CN108808086A - 锂离子电池非水电解液和锂离子电池 - Google Patents

锂离子电池非水电解液和锂离子电池 Download PDF

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Abstract

为了解决现有锂离子电池电解液在高压状态下循环性能和高温存储性能不足的问题，本发明提供了一种锂离子电池非水电解液。所述锂离子电池非水电解液，包括含氰基的化合物A和式Ⅰ所示的化合物B，

Description

锂离子电池非水电解液和锂离子电池
技术领域
本发明属于锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子电池非水电解液和锂离子电池。
背景技术
锂离子电池因其具有质量轻、体积小、工作电压高、能量密度高、输出功率大、充电效率高、无记忆效应和循环寿命长等优点，不仅在手机、笔记本电脑等数码产品领域得到了广泛的应用，而且也被认为是电动车、大型储能装置的最佳选择之一。随着智能手机、平板电脑等电子数码产品的快速发展，其对电池的能量密度要求越来越高，使得目前的商用锂离子电池难以满足使用要求。采用高电压正极材料是提升锂离子电池能量密度的最有效途径。
提高锂离子电池的工作电压往往会带来性能的劣化。因为在高电压下，一方面电池正极的晶体结构存在一定的不稳定性，在充放电的过程中，会发生结构的塌陷从而导致性能的恶化；另一方面，在高电压下，正极表面处于高氧化态下，活性较高，容易催化电解液氧化分解，电解液的分解产物容易在正极表面发生沉积，堵塞锂离子的脱嵌通道，从而恶化电池性能。
电解液是影响电池综合性能的关键因素，特别地，电解液中的添加剂对电池的各项性能的发挥尤其重要。因此，要充分发挥锂离子电池，如钴酸锂材料锂离子电池的性能，电解液的匹配是关键。目前实用化的锂离子电池通过在非水电解液中添加传统的成膜添加剂如碳酸亚乙烯酯(缩写VC)或氟代碳酸乙烯酯(缩写FEC)，来保障电池优异的循环性能。但VC的高电压稳定性较差，FEC高温下容易分解产气。因此，在高电压高温条件下，这些添加剂很难满足锂离子电池在高电压下和高温下的循环的性能要求。
有专利公开了一种锂离子电池电解液，该电解液包含含氰基的化合物添加剂，含氰基的添加剂可以改善4.2V～4.5V高电压锂离子电池的存储性能。经研究发现，含氰基的添加剂物对高氧化态Co离子具有明显的络合作用，从而抑制电解液在高电压下的持续分解和正极Co离子溶出，但是，含氰基的添加剂对石墨负极会造成一定的劣化作用，单独使用含氰基的添加剂存在循环性能不足的问题。而在含氰基的添加剂基础上组合传统的负极成膜添加剂碳酸亚乙烯酯或氟代碳酸乙烯酯，对性能的改善也不明显，仍然存在循环性能和高温存储性能不足的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种同时具有较好的循环性能和高温存储性能的锂离子电池非水电解液，旨在解决现有锂离子电池电解液在高压状态下循环性能和高温存储性能不足的问题。
本发明的另一目的在于提供一种锂离子电池。
本发明是这样实现的，一种锂离子电池非水电解液，包括含氰基的化合物A和式Ⅰ所示的化合物B，
式Ⅰ：
所述式Ⅰ中，R1、R2、R3、R4、R5、R6各自独立地选自氢原子、卤素原子、C1-C5基团中的一种。
优选的，所述含氰基的化合物A包括如下式Ⅱ、式Ⅲ、式Ⅳ、式Ⅴ所示的化合物中的至少一种，
式Ⅱ：NC-R7-CN；
式Ⅲ：
式Ⅳ：R11-O-R12-CN；
式Ⅴ：
所述式Ⅱ中，R7为C1-C8的亚烷基、氰基取代的C1-C8的亚烷基、C2-C8的亚烯基、氰基取代的C2-C8的亚烯基；
所述式Ⅲ中，R8、R9、R10各自独立地选自C1-C5的亚烷基、C2-C5的亚烯基，m为1-5的整数；
所述式Ⅳ中，R11是C2-C5的不饱和烃基，R12是C1-C5的亚烷基；
所述式Ⅴ中，R13、R14、R15各自独立地选自C1-C5的亚烷基、C2-C5的亚烯基。
优选的，所述式Ⅰ中，所述C1-C5基团选自C1-C5的烃基、卤代烃基、含氧烃基、含硅烃基、氰基取代的烃基。优选的，R1、R2、R3、R4、R5、R6各自独立地选自氢原子、氟原子、C1-C5的甲基、C1-C5的乙基、C1-C5的甲氧基、C1-C5的乙氧基、C1-C5的三甲基硅氧基、C1-C5的氰基或C1-C5的三氟甲基。
优选的，所述化合物B包括下述结构所示化合物1-9中的一种或多种，
优选的，以所述锂离子电池非水电解液的总质量为100％计，所述化合物B的质量百分含量为0.1-5％。
优选的，所述含氰基的化合物A包括下述结构所示化合物10-19中的一种或多种，
优选的，以所述锂离子电池非水电解液的总质量为100％计，所述含氰基的化合物A的质量百分含量为0.1-5％。
优选的，所述锂离子非水电解液还包括不饱和环状碳酸酯类化合物、氟代环状碳酸酯类化合物、磺酸内酯类化合物中的至少一种。
