CN109148960A - 一种锂离子电池用非水电解液及使用该电解液的锂离子电池 - Google Patents

一种锂离子电池用非水电解液及使用该电解液的锂离子电池 Download PDF

Info

Publication number
CN109148960A
CN109148960A CN201811175897.6A CN201811175897A CN109148960A CN 109148960 A CN109148960 A CN 109148960A CN 201811175897 A CN201811175897 A CN 201811175897A CN 109148960 A CN109148960 A CN 109148960A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lithium ion
ion battery
carbonate
electrolytic solution
nonaqueous electrolytic
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.)
Granted
Application number
CN201811175897.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109148960B (zh
Inventor
杨冰
杜建委
朱学全
曹青青
周彤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
New Asia Shanshan New Material Technology Quzhou Co ltd
Original Assignee
Shanshan New Materials (quzhou) Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanshan New Materials (quzhou) Co Ltd filed Critical Shanshan New Materials (quzhou) Co Ltd
Priority to CN201811175897.6A priority Critical patent/CN109148960B/zh
Publication of CN109148960A publication Critical patent/CN109148960A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109148960B publication Critical patent/CN109148960B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • H01M10/0569—Liquid materials characterised by the solvents
    • 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
    • H01M10/056—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
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0025—Organic electrolyte
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池用非水电解液及使用该电解液的锂离子电池。该锂离子电池用非水电解液包含锂盐、有机溶剂和添加剂，所述锂盐可以选自LiPF6、LiBF4、LiClO4等中的一种或多种，所述有机溶剂选自链状碳酸酯类、环状碳酸酯类、羧酸酯类中的一种或多种与如通式(I)所示的氟代醚类化合物的混合有机溶剂，还可包含常用的高电压类型添加剂。本发明的锂离子电池用非水电解液中加入了氟代醚类溶剂，氟代醚类的加入，提高了有机溶剂的氧化分解电压，改善了电解液在高电压的条件下的工作性能。

