CN109786839A - 一种锂离子电池电解液及其添加剂 - Google Patents

一种锂离子电池电解液及其添加剂 Download PDF

Info

Publication number
CN109786839A
CN109786839A CN201910235489.3A CN201910235489A CN109786839A CN 109786839 A CN109786839 A CN 109786839A CN 201910235489 A CN201910235489 A CN 201910235489A CN 109786839 A CN109786839 A CN 109786839A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lithium
ion battery
additive
solvent
derivative
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.)
Pending
Application number
CN201910235489.3A
Other languages
English (en)
Inventor
郭营军
郭连晓
孙春胜
张和平
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.)
Huzhou Kunlun Power Battery Material Co Ltd
Original Assignee
Huzhou Kunlun Power Battery Material 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 Huzhou Kunlun Power Battery Material Co Ltd filed Critical Huzhou Kunlun Power Battery Material Co Ltd
Priority to CN201910235489.3A priority Critical patent/CN109786839A/zh
Publication of CN109786839A publication Critical patent/CN109786839A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池电解液，包括溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂的组分中包含2、4、6‑三甲氧基环硼氧烷及其衍生物，添加剂中的2、4、6‑三甲氧基环硼氧烷及其衍生物占电解液质量百分比的0.5％‑5％。本发明通过向锂离子电池电解液中加入含有2、4、6‑三甲氧基环硼氧烷及其衍生物的添加剂，有效降低了锂离子电池的内阻，显著增加了锂离子电池容量保持率，提高了锂离子电池的循环性能。