更优选的，所述不饱和环状碳酸酯类化合物包括碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)中的至少一种。所述氟代环状碳酸酯类化合物包括氟代碳酸乙烯酯(FEC)。所述磺酸内酯类化合物选自1,3-丙烷磺内酯(1,3-PS)、1,4-丁烷磺内酯(1,4-BS)、1,3-丙烯磺内酯(PST)中的至少一种。
优选的，所述锂离子电池非水电解液包括非水有机溶剂，所述非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸甲丙酯中的至少一种。
优选的，所述锂盐选自LiPF6、LiBF4、LiBOB、LiDFOB、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiC(SO2CF3)3、LiN(SO2F)2中的一种或多种。所述锂离子电池非水电解液中，锂盐的含量为0.1-15％。
以及，一种锂离子电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，所述电解液为上述的锂离子电池非水电解液。
所述正极包括正极活性材料，所述正极的活性物质为LiNixCoyMnzL(1-x-y-z)O2、LiCox’L(1-x’)O2、LiNix”L’y’Mn(2-x”-y’)O4、Liz’MPO4中的至少一种，其中，L为Al、Sr、Mg、Ti、Ca、Zr、Zn、Si或Fe中的至少一种，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，0＜x+y+z≤1，0<x’≤1，0.3≤x”≤0.6，0.01≤y’≤0.2，L’为Co、Al、Sr、Mg、Ti、Ca、Zr、Zn、Si、Fe中的至少一种；0.5≤z’≤1，M为Fe、Mn、Co中的至少一种。
本发明锂离子电池非水电解液同时含有含氰基的化合物A和化合物B，能够有效改善高压状态下电池的循环性能和高温存储性能，使得含有该非水电解液的锂离子电池兼具较好的循环性能、高温存储性能。
本发明提供的锂离子电池，由于含有上述非水电解液，因此，同时兼具较好的循环性能、高温存储性能。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种锂离子电池非水电解液，包括含氰基的化合物A和式Ⅰ所示的化合物B，
所述式Ⅰ中，R1、R2、R3、R4、R5、R6各自独立地选自氢原子、卤素原子、C1-C5基团中的一种。
优选的，所述含氰基的化合物A包括如下式Ⅱ、式Ⅲ、式Ⅳ、式Ⅴ所示的化合物中的至少一种
式Ⅱ：NC-R7-CN；
式Ⅲ：
式Ⅳ：R11-O-R12-CN；
式Ⅴ：
所述式Ⅱ中，R7为C1-C8的亚烷基、氰基取代的C1-C8的亚烷基、C2-C8的亚烯基、氰基取代的C2-C8的亚烯基；
所述式Ⅲ中，R8、R9、R10各自独立地选自C1-C5的亚烷基、C2-C5的亚烯基，m为1-5的整数；
所述式Ⅳ中，R11是C2-C5的不饱和烃基，R12是C1-C5的亚烷基；
所述式Ⅴ中，R13、R14、R15各自独立地选自C1-C5的亚烷基、C2-C5的亚烯基。
本发明实施例中，C1-C8是指碳原子数为1-8，同理，C2-C8是指碳原子数为2-8，C1-C5是指碳原子数为1-5，同理，C2-C5是指碳原子数为2-5。
本发明实施例提供的锂离子电池非水电解液中含有如式Ⅱ、式Ⅲ、式Ⅳ、式Ⅴ所示的含氰基的化合物A中的至少一种。
具体优选的，所述含氰基的化合物A包括下述结构所示化合物10-19中的至少一种，
进一步优选的，以所述锂离子电池非水电解液的总质量为100％计，所述含氰基的化合物A的质量百分含量为0.1-5％。更进一步优选的，以所述锂离子电池非水电解液的总质量为100％计，所述含氰基的化合物A的质量百分含量为0.1-3％。
应当理解，当所述锂离子电池非水电解液含有上述物质中的一种时，含量即为该一种物质的含量；当所述锂离子电池非水电解液含有上述物质中的多种时，含量为多种物质的含量之和。
本发明实施例提供的锂离子电池非水电解液中含有如式Ⅱ、式Ⅲ、式Ⅳ、式Ⅴ所示的含氰基的化合物A中的至少一种，所述含氰基的化合物A具有明显的正极络合作用，能有效抑制正极材料结构被破坏，同时也抑制金属离子对电解液的催化分解反应及对负极钝化膜的破坏作用。但由于所述含氰基的化合物A对负极成膜有负面影响，导致循环性能劣化。
本发明实施例中，所述锂离子电池非水电解液中在所述含氰基的化合物A的基础上，添加了上述式Ⅰ所示化合物B。在具有上述式Ⅱ、式Ⅲ、式Ⅳ、式Ⅴ所示化合物中的至少一种含氰基的化合物A的基础上，添加式Ⅰ所示的化合物B，其中，所述含氰基的化合物A能够与正极材料中溶出的金属离子络合，有效抑制正极材料结构被破坏，同时也抑制金属离子对电解液的催化分解反应及对负极钝化膜的破坏作用。在满电存储过程中，可以有效降低高电压下正极材料和电解液之间的副反应，从而提高锂离子电池在高电压下的存储性能。但所述含氰基的化合物A对负极有劣化效果，容易导致电池在后期出现容量衰减加速的情况。而上述式Ⅰ所示化合物B具有较好的负极成膜效果，且膜阻抗影响不大，从而提高负极在循环过程中的稳定性，改善循环性能。本发明实施例提供的锂离子电池非水电解液，在所述含氰基的化合物A基础上添加所述化合物B，两者配合使用，可以在对电池的正极进行络合保护的同时，在负极形成有效的钝化膜，降低电解液在正、负极之间的副反应，从而能有效改善电池的循环性能，同时还能改善高温存储性能。