Description

一种锂离子电池用非水电解液及使用该电解液的锂离子电池
技术领域
本发明涉及电池领域，具体是涉及一种锂离子电池用非水电解液及使用该电解液的锂离子电池。
背景技术
近几年，锂离子电池的发展受到广泛关注，其在手机数码领域、电动汽车、电动自行车、电动工具、储能等方面发展迅猛。由于人们对续航能力的要求的提高，高能量密度的电池成为研究的热点。一方面，本身具有高能量密度的电极材料，如高镍材料、富锂锰基、硅碳负极等电极材料备受关注；另一方面，高电压锂离子电池是目前研究的主要趋势，给电池材料提出了新的挑战。
为了实现锂离子二次电池的高能量，一般是通过提高锂离子二次电池的工作电压或研发高能量正极材料来实现。已经报道的高电压正极材料有LiCoPO4、LiNiPO4、和LiNi0.5Mn1.5等，其充电电压平台接近或高于5V，但与之匹配的非水有机电解液严重滞后于高电压正极材料的发展，限制了锂离子二次电池的应用。目前常用的非水有机电解液，例如1M LiPF6溶解在碳酸酯类溶剂中形成的非水有机电解液，在高电压(4.35V以上电压)电池体系中，充电过程中会与正极材料发生副反应进而被氧化分解，产生CO2、H2O等氧化产物，CO2的产生对于电池的安全性能造成潜在的威胁；H2O的产生使得LiPF6/碳酸酯电解质体系发生自催化反应，其中间产物HF的产生会导致LiMn1.5Ni0.5材料金属离子Mn、Ni的溶出，造成材料的结构发生畸变或者坍塌，最终导致锂离子二次电池循环性能下降、体积膨胀以及放电容量下降，因此无法应用于高电压锂离子二次电池体系。
发明内容
氟具有很强的电负性和弱极性，氟代溶剂具有低熔点、高闪点和高氧化分解电压等优点，本发明的发明人发现氟代醚类溶剂克服了氟代溶剂对锂盐溶解性差的缺点，加入氟代醚类的有机溶剂，能提高电解液整体的氧化分解电压，而且氟代醚类溶剂低熔点的特性，也能改善电解液在低温下工作能力。此外，氟代醚类溶剂与电极材料之间的浸润性较好，减少了界面间的阻抗，也改善了低温性能。
鉴于此，本发明为了克服上述背景技术的不足，提供了一种能够在高电压下稳定工作的锂离子电池用非水电解液及使用该电解液的锂离子电池，本发明的锂离子电池用非水电解液中加入了氟代醚类溶剂，氟代醚类的加入，提高了有机溶剂的氧化分解电压，改善了电解液在高电压的条件下的工作性能。
为达到本发明的目的，本发明的锂离子电池用非水电解液包含锂盐、有机溶剂和添加剂，其中，所述有机溶剂包含链状碳酸酯、环状碳酸酯、羧酸酯中的一种或多种，以及如通式(I)所示的氟代醚类化合物：
在式(I)中，Y1和Y2分别表示含1-6个碳原子的烷基或烷氧基，或含1-6个碳原子的氟代烷基或氟代烷氧基，且Y1或Y2至少有一个为含1-6个碳原子的氟代烷基或氟代烷氧基。
更进一步的，根据本发明一实施例，所述通式(I)所示化合物包括但不限于以下化合物：
优选的，所述通式(I)所示化合物占电解液质量的5-65％，例如5-50％。
进一步的，所述锂盐可以选自LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiBOB、LiODFB、LiAsF6、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2F)2中的一种或多种；优选的，按锂离子计，所述锂盐在电解液中的浓度为0.5-2M，进一步优选为1-1.5M。
进一步的，所述链状碳酸酯可以选自碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二丙酯(DPC)中的一种或多种。
进一步的，所述环状碳酸酯可以选自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸丙烯酯(PC)中的一种或多种。
进一步的，所述羧酸酯可以选自乙酸乙酯(EA)、丙酸乙酯(EP)、乙酸甲酯(MA)、乙酸丙酯(PE)、丙酸甲酯(MP)、丁酸甲酯(MB)、丁酸乙酯(EB)中的一种或多种。
进一步的，所述添加剂可以选自氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1,3丙烷磺内酯(PS)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸丙烯酯(PC)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)中的一种或多种。
本发明还提供了一种锂离子电池，该锂离子电池使用了本发明的锂离子电池用非水电解液。
优选的，所述锂离子电池的制备方法包括将本发明的锂离子电池用非水电解液注入到经过充分干燥，4.35V的镍：钴：锰＝5:2:3的镍钴锰(NCM)/石墨软包电池，经过45℃搁置、高温夹具化成和二次封口工序。
本发明的锂离子电池用非水电解液能够有效提高电解液的氧化电压、增强电解液在高电压条件下的稳定性、提高电池的安全性能。相比未添加本发明公开的添加剂的传统锂离子二次电池，由于本发明电解液中含有氟代醚类化合物，氟具有很强的电负性和弱极性，氟代醚类有机溶剂具有低熔点、高闪点和高氧化分解电压等优点，对提高电解液在高电压下稳定工作的能力，有很好的效果，且氟代醚类溶剂的高闪点性能，对提高电解液的安全性能很有帮助，氟代醚类溶剂的低熔点和低粘度的特性，对提高电解液在低温时的工作能力，也很有帮助。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解，以下描述仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。
单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显只指单数形式。
而且，本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
所述非水电解液按以下方法制备：在手套箱中，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)和化合物(1)按照重量比25:5:50:20的比例进行混合，然后加入六氟磷酸锂进行溶解，制备六氟磷酸锂浓度为1M的电解液。之后，向电解液中加入质量分数为0.5％的碳酸亚乙烯酯、1％的氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1.5％的1,3丙烷磺酸内脂和1％的二氟磷酸锂(LiPO2F2)。
将配制好的锂离子电池用非水电解液注入到经过充分干燥的4.35V的NCM(镍：钴：锰＝5:2:3)/石墨软包电池，经过45℃搁置、高温夹具化成和二次封口等工序后，进行电池性能测试，得到实施例1所用的电池。
实施例2
实施例2的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于，实施例2中的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)和化合物(1)按照重量比25:5:60:10的比例配置。
实施例3
实施例3的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于，实施例3中的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)和化合物(2)按照重量比25:5:50:20的比例进行混合。
实施例4
实施例4的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于，实施例4中的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)和化合物(2)按照重量比25:5:60:10的比例配置。
实施例5
实施例5的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于，实施例4中的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)和化合物(3)按照重量比25:5:50:20的比例进行混合。
实施例6
实施例6的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于，实施例6中的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)和化合物(3)按照重量比25:5:60:10的比例配置。
实施例7
实施例7的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于，实施例7中的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)和化合物(4)按照重量比25:5:50:20的比例进行混合。
实施例8
实施例8的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于，实施例8中的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)和化合物(4)按照重量比25:5:60:10的比例配置。
实施例9
实施例9的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于，实施例9中的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)和化合物(5)按照重量比25:5:50:20的比例进行混合。
实施例10
实施例10的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于，实施例10中的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)和化合物(5)按照重量比25:5:60:10的比例进行混合。
实施例11
实施例11的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于，实施例11中的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)和化合物(6)按照重量比25:5:50:20的比例进行混合。
实施例12
实施例12的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于，实施例12中的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)和化合物(6)按照重量比25:5:60:10的比例进行混合。