Description

一种锂离子电池电解液及其添加剂
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是一种生产锂离子电池使用的电解液及其添加剂。
背景技术
由于锂离子电池相比于其他二次充电电池具有优异的能量密度、较长的循环寿命和较高的电压等优点，已被广泛应用于便携式电子设备(如手机、电脑等)和动力设备(如电动汽车等)。锂离子电池使用寿命应用于电子设备已经足够，但是应用于电动汽车或电网储能方面显得捉襟见肘，主要表现在容量保持率低和电池阻抗较大，所以锂离子电池的循环寿命仍有待提高。
锂离子电池主要由正极、负极、电解液、隔膜和外壳五部分组成。其正极活性物质多采用含锂离子的过渡金属氧化物，起到提供锂离子的作用，是锂离子电池能量密度的基础，按结构分类可分为层状结构(如钴酸锂等)、尖晶石结构(如锰酸锂等)和橄榄石结构(如磷酸铁锂等)。其负极活性物质以碳材料为主，如天然石墨、人造石墨等，此外，硅基材料和金属或合金类也可以作为负极材料，起到可逆存储锂离子的作用，充电时可嵌入锂离子，放电时脱出锂离子。
电解液也是锂离子电池的重要组成部分之一，在电池内部起到传输离子的作用，电解液的性能在很大程度上影响锂离子电池的性能。非水锂离子电池电解液由碳酸酯类有机溶剂、锂盐和添加剂组成。常用的有机溶剂有环状碳酸酯(如碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸亚乙酯等)、链状碳酸酯(如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯等)、环状酯类(如γ-丁内酯等)和链状酯类(如乙酸甲酯等)。锂盐作为电解液的关键组分，常用的有LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiN(CF3SO2)2等，其中商业化最成熟的锂盐是LiPF6，其稳定性及溶解性等综合性能优于其他锂盐。电解液添加剂是用来改善电池性能最常用的手段，如VC、LiBOB作为成膜添加剂改善电池高温性能，CHB、BP该改善电池安全性能等。
目前，常规电解液添加剂的加入都会导致锂电池内阻升高，随着电池性能要求的越来越高，降低内阻便成为提高电池性能的有效手段之一。鉴于此，为了够改善锂离子电池的循环寿命，有效降低内阻，寻找一种合适的锂离子电池的电解液及其添加剂是一种简洁高效的方式。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种锂离子电池用电解液及其添加剂，以降低电池内阻，增加锂离子电池容量保持率，提高电池的循环寿命。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种锂离子电池电解液，包括溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂的组分中包含2、4、6-三甲氧基环硼氧烷及其衍生物，2、4、6-三甲氧基环硼氧烷及其衍生物的化学结构式如下：
式中，n1、n2、n3为0、1、2、3。
上述一种锂离子电池电解液，所述添加剂中的2、4、6-三甲氧基环硼氧烷及其衍生物占电解液质量百分比的0.5％-5％。
上述一种锂离子电池电解液，所述溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、γ-丁内酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸丙酯、四氢呋喃中的一种或几种的组合。
一种锂离子电池电解液用添加剂，所述添加剂的组分中包含2、4、6-三甲氧基环硼氧烷及其衍生物，2、4、6-三甲氧基环硼氧烷及其衍生物的化学结构式如下：
式中，n1、n2、n3为0、1、2、3。
由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
本发明通过向锂离子电池电解液中加入含有2、4、6-三甲氧基环硼氧烷及其衍生物的添加剂，有效降低了锂离子电池的内阻，显著增加了锂离子电池容量保持率，提高了锂离子电池的循环性能。
具体实施方式
一种锂离子电池电解液，包括溶剂、锂盐和添加剂，锂盐的主要成分为LiPF6。
由于LiPF6作为锂盐的电解液易分解，如公式(1)所示。其中LiF参与形成SEI膜，PF5继续分解为HF，如公式(2)所示，HF作为电解液杂质对电解液自身的稳定性和电池性能影响很大，主要表现在：催化锂盐(如LiPF6)水解，从而加速电解液的变质；催化有机溶剂聚合，从而增加了电解液粘度、降低了电解液导电率；HF杂质还会消耗电解液中的锂离子，并生成LiF，如公式(3)所示，当负极表面的SEI膜中LiF含量较多时，会导致电池内阻增大；腐蚀SEI膜，导致循环过程中SEI膜不稳定，失去保护负极的作用，最终导致容量衰减。
LiPF6——LiF+PF5 (1)
PF5+H2O——HF+X (2)
HF+Li+e-——LiF+1/2H2 (3)
如果能够捕获HF，消除电解液中的HF，便可以提高锂离子电池的循环性能。基于此原理，本发明提供一种添加剂，其组分中包含2、4、6-三甲氧基环硼氧烷及其衍生物，添加剂中的2、4、6-三甲氧基环硼氧烷及其衍生物占电解液质量百分比的0.5％-5％。
2、4、6-三甲氧基环硼氧烷及其衍生物(TMOBX)的化学结构式如下：
式中，n1、n2、n3为0、1、2、3。
本发明中的溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、γ-丁内酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸丙酯、四氢呋喃中的一种或几种的组合。
下面将结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明。以下各实施例和对比例中的百分比是指相应物质在电解液中的质量百分比。
实施例1
一种锂离子电池电解液，包括1mol/L LiPF6、溶剂和添加剂。
溶剂为1:1:1的EC：DMC：PC的混合物。
添加剂包括总质量分数为2％的碳酸亚乙烯酯(VC)和0.5％的TMOBX。
通过搅拌、涂布、卷绕等前工序处理得到除水分的待注液电芯，其中正极为钴酸锂(LiCoO2)，负极为石墨。将电解液浇注于其中制备成锂离子电池。
实施例2
