酸铵与乙腈搭配,可以更好地清除电解液中的CO2,从而使电池快充性能优异。
将表3中的实施例1与实施例8~10所提供的电池进行对比,在这4个参试对象的组成配方中,不同之处在于电解液的A组分中第一添加剂的添加份数不同。将这4个参试对象的电池在表4、表5所示的电化学性能进行比对,可以发现,实施例1和实施例8~10所提供的电池在高温和低温下,均表现出了优秀的放电性能。这说明,当选用碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、二氟磷酸锂、双氟草酸硼酸锂作为第一添加剂,并且按照质量计算,碳酸亚乙烯酯:碳酸乙烯亚乙酯:氟代碳酸乙烯酯:二氟磷酸锂:双氟草酸硼酸锂=1:0.5~1.5:1~2:1~2:0.5~1.5时,可以有效地降低固-液相界面阻抗,提高负极表面的SEI膜的离子导电能力,这不仅可抑制电解质的分解,而且使得电解液表现出较高的离子传导性,从而提升电池的高低温放电性能。并且,在这4个参试对象中,相较于实施例9和实施例10提供的电解质,实施例8和实施例1提供的电解质展现出更佳的电化学性能。并且,第一添加剂中碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、二氟磷酸锂、双氟草酸硼酸锂的质量比为1:1:1:2:1的实施例1提供的电池表现出最佳的高低温性能和快充循环性能。
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)

1.一种快充型电解液,其特征在于,包括A组分和B组分,所述A组分与所述B组分的质量比为8~9:1~2;
所述A组分包括第一溶剂、第一锂盐和第一添加剂,所述第一添加剂包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、二氟磷酸锂、双氟草酸硼酸锂;
所述B组分包括第二溶剂、第二锂盐和第二添加剂,所述第二添加剂包括三甲基硅基异氰酸酯和四丁基高氯酸铵。
2.如权利要求1所述快充型电解液,其特征在于,所述三甲基甲硅烷异氰酸与所述四丁基高氯酸铵的质量比为1.5~2.5:1。
3.如权利要求1所述快充型电解液,其特征在于,所述第二溶剂为乙腈,所述第二锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂。
4. 如权利要求3所述快充型电解液,其特征在于,按照质量计算,在B组分中,所述第二溶剂占75~80 wt%,所述第二锂盐占15~20 wt%,所述第二添加剂占1~5 wt%。
5.如权利要求1所述快充型电解液,其特征在于,在所述第一添加剂中,包含碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、二氟磷酸锂、双氟草酸硼酸锂,且按照质量计算,碳酸亚乙烯酯:碳酸乙烯亚乙酯:氟代碳酸乙烯酯:二氟磷酸锂:双氟草酸硼酸锂=1:0.5~1.5:1~2:1~2:0.5~1.5。
6.如权利要求5所述快充型电解液,其特征在于,所述第一溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯,且,按照质量计算,碳酸乙烯酯:碳酸丙烯酯:碳酸二甲酯:碳酸甲乙酯=4~5:1:5~6:7~8。
7.如权利要求1所述快充型电解液,其特征在于,所述第一锂盐包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂,且,所述六氟磷酸锂与所述双氟磺酰亚胺锂的质量比为1:0.5~2.0。
8. 如权利要求1所述快充型电解液,其特征在于,按照质量计算,在A组分中,所述第一溶剂占75~80 wt%,所述第一锂盐占14~20 wt%,所述第一添加剂占1~5 wt%。
9. 如权利要求7所述快充型电解液,其特征在于,在所述快充型电解液中,所述第一锂盐与所述第二锂盐之和的浓度为1~3 mol/L。
10.一种锂离子电池,其特征在于,包括正极、负极和置于所述正极与所述负极之间的隔膜,还包括如权利要求1~9任一项所述快充型电解液。
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Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3658593A (en) * 1968-10-04 1972-04-25 Accumulateurs Fixes Et De Frac Electrochemical cells with lithium negative electrodes
JP2002025607A (ja) * 2000-07-12 2002-01-25 Sony Corp 電 池
CN106795184A (zh) * 2014-10-03 2017-05-31 塞勒创尼克斯公司 官能化硅烷和包含其的电解液组合物及电化学装置
CN111092256A (zh) * 2019-11-29 2020-05-01 天津力神电池股份有限公司 耐高温的锂离子电池
CN111129595A (zh) * 2019-12-26 2020-05-08 杉杉新材料(衢州)有限公司 一种高电压锂离子电池非水电解液及含有该电解液的锂离子电池
CN111416153A (zh) * 2020-05-22 2020-07-14 松山湖材料实验室 高电压锂离子电池硅氰电解液添加剂、电解液及其电池
CN111430796A (zh) * 2020-04-02 2020-07-17 东莞市杉杉电池材料有限公司 一种锂离子电池电解液及含有该电解液的锂离子电池
CN112117491A (zh) * 2020-10-14 2020-12-22 珠海冠宇电池股份有限公司 一种锂离子电池用电解液及包括该电解液的锂离子电池
KR20210028940A (ko) * 2019-09-05 2021-03-15 울산과학기술원 고에너지밀도 리튬이차전지의 고속충전용 전해질 조성 기술
CN114221032A (zh) * 2021-12-16 2022-03-22 湖北亿纬动力有限公司 一种锂离子电池电解液及其制备方法和应用
WO2022102682A1 (ja) * 2020-11-10 2022-05-19 国立研究開発法人産業技術総合研究所 非水二次電池用電解液及びそれを用いた非水二次電池、並びに非水二次電池の放電方法
CN114976226A (zh) * 2022-04-26 2022-08-30 江苏海基新能源股份有限公司 一种高温循环性能优异的电解液及含该电解液的锂离子电池
CN115189027A (zh) * 2022-07-29 2022-10-14 武汉理工大学 一种适用于环醚类锂离子电池电解液的阻聚剂及其应用方法
WO2023026851A1 (ja) * 2021-08-24 2023-03-02 信越化学工業株式会社 非水系電解質及び非水電解質二次電池