优选的，所述式Ⅰ中，所述C1-C5基团包括C1-C5的烃基、卤代烃基、含氧烃基、含硅烃基、氰基取代的烃基。
优选的，R1、R2、R3、R4、R5、R6各自独立地选自氢原子、氟原子、C1-C5的甲基、C1-C5的乙基、C1-C5的甲氧基、C1-C5的乙氧基、C1-C5的三甲基硅氧基、C1-C5的氰基或C1-C5的三氟甲基。
所述式Ⅰ中，优选的，所述化合物B包括下述结构所示化合物1-9中的一种或多种，
上述优选的具体化合物，能够更好地与所述含氰基的化合物A复合，改善锂离子电池的循环性能和高温存储性能。
上述式Ⅰ所示化合物B的合成方法为常规的，例如化合物B可采用多元醇(如赤藓醇、木糖醇等)与碳酸酯(如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯等)在碱性催化剂作用下发生酯交换反应，再经重结晶或柱层析纯化制备得到。其合成路线示例如下：
化合物B中含氟化合物的制备采用对应的碳酸酯与F2/N2的混合气氟化后，再经重结晶或柱层析纯化而得。其合成路线示例如下：
化合物B中含氰基化合物的制备采用对应的碳酸酯与磺酰氯发生氯代反应后，再与NaCN或KCN反应，经重结晶或柱层析纯化而得。其合成路线示例如下：
化合物B中含三甲基硅氧基化合物的制备采用对应的羟基碳酸酯与氮硅烷发生取代反应后，经重结晶或柱层析纯化而得。其合成路线示例如下：
进一步优选的，以所述锂离子电池非水电解液的总质量为100％计，所述化合物B的质量百分含量为0.1-5％。当所述化合物B的含量小于0.1％时，不利于其在负极形成钝化膜，对锂离子电池循环性能的改善作用下降；当所述化合物B的含量大于5％时，在锂离子电池负极界面的成膜较厚，会增大电池阻抗。更进一步优选的，以所述锂离子电池非水电解液的总质量为100％计，所述化合物B的质量百分含量为0.1-2％。
应当理解，当所述锂离子电池非水电解液含有上述物质中的一种时，含量即为该一种物质的含量；当所述锂离子电池非水电解液含有上述物质中的多种时，含量为多种物质的含量之和。
在上述实施例的基础上，优选的，所述锂离子非水电解液还包括不饱和环状碳酸酯类化合物、氟代环状碳酸酯类化合物、磺酸内酯类化合物中的至少一种。
优选的，所述不饱和环状碳酸酯类化合物包括碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)中的至少一种。所述氟代环状碳酸酯类化合物包括氟代碳酸乙烯酯(FEC)。所述磺酸内酯类化合物选自1,3-丙烷磺内酯(1,3-PS)、1,4-丁烷磺内酯(1,4-BS)、1,3-丙烯磺内酯(PST)中的至少一种。
当然，应当理解，所述锂离子电池非水电解液可以在不饱和环状碳酸酯类化合物中的至少一种的基础上，还包括氟代环状碳酸酯类化合物和/或磺酸内酯类化合物中的至少一种。
以所述锂离子电池非水电解液的总质量为100％计，不饱和环状碳酸酯类化合物含量为0.1-5％。以所述锂离子电池非水电解液的总质量为100％计，氟代环状碳酸酯类化合物含量为0.1-30％。以所述锂离子电池非水电解液的总质量为100％计，所述磺酸内酯类化合物的质量百分含量为0.1-5％。
优选的，所述锂离子电池非水电解液包括非水有机溶剂，所述非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸甲丙酯中的至少一种。更优选的，所述非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的组合物。
优选的，所述锂盐选自LiPF6、LiBF4、LiBOB、LiDFOB、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiC(SO2CF3)3、LiN(SO2F)2中的一种或多种。所述锂离子电池非水电解液中，锂盐的含量为0.1-15％。
作为本领域技术人员所公知的，锂离子电池非水电解液中的主要成分为非水有机溶剂、锂盐和添加剂。本发明中，化合物A和化合物B为添加剂。对于非水有机溶剂和锂盐的含量，是常规的，其含量具体可在包括化合物A和化合物B的添加剂的含量确定后进行常规调整，本发明中不再赘述。
本发明实施例锂离子电池非水电解液同时含有含氰基的化合物A和化合物B，能够有效改善高压状态下电池的循环性能和高温存储性能，使得含有该非水电解液的锂离子电池兼具较好的循环性能、高温存储性能。
以及，本发明实施例还提供了一种锂离子电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，所述电解液为上述的锂离子电池非水电解液。