一种锂离子电池电解液，包括1mol/L LiPF6、溶剂和添加剂。
溶剂为1:1:1的EC：DMC：PC的混合物。
添加剂包括总质量分数为2％的碳酸亚乙烯酯(VC)和1％的TMOBX。
通过搅拌、涂布、卷绕等前工序处理得到除水分的待注液电芯，其中正极为钴酸锂(LiCoO2)，负极为石墨。将电解液浇注于其中制备成锂离子电池。
实施例3
一种锂离子电池电解液，包括1mol/L LiPF6、溶剂和添加剂。
溶剂为1:1:1的EC：DMC：PC的混合物。
添加剂包括总质量分数为2％的碳酸亚乙烯酯(VC)和3％的TMOBX。
通过搅拌、涂布、卷绕等前工序处理得到除水分的待注液电芯，其中正极为钴酸锂(LiCoO2)，负极为石墨。将电解液浇注于其中制备成锂离子电池。
实施例4
一种锂离子电池电解液，包括1mol/L LiPF6、溶剂和添加剂。
溶剂为1:1:1的EC：DMC：PC的混合物。
添加剂包括总质量分数为2％的碳酸亚乙烯酯(VC)和5％的TMOBX。
通过搅拌、涂布、卷绕等前工序处理得到除水分的待注液电芯，其中正极为钴酸锂(LiCoO2)，负极为石墨。将电解液浇注于其中制备成锂离子电池。
对比例1
一种锂离子电池电解液，包括1mol/L LiPF6、溶剂和添加剂。
溶剂为1:1:1的EC：DMC：PC的混合物。
添加剂包括总质量分数为2％的碳酸亚乙烯酯(VC)。
通过搅拌、涂布、卷绕等前工序处理得到除水分的待注液电芯，其中正极为钴酸锂(LiCoO2)，负极为石墨。将电解液浇注于其中制备成锂离子电池。
实施例5
一种锂离子电池电解液，包括1mol/L LiPF6、溶剂和添加剂。
溶剂为1:1:1的EC：DMC：PC的混合物。
添加剂包括总质量分数为2％的碳酸亚乙烯酯(VC)和0.5％的TMOBX。
通过搅拌、涂布、卷绕等前工序处理得到除水分的待注液电芯，其中正极为磷酸铁锂(LiFePO4)，负极为石墨。将电解液浇注于其中制备成锂离子电池。
实施例6
一种锂离子电池电解液，包括1mol/L LiPF6、溶剂和添加剂。
溶剂为1:1:1的EC：DMC：PC的混合物。
添加剂包括总质量分数为2％的碳酸亚乙烯酯(VC)和1％的TMOBX。
通过搅拌、涂布、卷绕等前工序处理得到除水分的待注液电芯，其中正极为磷酸铁锂(LiFePO4)，负极为石墨。将电解液浇注于其中制备成锂离子电池。
实施例7
一种锂离子电池电解液，包括1mol/L LiPF6、溶剂和添加剂。
溶剂为1:1:1的EC：DMC：PC的混合物。
添加剂包括总质量分数为2％的碳酸亚乙烯酯(VC)和3％的TMOBX。
通过搅拌、涂布、卷绕等前工序处理得到除水分的待注液电芯，其中正极为磷酸铁锂(LiFePO4)，负极为石墨。将电解液浇注于其中制备成锂离子电池。
实施例8
一种锂离子电池电解液，包括1mol/L LiPF6、溶剂和添加剂。
溶剂为1:1:1的EC：DMC：PC的混合物。
添加剂包括总质量分数为2％的碳酸亚乙烯酯(VC)和5％的TMOBX。
通过搅拌、涂布、卷绕等前工序处理得到除水分的待注液电芯，其中正极为磷酸铁锂(LiFePO4)，负极为石墨。将电解液浇注于其中制备成锂离子电池。
对比例2
一种锂离子电池电解液，包括1mol/L LiPF6、溶剂和添加剂。
溶剂为1:1:1的EC：DMC：PC的混合物。
添加剂包括总质量分数为2％的碳酸亚乙烯酯(VC)。
通过搅拌、涂布、卷绕等前工序处理得到除水分的待注液电芯，其中正极为磷酸铁锂(LiFePO4)，负极为石墨。将电解液浇注于其中制备成锂离子电池。
实施例9
一种锂离子电池电解液，包括1mol/L LiPF6、溶剂和添加剂。
溶剂为1:1:1的EC：DMC：PC的混合物。
添加剂包括总质量分数为2％的碳酸亚乙烯酯(VC)和0.5％的TMOBX。
通过搅拌、涂布、卷绕等前工序处理得到除水分的待注液电芯，其中正极为三元材料(NCM523)，负极为石墨。将电解液浇注于其中制备成锂离子电池。
实施例10
一种锂离子电池电解液，包括1mol/L LiPF6、溶剂和添加剂。
溶剂为1:1:1的EC：DMC：PC的混合物。
添加剂包括总质量分数为2％的碳酸亚乙烯酯(VC)和1％的TMOBX。
通过搅拌、涂布、卷绕等前工序处理得到除水分的待注液电芯，其中正极为三元材料(NCM523)，负极为石墨。将电解液浇注于其中制备成锂离子电池。
实施例11
一种锂离子电池电解液，包括1mol/L LiPF6、溶剂和添加剂。
溶剂为1:1:1的EC：DMC：PC的混合物。
添加剂包括总质量分数为2％的碳酸亚乙烯酯(VC)和3％的TMOBX。
通过搅拌、涂布、卷绕等前工序处理得到除水分的待注液电芯，其中正极为三元材料(NCM523)，负极为石墨。将电解液浇注于其中制备成锂离子电池。
实施例12
一种锂离子电池电解液，包括1mol/L LiPF6、溶剂和添加剂。
溶剂为1:1:1的EC：DMC：PC的混合物。
添加剂包括总质量分数为2％的碳酸亚乙烯酯(VC)和5％的TMOBX。
通过搅拌、涂布、卷绕等前工序处理得到除水分的待注液电芯，其中正极为三元材料(NCM523)，负极为石墨。将电解液浇注于其中制备成锂离子电池。
对比例3
一种锂离子电池电解液，包括1mol/L LiPF6、溶剂和添加剂。
溶剂为1:1:1的EC：DMC：PC的混合物。
添加剂包括总质量分数为2％的碳酸亚乙烯酯(VC)。
通过搅拌、涂布、卷绕等前工序处理得到除水分的待注液电芯，其中正极为三元材料(NCM523)，负极为石墨。将电解液浇注于其中制备成锂离子电池。
实验1
对上述实施例和对比例制备的锂离子电池进行容量保持率的测试，测试结果如表1所示。
表1
从表1中可以看出，使用本发明制备的锂离子电池电芯的容量保持率明显优于对比例制备的电池，显著提高了锂离子电池的循环性能。
实验2
对上述实施例和对比例制备的锂离子电池进行电芯内阻的测试，测试结果如表2所示。
表2
编号 内阻
对比例1 32.2
实施例1 27.4
实施例2 27.6
实施例3 27.4
实施例4 26.9
对比例2 56.3
实施例5 49.9
实施例6 49.7
实施例7 49.6
实施例8 49.4
对比例3 36.8
实施例9 30.8
实施例10 29.9
实施例11 29.4
实施例12 29.3
表2所得数据为25□下化成后测得的内阻。由表2可以看出，使用本发明制备的锂离子电池电芯的内阻明显低于对比组的电池内阻，大大降低了锂离子电池的内阻。