实施例13
实施例13的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于，实施例13中的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)和化合物(7)按照重量比25:5:50:20的比例进行混合。
实施例14
实施例14的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于，实施例14中的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)和化合物(7)按照重量比25:5:60:10的比例进行混合。
实施例15
实施例15的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于，实施例15中的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)和化合物(8)按照重量比25:5:50:20的比例进行混合。
实施例16
实施例16的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于，实施例16中的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)和化合物(8)按照重量比25:5:60:10的比例进行混合。
实施例17
实施例17的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于，实施例17中的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)和化合物(9)按照重量比25:5:50:20的比例进行混合。
实施例18
实施例18的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于，实施例18中的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)和化合物(9)按照重量比25:5:60:10的比例进行混合。
实施例19
实施例19的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于，实施例19中的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)和化合物(10)按照重量比25:5:50:20的比例进行混合。
实施例20
实施例20的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于，实施例20中的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)和化合物(10)按照重量比25:5:60:10的比例进行混合。
实施例21
实施例21的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于，实施例21中的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)和化合物(11)按照重量比25:5:50:20的比例进行混合。
实施例22
实施例22的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于，实施例22中的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)和化合物(11)按照重量比25:5:60:10的比例进行混合。
实施例23
实施例23的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于，实施例23中的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)和化合物(12)按照重量比25:5:50:20的比例进行混合。
实施例24
实施例24的正极与负极制备方法同实施例1；不同之处在于，实施例24中的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)和化合物(12)按照重量比25:5:60:10的比例进行混合。
对比例1
所述非水电解液按以下方法制备：在手套箱中，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二乙酯(DEC)按照重量比25:5:50:20的比例进行混合，然后加入六氟磷酸锂进行溶解，制备六氟磷酸锂浓度为1M的电解液。之后，向电解液中加入质量分数为0.5％的碳酸亚乙烯酯、1％的氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1.5％的1,3丙烷磺酸内脂和1％的二氟磷酸锂。
将配制好的锂离子电池用非水电解液注入到经过充分干燥的4.35V的NCM(镍：钴：锰＝5:2:3)/石墨软包电池，经过45℃搁置、高温夹具化成和二次封口等工序后，进行电池性能测试，得到对比例1所用电池。
对比例2
所述非水电解液按以下方法制备：在手套箱中，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二乙酯(DEC)按照重量比25:5:60:10的比例进行混合，然后加入六氟磷酸锂进行溶解，制备六氟磷酸锂浓度为1M的电解液。之后，向电解液中加入质量分数为0.5％的碳酸亚乙烯酯、1％的氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1.5％的1,3丙烷磺酸内脂和1％的二氟磷酸锂。
将配制好的锂离子电池用非水电解液注入到经过充分干燥的4.35V的NCM(镍：钴：锰＝5:2:3)/石墨软包电池，经过45℃搁置、高温夹具化成和二次封口等工序后，进行电池性能测试，得到对比例2所用电池。
对比例3
所述非水电解液按以下方法制备：在手套箱中，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二乙酯(DMC)按照重量比25:5:50:20的比例进行混合，然后加入六氟磷酸锂进行溶解，制备六氟磷酸锂浓度为1M的电解液。之后，向电解液中加入质量分数为0.5％的碳酸亚乙烯酯、1％的氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1.5％的1,3丙烷磺酸内脂和1％的二氟磷酸锂。
将配制好的锂离子电池用非水电解液注入到经过充分干燥的4.35V的NCM(镍：钴：锰＝5:2:3)/石墨软包电池，经过45℃搁置、高温夹具化成和二次封口等工序后，进行电池性能测试，得到对比例3所用电池。
对比例4
所述非水电解液按以下方法制备：在手套箱中，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二乙酯(DMC)按照重量比25:5:60:10的比例进行混合，然后加入六氟磷酸锂进行溶解，制备六氟磷酸锂浓度为1M的电解液。之后，向电解液中加入质量分数为0.5％的碳酸亚乙烯酯、1％的氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1.5％的1,3丙烷磺酸内脂和1％的二氟磷酸锂。
将配制好的锂离子电池用非水电解液注入到经过充分干燥的4.35V的NCM(镍：钴：锰＝5:2:3)/石墨软包电池，经过45℃搁置、高温夹具化成和二次封口等工序后，进行电池性能测试，得到对比例4所用电池。
各实施例和对比例电解液配方详见表1。
表1各实施例和对比例电解液配方
锂离子电池性能测试
1.常温循环性能
在常温(25℃)条件下，将上述锂离子电池在1C恒流恒压充至4.35V，然后在1C恒流条件下放电至3.0V。充放电500个循环后，计算第500次循环后的容量保持率：
2.高温循环性能
在高温(45℃)条件下，将上述锂离子电池在1C恒流恒压充至4.35V，然后在1C恒流条件下放电至3.0V。充放电500个循环后，计算第500次循环后的容量保持率：
3.高温存储性能
在常温(25℃)条件下，对锂离子电池进行一次1C/1C充电和放电(放电容量记为DC0)，然后在1C恒流恒压条件下降电池充电至4.2V；将锂离子电池置于60℃高温箱中保存1个月，取出后，在常温条件下进行1C放电(放电容量记为DC1)；然后在常温条件下进行1C/1C充电和放电(放电容量记为DC2)，利用下面公式计算锂离子电池的容量保持率和容量恢复率：
4.低温循环性能
在低温(0℃)条件下，将上述锂离子电池在1C恒流恒压充至4.35V，然后在1C恒流条件下放电至3.0V。充放电150个循环后，计算第150次循环后的容量保持率：
上述各具体实施例的电池性能结果如表2所示：
表2对比例和实施例的锂离子电池性能测试结果
从上表数据可以看出，单独使用碳酸酯类有机溶剂的电解液用于高电位4.35V-523/AG软包电池时，常温循环、高温循环、低温循环的效果都非常差，碳酸酯类和羧酸酯类有机溶剂的氧化分解电压都比较低，在4.35V电压的条件下，有机溶剂分解，产生CO2、H2O等氧化产物，CO2的产生，造成电池体积膨胀，H2O的产生使得LiPF6/碳酸酯电解质体系发生自催化反应，其中间产物HF的产生会导致LiMn1.5Ni0.5材料金属离子Mn、Ni的溶出，造成材料的结构发生畸变或者坍塌，最终导致锂离子二次电池循环性能下降、体积膨胀以及放电容量下降，在高温条件下更明显；在低温条件下，使用仅含碳酸酯类有机溶剂的电解液的电池循环性能也非常差，一方面，是高电压造成有机溶剂分解，另一方面，是因为碳酸酯类溶剂的熔点高，例如，DMC的熔点在0℃以上，低温也降低了电解液的流动性，使循环性能变差。
在电解液的有机溶剂中加入氟代醚类化合物这一组分之后，由于氟具有很强的电负性和弱极性，氟代溶剂具有低熔点、高闪点和高氧化分解电压等优点，提高了整个电解液有机溶剂的氧化分解电压，让电池在高电压下，也能保持整体性能的稳定；氟代溶剂的低熔点特性，让电解液在低温条件下，也能保持很好的流动性，这些特性对提高电池在低温下的工作能力，有很好的帮助。
本领域的技术人员容易理解，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)