优选的，所述正极包括正极活性材料，所述正极的活性物质为LiNixCoyMnzL(1-x-y-z)O2、LiCox’L(1-x’)O2、LiNix”L’y’Mn(2-x”-y’)O4、Liz’MPO4中的至少一种，其中，L为Al、Sr、Mg、Ti、Ca、Zr、Zn、Si或Fe中的至少一种，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，0＜x+y+z≤1，0<x’≤1，0.3≤x”≤0.6，0.01≤y’≤0.2，L’为Co、Al、Sr、Mg、Ti、Ca、Zr、Zn、Si、Fe中的至少一种；0.5≤z’≤1，M为Fe、Mn、Co中的至少一种。
本发明实施例中，所述负极、隔膜没有明确限定，均可采用本领域常规的负极、隔膜。
本发明实施例提供的锂离子电池，由于含有上述非水电解液，因此，同时兼具较好的循环性能、高温存储性能。
下面结合具体实施例进行说明。
实施例1
一种LiCoO2/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，且以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1实施例1所示质量百分含量的组分。
实施例2
一种LiCoO2/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，且以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1实施例2所示质量百分含量的组分。
实施例3
一种LiCoO2/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，且以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1实施例3所示质量百分含量的组分。
实施例4
一种LiCoO2/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，且以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1实施例4所示质量百分含量的组分。
实施例5
一种LiCoO2/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，且以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1实施例5所示质量百分含量的组分。
实施例6
一种LiCoO2/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，且以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1实施例6所示质量百分含量的组分。
实施例7
一种LiCoO2/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，且以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1实施例7所示质量百分含量的组分。
实施例8
一种LiCoO2/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，且以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1实施例8所示质量百分含量的组分。
实施例9
一种LiCoO2/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，且以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1实施例9所示质量百分含量的组分。
实施例10
一种LiCoO2/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，且以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1实施例10所示质量百分含量的组分。
实施例11
一种LiCoO2/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，且以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1实施例11所示质量百分含量的组分。
实施例12
一种LiCoO2/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，且以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1实施例12所示质量百分含量的组分。
实施例13