Claims (4)

1.一种锂离子电池电解液，包括溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于，所述添加剂的组分中包含2、4、6-三甲氧基环硼氧烷及其衍生物，2、4、6-三甲氧基环硼氧烷及其衍生物的化学结构式如下：
式中，n1、n2、n3为0、1、2、3。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电解液，其特征在于，所述添加剂中的2、4、6-三甲氧基环硼氧烷及其衍生物占电解液质量百分比的0.5％-5％。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电解液，其特征在于，所述溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、γ-丁内酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸丙酯、四氢呋喃中的一种或几种的组合。
4.一种锂离子电池电解液用添加剂，其特征在于，所述添加剂的组分中包含2、4、6-三甲氧基环硼氧烷及其衍生物，2、4、6-三甲氧基环硼氧烷及其衍生物的化学结构式如下：
式中，n1、n2、n3为0、1、2、3。
CN201910235489.3A 2019-03-27 2019-03-27 一种锂离子电池电解液及其添加剂 Pending CN109786839A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910235489.3A CN109786839A (zh) 2019-03-27 2019-03-27 一种锂离子电池电解液及其添加剂

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910235489.3A CN109786839A (zh) 2019-03-27 2019-03-27 一种锂离子电池电解液及其添加剂

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109786839A true CN109786839A (zh) 2019-05-21

Family

ID=66490638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910235489.3A Pending CN109786839A (zh) 2019-03-27 2019-03-27 一种锂离子电池电解液及其添加剂

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109786839A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111883830A (zh) * 2020-07-24 2020-11-03 香河昆仑化学制品有限公司 一种锂离子电池电解液以及电池负极和电化学储能器件
CN112803069A (zh) * 2020-12-30 2021-05-14 珠海冠宇电池股份有限公司 一种锂离子电池用非水电解液及包括该非水电解液的锂离子电池
CN113851712A (zh) * 2021-08-26 2021-12-28 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种高电压锂离子电池电解液和锂离子电池
CN114430065A (zh) * 2020-10-13 2022-05-03 中国石油化工股份有限公司 一种锂离子电池电解液及使用该电解液的锂离子电池