1.一种锂离子电池用非水电解液，其特征在于，该锂离子电池用非水电解液包含锂盐、有机溶剂和添加剂，其中，所述有机溶剂包含链状碳酸酯、环状碳酸酯、羧酸酯中的一种或多种，以及如通式(I)所示的氟代醚类化合物：
在式(I)中，Y1和Y2分别表示含1-6个碳原子的烷基或烷氧基，或含1-6个碳原子的氟代烷基或氟代烷氧基，且Y1或Y2至少有一个为含1-6个碳原子的氟代烷基或氟代烷氧基。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池用非水电解液，其特征在于，所述通式(I)所示化合物选自以下化合物：
3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池用非水电解液，其特征在于，所述通式(I)所示化合物占电解液质量的5-65％，例如5-50％。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池用非水电解液，其特征在于，所述锂盐选自LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiBOB、LiODFB、LiAsF6、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2F)2中的一种或多种；优选的，按锂离子计，所述锂盐在电解液中的浓度为0.5-2M，进一步优选为1-1.5M。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池用非水电解液，其特征在于，所述链状碳酸酯选自碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二丙酯(DPC)中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池用非水电解液，其特征在于，所述环状碳酸酯选自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸丙烯酯(PC)中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池用非水电解液，其特征在于，所述羧酸酯选自乙酸乙酯(EA)、丙酸乙酯(EP)、乙酸甲酯(MA)、乙酸丙酯(PE)、丙酸甲酯(MP)、丁酸甲酯(MB)、丁酸乙酯(EB)中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池用非水电解液，其特征在于，所述添加剂选自氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1,3丙烷磺内酯(PS)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸丙烯酯(PC)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)中的一种或多种。
9.一种锂离子电池，其特征在于，该锂离子电池使用了权利要求1-8任一项所述的锂离子电池用非水电解液。
10.根据权利要求9所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的制备方法包括将本发明的锂离子电池用非水电解液注入到经过充分干燥，4.35V的镍：钴：锰＝5:2:3的镍钴锰(NCM)/石墨软包电池，经过45℃搁置、高温夹具化成和二次封口工序。
CN201811175897.6A 2018-10-10 2018-10-10 一种锂离子电池用非水电解液及使用该电解液的锂离子电池 Active CN109148960B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811175897.6A CN109148960B (zh) 2018-10-10 2018-10-10 一种锂离子电池用非水电解液及使用该电解液的锂离子电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811175897.6A CN109148960B (zh) 2018-10-10 2018-10-10 一种锂离子电池用非水电解液及使用该电解液的锂离子电池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109148960A true CN109148960A (zh) 2019-01-04
CN109148960B CN109148960B (zh) 2020-10-02