一种LiCoO2/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，且以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1实施例13所示质量百分含量的组分。
实施例14
一种LiCoO2/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，且以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1实施例14所示质量百分含量的组分。
实施例15
一种LiCoO2/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，且以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1实施例15所示质量百分含量的组分。
实施例16
一种LiCoO2/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，且以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1实施例16所示质量百分含量的组分。
实施例17
一种LiCoO2/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，且以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1实施例17所示质量百分含量的组分。
实施例18
一种LiCoO2/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，且以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1实施例18所示质量百分含量的组分。
对比例1
一种LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，且以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1对比例1所示质量百分含量的组分。
对比例2
一种LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，且以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1对比例2所示质量百分含量的组分。
对比例3
一种LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造石墨电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其中，所述电解液为非水电解液，且以所述非水电解液的总重量为100％计，含有表1对比例3所示质量百分含量的组分。
将本发明实施例1-18、对比例1-3的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造石墨电池进行性能测试，测试指标及测试方法如下：
(1)高温循环性能，通过测试45℃1C循环500周容量保持率体现，具体方法为：在45℃下，将化成后的电池用1C恒流恒压充至工作电压如(3～4.4V)，截至电流为0.01C，然后用1C恒流放电至3.0V。如此充/放电500次循环后，计算第500次循环后容量的保持率，以评估其高温循环性能。
45℃1C循环500次容量保持率计算公式如下：
第500次循环容量保持率(％)＝(第500次循环放电容量/第一次循环放电容量)×100％。
(2)常温循环性能，通过测试常温1C循环500周容量保持率体现，具体方法为：在常温下，将化成后的电池用1C恒流恒压充至工作电压如(3～4.4V)，截至电流为0.01C，然后用1C恒流放电至3.0V。如此充/放电500次循环后，计算第500次循环后容量的保持率，以评估其高温循环性能。
常温1C循环500次容量保持率计算公式如下：
第500次循环容量保持率(％)＝(第500次循环放电容量/第一次循环放电容量)×100％。
(3)60℃下存储30天后的容量保持率、容量恢复率和厚度膨胀率的测试方法：将化成后的电池在常温下用1C恒流恒压充至工作电压，截至电流为0.01C，再用1C恒流放电至3.0V，测量电池初始放电容量，再用1C恒流恒压充电至工作电压，截至电流为0.01C，测量电池的初始厚度，然后将电池在60℃储存30天后，测量电池的厚度，再以1C恒流放电至3.0V，测量电池的保持容量，再用1C恒流恒压充电至工作电压，截至电流为0.01C，然后用1C恒流放电至3.0V，测量恢复容量。容量保持率、容量恢复率的计算公式如下：
电池容量保持率(％)＝保持容量/初始容量×100％；
电池容量恢复率(％)＝恢复容量/初始容量×100％；
电池厚度膨胀率(％)＝(30天后的厚度-初始厚度)/初始厚度×100％。