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5891592A (en) * 1997-01-31 1999-04-06 Nec Moli Energy (Canada) Limited Additives for improving cycle life of non-aqueous rechargeable lithium batteries
CN1409430A (zh) * 2001-09-20 2003-04-09 丰田自动车株式会社 非水电解质二次电池
CN101278433A (zh) * 2005-10-05 2008-10-01 麦德托尼克公司 锂离子电池
CN107251307A (zh) * 2014-12-18 2017-10-13 索尔维公司 包含氟化碳酸盐的电解质组合物以及包含其的电池

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5891592A (en) * 1997-01-31 1999-04-06 Nec Moli Energy (Canada) Limited Additives for improving cycle life of non-aqueous rechargeable lithium batteries
CN1409430A (zh) * 2001-09-20 2003-04-09 丰田自动车株式会社 非水电解质二次电池
CN101278433A (zh) * 2005-10-05 2008-10-01 麦德托尼克公司 锂离子电池
CN107251307A (zh) * 2014-12-18 2017-10-13 索尔维公司 包含氟化碳酸盐的电解质组合物以及包含其的电池

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111883830A (zh) * 2020-07-24 2020-11-03 香河昆仑化学制品有限公司 一种锂离子电池电解液以及电池负极和电化学储能器件
CN111883830B (zh) * 2020-07-24 2023-05-12 香河昆仑新能源材料股份有限公司 一种锂离子电池电解液以及电池负极和电化学储能器件
CN114430065A (zh) * 2020-10-13 2022-05-03 中国石油化工股份有限公司 一种锂离子电池电解液及使用该电解液的锂离子电池
CN112803069A (zh) * 2020-12-30 2021-05-14 珠海冠宇电池股份有限公司 一种锂离子电池用非水电解液及包括该非水电解液的锂离子电池
CN113851712A (zh) * 2021-08-26 2021-12-28 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种高电压锂离子电池电解液和锂离子电池

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110336078B (zh) 一种硅基负极电解液及锂离子动力电池
CN106159325B (zh) 一种锂离子电池用低温电解液及低温锂离子电池
CN106450438A (zh) 一种锂离子电池电解液及使用该电解液的锂离子电池
CN111628218A (zh) 一种锂离子电池及其制备方法
CN109786839A (zh) 一种锂离子电池电解液及其添加剂
CN107069093B (zh) 一种用于锂硫电池的高浓度酯类电解液
CN102637903A (zh) 一种锂离子电池的化成方法
CN102394314A (zh) 一种锂离子电池电解液及锂离子二次电池
CN102760906B (zh) 一种电解液添加剂、含有该添加剂的电解液及锂离子电池
CN105336984A (zh) 锂离子电池及其电解液
CN104022310A (zh) 锂离子二次电池及含有该电解液的锂离子电池
CN111200164A (zh) 一种锂离子电池电解液及锂离子电池
CN108666620A (zh) 一种高电压锂离子电池的非水电解液
CN108270034A (zh) 一种锂离子电池电解液
CN108258317A (zh) 一种锂硫电池
CN105609876B (zh) 一种噻吩酯类化合物电解液添加剂以及含该电解液添加剂的高电压电解液
US20200136183A1 (en) Electrolyte and lithium ion battery
CN105119017A (zh) 一种高电压锂离子二次电池用非水电解质溶液及一种高电压锂二次电池
CN113809401A (zh) 锂离子电池非水电解液及其应用
CN104409771A (zh) 一种含有腈乙基氢氟醚的电解液及一种锂二次电池
CN114520370A (zh) 一种锂离子电池电解液及锂离子电池
CN110649317B (zh) 硅基锂离子电池电解液和锂离子二次电池
CN103178298A (zh) 提高锂离子电池高电压性能的电解液
CN108400382A (zh) 电解液及二次电池
CN113764731A (zh) 二恶唑酮类化合物于电池电解液中的应用

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190521