Family

ID=64810768

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811175897.6A Active CN109148960B (zh) 2018-10-10 2018-10-10 一种锂离子电池用非水电解液及使用该电解液的锂离子电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109148960B (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110010970A (zh) * 2019-04-24 2019-07-12 杉杉新材料（衢州）有限公司 一种高压实磷酸铁锂锂离子电池非水电解液及锂离子电池
CN111180796A (zh) * 2020-01-07 2020-05-19 乳源东阳光磁性材料有限公司 一种非水电解液及其制备方法和在锂离子电池中的应用
CN112242563A (zh) * 2019-07-18 2021-01-19 杉杉新材料（衢州）有限公司 一种高压实高电压钴酸锂锂离子电池电解液及锂离子电池
CN112531207A (zh) * 2019-09-17 2021-03-19 杉杉新材料（衢州）有限公司 高电压锂离子电池用电解液及含该电解液的锂离子电池
CN113764728A (zh) * 2020-06-01 2021-12-07 比亚迪股份有限公司 电解液以及锂金属电池
CN114175320A (zh) * 2019-07-24 2022-03-11 帅福得电池有限公司 包含锂阳极的电化学电池的电解质组合物
CN114447425A (zh) * 2020-11-06 2022-05-06 三明市海斯福化工有限责任公司 一种非水电解液及电池
CN114520369A (zh) * 2022-02-18 2022-05-20 湖北亿纬动力有限公司 一种高压体系的电解液及制备方法和含有其的锂离子电池
CN114927764A (zh) * 2021-02-11 2022-08-19 通用汽车环球科技运作有限责任公司 锂离子电池组电解质和包含该电解质的电化学电池
CN116864807A (zh) * 2023-08-01 2023-10-10 新亚杉杉新材料科技(衢州)有限公司 一种钴酸锂高电压锂离子电池非水电解液及锂离子电池