实施例1-18、对比例1-3的测试结果如下表1所示。
表1
作为本领域技术人员所公知的，上述表1的实施例和对比例中，除已列举的各物质外，还包括常规的溶剂及锂盐等物质，本发明中不做特殊说明，并且，电解液中，除已列举的上述物质之外的重量即为溶剂及锂盐的含量。
结合上表1，比较实施了1-15、对比例1，实施例1-15锂离子非水电解液中同时含有含氰基的化合物A、化合物B，对比例1-4锂离子非水电解液中仅含有含氰基的化合物A。结果显示，单独添加含氰基的化合物A的锂离子非水电解液高温循环、常温循环、高温存储性能均较差。当含氰基的化合物A、化合物B同时使用时，可以明显改善锂离子电池的循环性能和高温存储性能，使得电池兼具较好的循环性能、高温存储性能。可见，化合物B的添加可以明显改善锂离子电池的循环性能和高温存储性能。
比较实施例16与对比例2、实施例17与对比例3、实施例18与对比例2-3，实施例16-18、对比例2-3锂离子非水电解液中含有相同的含氰基的化合物A，实施例16-18锂离子非水电解液中含有相同的化合物B，此外，实施例16中还含有7％的FEC，实施例17中还含有3％的PS，实施例18中还含有7％的FEC和3％的PS，对比例2中还含有7％的FEC，对比例3中还含有3％的PS。结果显示，添加含氰基的化合物A和FEC或PS的锂离子非水电解液高温循环、常温循环、高温存储性能均较差(相比对比例1没有明显改善)。但当含氰基的化合物A、化合物B、FEC和/或PS同时使用时，可以明显改善锂离子电池的循环性能和高温存储性能，并在不添加FEC和/或PS的基础上(实施例3)性能略微有所增加。可见，化合物B的添加可以明显改善锂离子电池的整体性能，包括循环性能和高温存储性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锂离子电池非水电解液，其特征在于，包括含氰基的化合物A和式Ⅰ所示的化合物B，
所述式Ⅰ中，R1、R2、R3、R4、R5、R6各自独立地选自氢原子、卤素原子、C1-C5基团中的一种。
2.如权利要求1所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述含氰基的化合物A包括如下式Ⅱ、式Ⅲ、式Ⅳ、式Ⅴ所示的化合物中的至少一种，
式Ⅱ：NC-R7-CN；式Ⅲ：式Ⅳ：R11-O-R12-CN；
式Ⅴ：
所述式Ⅱ中，R7为C1-C8的亚烷基、氰基取代的C1-C8的亚烷基、C2-C8的亚烯基、氰基取代的C2-C8的亚烯基；
所述式Ⅲ中，R8、R9、R10各自独立地选自C1-C5的亚烷基、C2-C5的亚烯基，m为1-5的整数；
所述式Ⅳ中，R11是C2-C5的不饱和烃基，R12是C1-C5的亚烷基；
所述式Ⅴ中，R13、R14、R15各自独立地选自C1-C5的亚烷基、C2-C5的亚烯基。
3.如权利要求1所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述式Ⅰ中，所述C1-C5基团选自C1-C5的烃基、卤代烃基、含氧烃基、含硅烃基、氰基取代的烃基。
4.如权利要求1所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述化合物B包括下述结构所示化合物1-9中的一种或多种，
5.如权利要求1所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，以所述锂离子电池非水电解液的总质量为100％计，所述化合物B的质量百分含量为0.1-5％；和/或
以所述锂离子电池非水电解液的总质量为100％计，所述含氰基的A的质量百分含量为0.1-5％。
6.如权利要求1-4任一所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述含氰基的化合物A包括下述结构所示化合物10-19中的一种或多种，
7.如权利要求1-4任一所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述锂离子非水电解液还包括不饱和环状碳酸酯类化合物、氟代环状碳酸酯类化合物、磺酸内酯类化合物中的至少一种。
8.如权利要求1-4任一所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述锂离子电池非水电解液包括非水有机溶剂，所述非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸甲丙酯中的至少一种。
9.一种锂离子电池，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，其特征在于，所述电解液为权利要求1-8任一所述的锂离子电池非水电解液。
