WO2023179324A1 - 一种含氟代苯碳酸酯的电解液及由该电解液组成的电池 - Google Patents
一种含氟代苯碳酸酯的电解液及由该电解液组成的电池 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2023179324A1 WO2023179324A1 PCT/CN2023/079197 CN2023079197W WO2023179324A1 WO 2023179324 A1 WO2023179324 A1 WO 2023179324A1 CN 2023079197 W CN2023079197 W CN 2023079197W WO 2023179324 A1 WO2023179324 A1 WO 2023179324A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- carbonate
- electrolyte
- halogenated
- fluorobenzene
- combination
- Prior art date
Links
- XAKFHHFJHBNHSU-UHFFFAOYSA-N C(O)(O)=O.FC1=CC=CC=C1 Chemical compound C(O)(O)=O.FC1=CC=CC=C1 XAKFHHFJHBNHSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 17
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 44
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 150000001733 carboxylic acid esters Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 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 7
- -1 hexafluorophosphate Chemical compound 0.000 claims abstract description 7
- 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
- 229920001774 Perfluoroether Polymers 0.000 claims description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 5
- 229910052744 lithium Inorganic materials 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
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N ethyl propionate Chemical compound CCOC(=O)CC FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 3
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 claims description 3
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 3
- 229930195734 saturated hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 3
- 229930195735 unsaturated hydrocarbon Natural products 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
- ZOWSJJBOQDKOHI-UHFFFAOYSA-N 2,2,2-trifluoroethyl acetate Chemical compound CC(=O)OCC(F)(F)F ZOWSJJBOQDKOHI-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
- 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
- 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
- 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
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 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
- 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
- PSRZMXNNQTWAGB-UHFFFAOYSA-N ethyl 4,4,4-trifluorobutanoate Chemical compound CCOC(=O)CCC(F)(F)F PSRZMXNNQTWAGB-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
- 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
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 159000000001 potassium salts Chemical class 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
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 159000000000 sodium salts Chemical class 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
- UVCBVNDFDCGFKI-UHFFFAOYSA-N benzene;carbonic acid Chemical class OC(O)=O.C1=CC=CC=C1 UVCBVNDFDCGFKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- ZRRUTVKPWHSTRR-UHFFFAOYSA-N fluoro phenyl carbonate Chemical compound FOC(=O)OC1=CC=CC=C1 ZRRUTVKPWHSTRR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical group 0.000 claims 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims 1
- 125000004494 ethyl ester group Chemical group 0.000 claims 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims 1
- JLCAMDSWNZBTEE-UHFFFAOYSA-N methyl 2-(trifluoromethyl)benzoate Chemical compound COC(=O)C1=CC=CC=C1C(F)(F)F JLCAMDSWNZBTEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 150000003151 propanoic acid esters Chemical class 0.000 claims 1
- DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N trifluoroacetic acid Substances OC(=O)C(F)(F)F DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 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
- PQIOSYKVBBWRRI-UHFFFAOYSA-N methylphosphonyl difluoride Chemical group CP(F)(F)=O PQIOSYKVBBWRRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- KTQDYGVEEFGIIL-UHFFFAOYSA-N n-fluorosulfonylsulfamoyl fluoride Chemical class FS(=O)(=O)NS(F)(=O)=O KTQDYGVEEFGIIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- MRDKYAYDMCRFIT-UHFFFAOYSA-N oxalic acid;phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O.OC(=O)C(O)=O MRDKYAYDMCRFIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 abstract 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 abstract 1