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090325076A1 (en) * 2008-06-30 2009-12-31 Tooru Matsui Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte secondary battery
CN101714657A (zh) * 2009-11-30 2010-05-26 东莞市杉杉电池材料有限公司 一种新型多功能锂离子电池电解液
CN102306838A (zh) * 2011-08-17 2012-01-04 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其制成的电池
US20130040185A1 (en) * 2011-08-08 2013-02-14 Hironari Takase Separator for rechargeable lithium battery, and electrode structure and rechargeable lithium battery including the same
CN103401020A (zh) * 2013-08-08 2013-11-20 东莞市杉杉电池材料有限公司 一种高电压锂离子电池电解液
CN103460496A (zh) * 2011-03-31 2013-12-18 大金工业株式会社 锂离子二次电池和锂离子二次电池用非水电解液
CN103456993A (zh) * 2013-09-30 2013-12-18 东莞市杉杉电池材料有限公司 一种高电压锂离子电池电解液
CN104335409A (zh) * 2012-06-06 2015-02-04 旭硝子株式会社 二次电池用非水电解液和锂离子二次电池
CN105609877A (zh) * 2016-02-03 2016-05-25 东莞市凯欣电池材料有限公司 一种高电压锂离子电池电解液及一种高电压锂离子电池
CN106252716A (zh) * 2016-10-17 2016-12-21 东莞市凯欣电池材料有限公司 一种安全型锂离子动力电池电解液及锂离子动力电池
CN106450461A (zh) * 2016-12-14 2017-02-22 东莞市凯欣电池材料有限公司 一种锂二次电池防过充电解液及其锂二次电池
CN107706455A (zh) * 2017-09-20 2018-02-16 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种兼顾高低温性能的高电压倍率电解液及使用该电解液的锂离子电池
CN107799820A (zh) * 2017-10-24 2018-03-13 广州天赐高新材料股份有限公司 锂二次电池电解液及其锂二次电池

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090325076A1 (en) * 2008-06-30 2009-12-31 Tooru Matsui Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte secondary battery
CN101714657A (zh) * 2009-11-30 2010-05-26 东莞市杉杉电池材料有限公司 一种新型多功能锂离子电池电解液
CN103460496A (zh) * 2011-03-31 2013-12-18 大金工业株式会社 锂离子二次电池和锂离子二次电池用非水电解液
US20130040185A1 (en) * 2011-08-08 2013-02-14 Hironari Takase Separator for rechargeable lithium battery, and electrode structure and rechargeable lithium battery including the same
CN102306838A (zh) * 2011-08-17 2012-01-04 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其制成的电池
CN104335409A (zh) * 2012-06-06 2015-02-04 旭硝子株式会社 二次电池用非水电解液和锂离子二次电池
CN103401020A (zh) * 2013-08-08 2013-11-20 东莞市杉杉电池材料有限公司 一种高电压锂离子电池电解液
CN103456993A (zh) * 2013-09-30 2013-12-18 东莞市杉杉电池材料有限公司 一种高电压锂离子电池电解液
CN105609877A (zh) * 2016-02-03 2016-05-25 东莞市凯欣电池材料有限公司 一种高电压锂离子电池电解液及一种高电压锂离子电池
CN106252716A (zh) * 2016-10-17 2016-12-21 东莞市凯欣电池材料有限公司 一种安全型锂离子动力电池电解液及锂离子动力电池
CN106450461A (zh) * 2016-12-14 2017-02-22 东莞市凯欣电池材料有限公司 一种锂二次电池防过充电解液及其锂二次电池
CN107706455A (zh) * 2017-09-20 2018-02-16 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种兼顾高低温性能的高电压倍率电解液及使用该电解液的锂离子电池
CN107799820A (zh) * 2017-10-24 2018-03-13 广州天赐高新材料股份有限公司 锂二次电池电解液及其锂二次电池