10.如权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极包括正极活性材料，所述正极的活性物质为LiNixCoyMnzL(1-x-y-z)O2、LiCox’L(1-x’)O2、LiNix”L’y’Mn(2-x”-y’)O4、Liz’MPO4中的至少一种，其中，L为Al、Sr、Mg、Ti、Ca、Zr、Zn、Si或Fe中的至少一种，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，0＜x+y+z≤1，0<x’≤1，0.3≤x”≤0.6，0.01≤y’≤0.2，L’为Co、Al、Sr、Mg、Ti、Ca、Zr、Zn、Si、Fe中的至少一种；0.5≤z’≤1，M为Fe、Mn、Co中的至少一种。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114824281A (zh) * 2022-06-29 2022-07-29 天鹏锂能技术(淮安)有限公司 一种锂离子电池及其制备方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108933292B (zh) * 2017-05-27 2020-04-21 深圳新宙邦科技股份有限公司 锂离子电池非水电解液和锂离子电池

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102195076A (zh) * 2010-03-18 2011-09-21 三洋电机株式会社 非水电解液二次电池
CN103441304A (zh) * 2013-09-11 2013-12-11 宁德新能源科技有限公司 锂离子二次电池及其电解液
JP2015092476A (ja) * 2013-10-04 2015-05-14 旭化成株式会社 非水電解液、リチウムイオン二次電池用電解液、及び非水電解液電池

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1147540A (en) 1966-04-19 1969-04-02 Grace W R & Co Butanetetrol dicarbonates and their production
US3663569A (en) 1969-09-02 1972-05-16 Atlas Chem Ind Process for preparing cyclic carbonates from polyhydric alcohols
JP3867756B2 (ja) 1999-03-08 2007-01-10 三洋化成工業株式会社 非水電解液およびそれを用いた二次電池
US6174629B1 (en) 1999-09-10 2001-01-16 Wilson Greatbatch Ltd. Dicarbonate additives for nonaqueous electrolyte rechargeable cells
JP4033074B2 (ja) 2002-08-29 2008-01-16 日本電気株式会社 二次電池用電解液およびそれを用いた二次電池
KR100536196B1 (ko) * 2003-05-13 2005-12-12 삼성에스디아이 주식회사 비수성 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
JP5055536B2 (ja) 2005-02-09 2012-10-24 国立大学法人宇都宮大学 二酸化炭素の高度固定化物
KR100814827B1 (ko) * 2007-04-05 2008-03-20 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 전해질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
EP2511976A4 (en) 2009-12-07 2013-07-17 Sony Corp RECHARGEABLE ELEMENT, ELECTROLYTE, BATTERY OF ELEMENTS, ELECTRONIC DEVICE, ELECTRIC VEHICLE
EP2675010B1 (en) 2011-02-10 2019-03-27 Mitsubishi Chemical Corporation Non-aqueous electrolyte solution for secondary battery, and non-aqueous electrolyte secondary battery using same
WO2012133698A1 (ja) 2011-03-31 2012-10-04 ダイキン工業株式会社 リチウムイオン二次電池及びリチウムイオン二次電池用非水電解液
KR101938921B1 (ko) 2011-09-02 2019-01-15 솔베이(소시에떼아노님) 리튬 이온 배터리
CN102522590B (zh) * 2011-12-26 2014-09-17 华为技术有限公司 一种非水有机电解液、包含它的锂离子二次电池及其制备方法和终端通讯设备
US9077046B2 (en) * 2012-06-19 2015-07-07 A123 Systems Llc Electrolytes including fluorinated solvents for use in electrochemical cells
CN103151559A (zh) 2013-02-05 2013-06-12 深圳新宙邦科技股份有限公司 一种锂离子电池用非水电解液及其相应的锂离子电池
CN107425220B (zh) 2013-03-15 2020-08-14 野猫技术开发公司 用于高能阴极材料的电解质溶液及其使用方法
JP6062297B2 (ja) 2013-03-19 2017-01-18 旭化成株式会社 非水電気化学デバイス用電解液及びリチウムイオン二次電池
CN105580189B (zh) 2013-09-26 2017-09-22 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
CN103594729B (zh) 2013-11-28 2015-11-18 深圳新宙邦科技股份有限公司 一种用于锂离子电池的电解液
JP6380409B2 (ja) 2013-12-19 2018-08-29 宇部興産株式会社 非水電解液、それを用いた蓄電デバイス、及びそれに用いられるカルボン酸エステル化合物
US10673096B2 (en) 2014-08-14 2020-06-02 Solvay Sa Nonaqueous electrolyte compositions comprising sultone and fluorinated solvent
CN104300174A (zh) 2014-10-11 2015-01-21 深圳新宙邦科技股份有限公司 一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池
CN107112582A (zh) 2015-03-26 2017-08-29 三洋电机株式会社 非水电解质二次电池
JP6403278B2 (ja) 2015-06-30 2018-10-10 オートモーティブエナジーサプライ株式会社 リチウムイオン二次電池
CN105161763A (zh) 2015-08-03 2015-12-16 深圳新宙邦科技股份有限公司 一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池
CN110247114A (zh) * 2015-12-18 2019-09-17 深圳新宙邦科技股份有限公司 一种锂离子电池用电解液及锂离子电池
CN106410272A (zh) 2016-01-30 2017-02-15 东莞市凯欣电池材料有限公司 一种高电压锂离子电池用电解液及高电压锂离子电池
CN106058317B (zh) 2016-08-12 2019-04-23 联想(北京)有限公司 锂离子电池电解液以及锂离子电池和电子设备
CN106252639A (zh) 2016-10-17 2016-12-21 广州天赐高新材料股份有限公司 一种兼顾高低温性能的高容量锂离子电池电解液、制备方法及锂离子电池

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102195076A (zh) * 2010-03-18 2011-09-21 三洋电机株式会社 非水电解液二次电池
CN103441304A (zh) * 2013-09-11 2013-12-11 宁德新能源科技有限公司 锂离子二次电池及其电解液
JP2015092476A (ja) * 2013-10-04 2015-05-14 旭化成株式会社 非水電解液、リチウムイオン二次電池用電解液、及び非水電解液電池

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114824281A (zh) * 2022-06-29 2022-07-29 天鹏锂能技术(淮安)有限公司 一种锂离子电池及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3618166A4 (en) 2020-04-15
US11177506B2 (en) 2021-11-16
EP3618166A1 (en) 2020-03-04
WO2018196145A1 (zh) 2018-11-01
CN108808086B (zh) 2020-03-27
EP3618166B1 (en) 2021-05-05
US20190393551A1 (en) 2019-12-26

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