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3658593A (en) * 1968-10-04 1972-04-25 Accumulateurs Fixes Et De Frac Electrochemical cells with lithium negative electrodes
JP2002025607A (ja) * 2000-07-12 2002-01-25 Sony Corp 電 池
CN106795184A (zh) * 2014-10-03 2017-05-31 塞勒创尼克斯公司 官能化硅烷和包含其的电解液组合物及电化学装置
KR20210028940A (ko) * 2019-09-05 2021-03-15 울산과학기술원 고에너지밀도 리튬이차전지의 고속충전용 전해질 조성 기술
CN111092256A (zh) * 2019-11-29 2020-05-01 天津力神电池股份有限公司 耐高温的锂离子电池
CN111129595A (zh) * 2019-12-26 2020-05-08 杉杉新材料(衢州)有限公司 一种高电压锂离子电池非水电解液及含有该电解液的锂离子电池
CN111430796A (zh) * 2020-04-02 2020-07-17 东莞市杉杉电池材料有限公司 一种锂离子电池电解液及含有该电解液的锂离子电池
CN111416153A (zh) * 2020-05-22 2020-07-14 松山湖材料实验室 高电压锂离子电池硅氰电解液添加剂、电解液及其电池
CN112117491A (zh) * 2020-10-14 2020-12-22 珠海冠宇电池股份有限公司 一种锂离子电池用电解液及包括该电解液的锂离子电池
WO2022102682A1 (ja) * 2020-11-10 2022-05-19 国立研究開発法人産業技術総合研究所 非水二次電池用電解液及びそれを用いた非水二次電池、並びに非水二次電池の放電方法
WO2023026851A1 (ja) * 2021-08-24 2023-03-02 信越化学工業株式会社 非水系電解質及び非水電解質二次電池
CN114221032A (zh) * 2021-12-16 2022-03-22 湖北亿纬动力有限公司 一种锂离子电池电解液及其制备方法和应用
CN114976226A (zh) * 2022-04-26 2022-08-30 江苏海基新能源股份有限公司 一种高温循环性能优异的电解液及含该电解液的锂离子电池
CN115189027A (zh) * 2022-07-29 2022-10-14 武汉理工大学 一种适用于环醚类锂离子电池电解液的阻聚剂及其应用方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Electrophilically Trapping Water for Preventing Polymerization of Cyclic Ether Towards Low-Temperature Li Metal Battery;Jiang, Hai-Zhen;《 Angew. Chem. Int. Ed》;20230527;第62卷(第14期);第1-7页 *

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