- 125000002023 trifluoromethyl group Chemical group FC(F)(F)* 0.000 abstract 1
- 238000007600 charging Methods 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 5
- 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
- 239000006245 Carbon black Super-P Substances 0.000 description 3
- 229910000625 lithium cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido(oxo)cobalt Chemical compound [Li+].[O-][Co]=O BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N 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
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 2
- 238000010280 constant potential charging Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000005486 organic electrolyte Substances 0.000 description 2
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 125000003903 2-propenyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N [C].[Si] Chemical compound [C].[Si] HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000012983 electrochemical energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000004537 pulping Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 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
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/50—Electrodes characterised by their material specially adapted for lithium-ion capacitors, e.g. for lithium-doping or for intercalation
-
- 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
本申请公开了一种含氟代苯碳酸酯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、有机溶剂和氟代苯碳酸酯。所述有机溶剂包括碳酸酯或/和羧酸酯或/和其他醚类化合物。所述的电解质至少包括六氟磷酸盐,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,四氟草酸磷酸盐中的一种或几种。本申请的电解液是通过将电解质、有机溶剂,氟代苯碳酸酯,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
本申请属于电化学储能技术领域,具体涉及一种含氟代苯碳酸酯的电解液及由该电解液组成的电池。
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
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本申请的目的在于提供一种含氟代苯碳酸酯的电解液及由该电解液组成的
电池。
一种含氟代苯碳酸酯的电解液,所述电解液包括电解质,有机溶剂和如式I所述的氟代苯碳酸酯;
其中,Rn选自C1-C10饱和烃基、C6-C20芳香烃基、C3-C10烷氧基或C2-C10不饱和烃基的任意一种。
所述Rn优选:甲基C1~C3的饱和烃基及C2~C3的不饱和烃基。
所述Rn更可选地是-CH2-、乙烃基、丙烃基、异丙烃基、烯丙基及这些基团的氟代基团中的任意一种。
所述电解质包括锂盐、钠盐或钾盐中的任意一种或至少两种的组合。
优选地,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包括Li,Na或K中的任意一种。
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所示的氟代苯碳酸酯在所述电解液中的重量百分数为0.01-91%。
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。
本申请的有意效果:本申请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,本申请所得电池中常温下3C放电率在3C充电率在79.4%以上,-20℃下1C放电率在80.1%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81.2%以上,综合性能优异。
在阅读并理解了详细描述后,可以明白其他方面。
为了便于理解本申请,下面将对本申请进行更全面的描述。但是,本申请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申请的公开内容的理解更加透彻全面。
本申请实施例的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中使用的苯碳酸三氟乙醇酯定制于石家庄圣泰化工(纯度99.9%)。苯碳酸三氟乙醇酯如式II所示:
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,本申请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,本申请所得电池中常温下3C放电率在3C充电率在79.4%以上,-20℃下1C放电率在80.1%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81.2%以上,综合性能优异。
分析对比例1与实施例5可知,对比例1性能不如实施例5,证明添加式I所示氟代苯碳酸酯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所示氟代苯碳酸酯的电解液利于含硅
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申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
- 一种含氟代苯碳酸酯的电解液,其中,所述电解液包括电解质,有机溶剂和如式I所述的氟代苯碳酸酯;
其中,Rn选自C1-C10饱和烃基、C6-C20芳香烃基、C3-C10烷氧基或C2-C10不饱和烃基的任意一种。 - 根据权利要求1所述含氟代苯碳酸酯的电解液,其中,所述电解质包括锂盐、钠盐或钾盐中的任意一种或至少两种的组合。
- 根据权利要求1所述含氟代苯碳酸酯的电解液,其中,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。
- 根据权利要求3所述含氟代苯碳酸酯的电解液,其中,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。
- 根据权利要求3所述含氟代苯碳酸酯的电解液,其中,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。
- 根据权利要求3所述含氟代苯碳酸酯的电解液,其中,所述氟醚为碳原子数为7个以下的氟醚。
- 根据权利要求3所述含氟代苯碳酸酯的电解液,其中,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。
- 根据权利要求1所述含氟代苯碳酸酯的电解液,其中,所述电解质在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所示的氟代苯碳酸酯在所述电解液中的重量百分数为0.01-91%。
- 一种电池,其中,所述电池包括权利要求1-8任一项所述的电解液。
- 根据权利要求9所述的电池,其中,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。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210285459.5 | 2022-03-22 | ||