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110010970A (zh) * 2019-04-24 2019-07-12 杉杉新材料（衢州）有限公司 一种高压实磷酸铁锂锂离子电池非水电解液及锂离子电池
CN112242563A (zh) * 2019-07-18 2021-01-19 杉杉新材料（衢州）有限公司 一种高压实高电压钴酸锂锂离子电池电解液及锂离子电池
CN114175320A (zh) * 2019-07-24 2022-03-11 帅福得电池有限公司 包含锂阳极的电化学电池的电解质组合物
CN112531207A (zh) * 2019-09-17 2021-03-19 杉杉新材料（衢州）有限公司 高电压锂离子电池用电解液及含该电解液的锂离子电池
CN111180796A (zh) * 2020-01-07 2020-05-19 乳源东阳光磁性材料有限公司 一种非水电解液及其制备方法和在锂离子电池中的应用
CN111180796B (zh) * 2020-01-07 2021-05-04 乳源东阳光磁性材料有限公司 一种非水电解液及其制备方法和在锂离子电池中的应用
CN113764728A (zh) * 2020-06-01 2021-12-07 比亚迪股份有限公司 电解液以及锂金属电池
CN113764728B (zh) * 2020-06-01 2023-11-14 比亚迪股份有限公司 电解液以及锂金属电池
CN114447425A (zh) * 2020-11-06 2022-05-06 三明市海斯福化工有限责任公司 一种非水电解液及电池
CN114927764A (zh) * 2021-02-11 2022-08-19 通用汽车环球科技运作有限责任公司 锂离子电池组电解质和包含该电解质的电化学电池
CN114520369A (zh) * 2022-02-18 2022-05-20 湖北亿纬动力有限公司 一种高压体系的电解液及制备方法和含有其的锂离子电池
CN116864807A (zh) * 2023-08-01 2023-10-10 新亚杉杉新材料科技(衢州)有限公司 一种钴酸锂高电压锂离子电池非水电解液及锂离子电池

Also Published As

Publication number Publication date
CN109148960B (zh) 2020-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109148960A (zh) 一种锂离子电池用非水电解液及使用该电解液的锂离子电池
CN109687022B (zh) 一种含氟溶剂和吡啶类添加剂的电解液及使用该电解液的锂离子电池
CN101373849B (zh) 电解质、电池和形成钝化层的方法
CN109546219A (zh) 一种锂离子电池电解液及使用该电解液的锂离子电池
CN103594729B (zh) 一种用于锂离子电池的电解液
CN104269576B (zh) 一种电解液及使用该电解液的锂离子电池
CN102569885B (zh) 锂离子电池用非水电解液及锂离子二次电池
CN107293792A (zh) 一种非水电解液及高镍三元正极材料电池
CN109244529A (zh) 一种锂离子电池用高电压电解液以及使用该电解液的锂离子电池
CN104051786A (zh) 一种电解液及其制备方法以及一种高电压锂离子电池
CN104466250A (zh) 一种高电压锂离子电池电解液
CN105428719A (zh) 高电压宽温锂离子电池电解液及其制备方法及应用
CN102569890A (zh) 一种锂离子二次电池及其电解液
CN104009255B (zh) 一种非水电解液及其制备方法以及一种锂离子电池
CN109346771A (zh) 一种锂离子电池用高电压电解液以及锂离子电池
CN105633460B (zh) 锂离子二次电池电解液及锂离子二次电池
CN104934638A (zh) 一种锂离子电池用高电压电解液
CN103985904A (zh) 改善电池高温性能的锂离子电池非水电解液
CN105390742A (zh) 高电压锂离子电池电解液及其制备方法及应用
CN111129587B (zh) 一种锂离子电池用非水电解液及其锂离子电池
CN109361017A (zh) 一种复合型锂离子电池电解液及包含该电解液的锂离子电池
CN105895958A (zh) 一种电解液及锂离子电池
CN111029656A (zh) 一种锂离子电池非水电解液及其锂离子电池
CN113054251B (zh) 一种适用于高电压体系锂离子电池的电解液及锂离子电池
CN107171022A (zh) 一种锂离子电解液及其锂离子电池

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: No.62 Huayin North Road, Kecheng District, Quzhou City, Zhejiang Province

Patentee after: New Asia Shanshan New Material Technology (Quzhou) Co.,Ltd.

Address before: No.62 Huayin North Road, Kecheng District, Quzhou City, Zhejiang Province

Patentee before: SHANSHAN ADVANCED MATERIALS (QUZHOU) Co.,Ltd.