CN202210285459.5A CN114597489A (zh) | 2022-03-22 | 2022-03-22 | 一种含氟代苯碳酸酯的电解液及由该电解液组成的电池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2023179324A1 true WO2023179324A1 (zh) | 2023-09-28 |
Family
ID=81811015
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/CN2023/079197 WO2023179324A1 (zh) | 2022-03-22 | 2023-03-02 | 一种含氟代苯碳酸酯的电解液及由该电解液组成的电池 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114597489A (zh) |
WO (1) | WO2023179324A1 (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117393860A (zh) * | 2023-12-12 | 2024-01-12 | 天津力神电池股份有限公司 | 快充电解液、电池注液方法及电池 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114597489A (zh) * | 2022-03-22 | 2022-06-07 | 香河昆仑新能源材料股份有限公司 | 一种含氟代苯碳酸酯的电解液及由该电解液组成的电池 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101218706A (zh) * | 2005-06-10 | 2008-07-09 | 三菱化学株式会社 | 非水电解液、非水电解质二次电池和碳酸酯化合物 |
CN105377807A (zh) * | 2013-07-09 | 2016-03-02 | 索尔维公司 | 包含含有双键的基团的氟化的碳酸酯、其制造方法及其用途 |
CN108767315A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-11-06 | 桑德集团有限公司 | 一种电解液添加剂、锂电池电解液及锂离子电池 |
CN110212235A (zh) * | 2019-06-12 | 2019-09-06 | 广州天赐高新材料股份有限公司 | 一种降低电池阻抗的锂二次电池电解液及其锂二次电池 |
CN114597489A (zh) * | 2022-03-22 | 2022-06-07 | 香河昆仑新能源材料股份有限公司 | 一种含氟代苯碳酸酯的电解液及由该电解液组成的电池 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4140251B2 (ja) * | 2002-03-13 | 2008-08-27 | 宇部興産株式会社 | 非水電解液およびそれを用いたリチウム二次電池 |
CN104112870A (zh) * | 2009-08-31 | 2014-10-22 | 三菱化学株式会社 | 非水电解液及使用该非水电解液的非水电解质电池 |
CN102332608A (zh) * | 2011-09-21 | 2012-01-25 | 广东达之邦新能源技术有限公司 | 一种锂离子电池电解液、锂离子电池 |
JP2014120367A (ja) * | 2012-12-18 | 2014-06-30 | Toyota Motor Corp | 非水電解質二次電池 |
CN107342438B (zh) * | 2017-06-21 | 2020-05-22 | 苏州大学 | 一种高库伦效率锂硫电池电解液及其制备方法 |
CN107834110A (zh) * | 2017-10-26 | 2018-03-23 | 东莞市杉杉电池材料有限公司 | 锂离子电池电解液及锂离子电池 |
-
2022
- 2022-03-22 CN CN202210285459.5A patent/CN114597489A/zh active Pending
-
2023
- 2023-03-02 WO PCT/CN2023/079197 patent/WO2023179324A1/zh unknown
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101218706A (zh) * | 2005-06-10 | 2008-07-09 | 三菱化学株式会社 | 非水电解液、非水电解质二次电池和碳酸酯化合物 |
CN105377807A (zh) * | 2013-07-09 | 2016-03-02 | 索尔维公司 | 包含含有双键的基团的氟化的碳酸酯、其制造方法及其用途 |
CN108767315A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-11-06 | 桑德集团有限公司 | 一种电解液添加剂、锂电池电解液及锂离子电池 |
CN110212235A (zh) * | 2019-06-12 | 2019-09-06 | 广州天赐高新材料股份有限公司 | 一种降低电池阻抗的锂二次电池电解液及其锂二次电池 |
CN114597489A (zh) * | 2022-03-22 | 2022-06-07 | 香河昆仑新能源材料股份有限公司 | 一种含氟代苯碳酸酯的电解液及由该电解液组成的电池 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117393860A (zh) * | 2023-12-12 | 2024-01-12 | 天津力神电池股份有限公司 | 快充电解液、电池注液方法及电池 |
CN117393860B (zh) * | 2023-12-12 | 2024-02-27 | 天津力神电池股份有限公司 | 快充电解液、电池注液方法及电池 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114597489A (zh) | 2022-06-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106505249B (zh) | 一种锂离子电池电解液及含该电解液的锂离子电池 | |
CN111769329B (zh) | 锂离子电池 | |
CA2719405A1 (en) | Nonaqueous electrolyte for secondary cell, and secondary cell | |
WO2023179324A1 (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 | |
CN109687024B (zh) | 一种兼顾高低温优异性能的高电压锂离子非水电解液及锂离子电池 | |
CN111129586A (zh) | 一种高电压钴酸锂锂离子电池非水电解液及锂离子电池 | |
KR102612376B1 (ko) | 전해액, 전기화학장치 및 전자장치 | |
CN111883830B (zh) | 一种锂离子电池电解液以及电池负极和电化学储能器件 | |
CN112467211A (zh) | 电解液添加剂、电解液以及硅碳负极锂离子电池 | |
WO2018107745A1 (zh) | 电解液及锂二次电池 | |
CN111834665B (zh) | 一种高镍三元锂离子电池电解液及锂离子电池 | |
WO2023015791A1 (zh) | 一种电解液及包含该电解液的电池 | |
WO2023050597A1 (zh) | 添加剂和含有该添加剂的电解液及锂离子电池 | |
CN115458810A (zh) | 电解液及锂离子电池 | |
CN115863759A (zh) | 一种锂离子电池非水性电解液及锂离子电池 | |
WO2023159797A1 (zh) | 一种电解液添加剂、非水电解液及锂离子电池 | |
CN108963336B (zh) | 锂离子电池非水电解液及锂离子电池 | |
WO2023202228A1 (zh) | 一种含氟代酯化合物的电解液及包含该电解液的电池 | |
CN112713307A (zh) | 高电压非水电解液及基于其的锂离子电池 | |
CN114883648B (zh) | 一种锂离子电池非水电解液和锂离子电池 | |
CN115579523A (zh) | 一种提升锂离子电池循环和高温存储性能的电解液 | |
CN113054258B (zh) | 取代硅基磷酸酯类化合物的新用途及电解液、锂离子电池 | |
WO2023045164A1 (zh) | 非水电解液及其锂离子电池 | |
CN113839089B (zh) | 一种锂离子电池电解液及含该电解液的锂离子电池 | |
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 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 23773575 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |