CN112615053B - 电解液添加剂、电解液及锂离子二次电池 - Google Patents
电解液添加剂、电解液及锂离子二次电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112615053B CN112615053B CN202011509558.4A CN202011509558A CN112615053B CN 112615053 B CN112615053 B CN 112615053B CN 202011509558 A CN202011509558 A CN 202011509558A CN 112615053 B CN112615053 B CN 112615053B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrolyte
- additive
- lithium
- carbonate
- secondary battery
- 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.)
- Active
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
- H01M10/0567—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
- 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
-
- 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
本发明涉及一种电解液添加剂、电解液及锂离子二次电池。所述电解液添加剂的组成包括具有如下结构特征的化合物。该电解液添加剂能够在电极活性材料表面形成一层薄且均匀的钝化保护膜,应用于电解液时,能够提高电池在高温环境下使用时的循环特性和储存性能,且高温下内阻低,放电负载特性优异,可以进行高速率放电。同时,此类添加剂参与所形成的界面膜阻抗能够抑制高温下LiPF6分解,缓解PF5与溶剂反应造成高温下循环产气,可进一步提升电池高温性能。此外,该添加剂能够适配多种电极材料,具有广泛的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域,特别是涉及电解液添加剂、电解液及锂离子二次电池。
背景技术
为应对大型储能领域、电动汽车及便携式电子设备的迅猛发展,开发高效、安全、高体积和能量密度的新型电池势在必行,在目前所有已商业化储能器件中,锂离子二次电池因具有能量密度高、功率密度大、循环寿命长、无记忆效应、绿色环保等特点而备受关注。锂离子电池在手机、充电宝及动力电池设备等的正常运行上发挥了巨大的作用,在锂离子电池应用范围扩大的同时,人们也在追求综合性能更优的电池。锂离子电池使用范围不仅受到工作温度所限,还受地域限制,一些EV/HEV动力电池可能要长期在高温环境中工作,甚至一些航空航天及军工设备的电池需在超高温度下运行。三元正极材料NCM体系由于高能量密度和功率密度已被广泛应用于锂离子电池,但高温下该材料的不稳定性限制了其发展。此外,传统的LiPF6基电解液不能在高温下稳定运行,因而研究适配的高温电解液一直是电解液开发关注的热点。
三元NCM材料在高温下易发生过渡金属的溶出、Li+/Ni2+阳离子混排及活性锂损失,反映在电化学性能上是阻抗的不断增加及容量的衰减。传统电解液中的锂盐LiPF6在55℃以上的环境中会发生严重分解,分解生成的PF5、HF等,不但腐蚀铝集流体,而且易与电极材料发生反应,引起电池容量衰减,因此不适用于高温环境(大于55℃)。性能优异的界面膜是提高锂离子电池高温性能的关键。在高温下稳定的界面膜能够有效保护电极材料,防止过渡金属的溶出、锂损失及Li+/Ni2+阳离子混排。电解液的化学组分决定着电极材料表面固体电解质界面膜性质。基于以上问题,研发出能够在高温环境中正常运行且不牺牲电池性能的锂离子电池电解液显得尤为迫切。
有方法公开了数种环状磷酸酯化合物电解液可降低新鲜锂离子电池的直流阻抗和循环后电池的直流阻抗。另有方法公开了数种含有不饱和键的环状磷酸酯化合物的电解液,可以抑制电池产气、提升高镍三元电池的高温储存性能,并提升电池的循环稳定性。类似新的电解液的开发,在一定程度上改善了锂二次电池的在高电压下低阻抗性能。但截至目前商业化的锂离子电池的相关性能仍不足以满足人们的需求,新能源汽车替代传统能源汽车仍需不断研发含有新添加剂的电解液来不断提高电池性能。
发明内容
基于此,有必要提供一种电解液添加剂。该电解液添加剂能够在电极活性材料表面形成一层薄且均匀的钝化保护膜,有效地能够解决电解液在高温环境下界面膜稳定和阻抗问题,提高循环性能和安全性能。
具体技术方案如下:
一种电解液添加剂,其组成包括具有如下结构特征的化合物:
其中,R1、R3分别独立地选自:C2~C6亚烷基;且R1、R3各自独立地被至少一个R0取代或未取代,R0选自:-H、卤素基或C1~C3烷基;
R2选自:C1~C4亚烷基;
Y分别独立地选自:硫或氧。
在其中一个实施例中,R1、R3分别独立的选自C2~C3亚烷基。
在其中一个实施例中,R0选自-H、-F或-Cl。
在其中一个实施例中,R2选自:C2~C3亚烷基。
在其中一个实施例中,Y为氧。
本发明还提供一种电解液,包括非水溶剂、锂盐以及所述电解液添加剂。
在其中一个实施例中,所述电解液中,所述电解液添加剂的质量百分比为0.01%~10%。
在其中一个实施例中,所述电解液还包括第二添加剂,所述第二添加剂选自二氟磷酸锂、二氟草酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、1,3-丙烷磺酸内酯、三烯丙基异氰脲酸酯、甲烷二磺酸亚甲酯、硫酸乙烯酯、三烯丙基磷酸酯、三丙炔基磷酸酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯和含有碳碳不饱和双键的环状碳酸酯化合物中的至少一种。
在其中一个实施例中,所述非水溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸亚乙烯酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸二甲酯、亚硫酸二乙酯、二甲亚砜、环丁砜和二甲基砜中的至少一种。
本发明还提供一种锂离子二次电池,包括正极、负极、隔膜以及所述的电解液。
与现有技术相比较,本发明具有如下有益效果:
本发明通过对添加剂进行化学结构设计,采用环状含磷化合物,能够与电极的活性材料更为快速的反应钝化形成稳定的保护膜,应用于电解液时,能够提高电池在高温环境下使用时的循环特性和储存性能,且高温下内阻低,放电负载特性优异,可以进行高速率放电。同时,此类添加剂参与所形成的界面膜阻抗能够抑制高温下LiPF6分解,缓解PF5与溶剂反应造成高温下循环产气,可进一步提升电池高温性能。此外,该添加剂能够适配多种电极材料,具有广泛的应用价值。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的电解液添加剂、电解液及锂离子二次电池作进一步详细的说明。本发明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方式。相反地,提供这些实施方式的目的是使对本发明公开内容理解更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。
术语“烷基”是指包含伯(正)碳原子、或仲碳原子、或叔碳原子、或季碳原子、或其组合的饱和烃。包含该术语的短语,例如,“C1~C3烷基”是指包含1~3个碳原子的烷基,每次出现时,可以互相独立地为C1烷基、C2烷基、C3烷基。合适的实例包括但不限于:甲基(Me、-CH3)、乙基(Et、-CH2CH3)、1-丙基(n-Pr、n-丙基、-CH2CH2CH3)、2-丙基(i-Pr、i-丙基、-CH(CH3)2)。
“亚烷基”是指在烷基的基础上除去一个氢原子衍生形成具有两个单价基团中心的烃基,其可以是饱和的支链烷基或饱和的直链烷基。例如,“C2~C6亚烷基”是指烷基部分包含2~6个碳原子,每次出现时,可以互相独立地为C2亚烷基、C3亚烷基、C4亚烷基、C5亚烷基、C6亚烷基。合适的实例包括但不限于:亚甲基(-CH2-)、1,1-乙基(-CH(CH3)-)、1,2-乙基(-CH2CH2-)、1,1-丙基(-CH(CH2CH3)-)、1,2-丙基(-CH2CH(CH3)-)、1,3-丙基(-CH2CH2CH2-)和1,4-丁基(-CH2CH2CH2CH2-)。
“芳基”是指在芳香环化合物的基础上除去一个氢原子衍生的芳族烃基,可以为单环芳基、或稠环芳基、或多环芳基,对于多环的环种,至少一个是芳族环系。例如,“C6~C26芳基”是指包含6~26个碳原子的芳基,每次出现时,可以互相独立地为C6芳基、C10芳基、C14芳基、C18芳基、C20芳基。合适的实例包括但不限于:苯、联苯、萘、蒽、菲、二萘嵌苯、三亚苯及其衍生物。
“亚芳基”是指在芳基的基础上除去一个氢原子衍生形成具有两个单价基团中心的芳基。
本发明提供一种电解液添加剂,其组成包括具有如下结构特征的化合物:
其中,R1、R3分别独立地选自:C2~C6亚烷基;且R1、R3各自独立地被至少一个R0取代或未取代,R0选自:-H、卤素基或C1~C3烷基;
R2选自:C1~C4亚烷基;
Y分别独立地选自:硫或氧。
本发明通过对添加剂进行化学结构设计,采用环状含磷化合物,能够与电极的活性材料更为快速的反应钝化形成稳定的保护膜,应用于电解液时,能够提高电池在高温环境下使用时的循环特性和储存性能,且高温下内阻低,放电负载特性优异,可以进行高速率放电。同时,此类添加剂参与所形成的界面膜阻抗能够抑制高温下LiPF6分解,缓解PF5与溶剂反应造成高温下循环产气,可进一步提升电池高温性能。此外,该添加剂能够适配多种电极材料,具有广泛的应用价值。
在其中一个示例中,R1、R3相同。
在其中一个示例中,R1、R3分别独立的选自C2~C3亚烷基。更进一步地,R1为亚乙基,R3为亚乙基。更进一步地,R1为亚丙基,R3为亚丙基。
在其中一个示例中,R0选自-H、-F或-Cl。进一步地,R0选自-H或-F。
在其中一个示例中,R2选自:C2~C3亚烷基。进一步地,R2选自亚乙基。
在其中一个示例中,Y为氧。
具体地,上述电解液添加剂的组成包括如下化合物中的一种:
本发明还提供一种电解液,包括非水溶剂、锂盐以及上述的电解液添加剂。可以理解地,该电解液为非水电解液。
在其中一个示例中,电解液中,电解液添加剂的质量百分比为0.01%~10%。具体地,所述电解液中,所述电解液添加剂的质量百分比包括但不限于如下数值:0.01%、0.05%、0.08%、0.1%、0.12%、0.15%、0.2%、0.25%、0.3%、0.35%、0.4%、0.45%、0.5%、0.55%、0.6%、0.7%、0.8%、1%、1.2%、1.5%、2%、3%、5%、8%、10%。
在其中一个示例中,电解液还包括第二添加剂,其选自二氟磷酸锂、二氟草酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、1,3-丙烷磺酸内酯、三烯丙基异氰脲酸酯、甲烷二磺酸亚甲酯、硫酸乙烯酯、三烯丙基磷酸酯、三丙炔基磷酸酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯和含有碳碳不饱和双键的环状碳酸酯化合物中的至少一种。其中,含有碳碳不饱和双键的环状碳酸酯化合物可以选自:碳酸亚乙烯酯,碳酸乙烯亚乙酯。
具体地,第二添加剂为碳酸亚乙烯酯和1,3-丙烷磺酸内酯。更为具体地,碳酸亚乙烯酯和1,3-丙烷磺酸内酯的质量比为1:1.5~2.5。
在其中一个示例中,电解液中第二添加剂的质量百分比为0.01%~20%。具体地,电解液中第二添加剂的质量百分比包括但不限于如下数值:0.01%、0.05%、0.1%、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、5%、10%、15%、20%。
在其中一个示例中,非水溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸亚乙烯酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸二甲酯、亚硫酸二乙酯、二甲亚砜、环丁砜和二甲基砜中的至少一种。具体地,非水溶剂可以为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯的组合,质量比例可以为1:1~3:1~3;或环状氟代碳酸乙烯酯(FEC)和碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)的组合,质量比例可以为1:1~3:1~3。
在其中一个示例中,电解液中非水溶剂的质量百分比为67~91%。具体地,电解液中非水溶剂的质量百分比包括但不限于如下数值:67%、70%、75%、78%、79%、80%、81%、81.5%、82%、83%、85%、88%、91%。
在其中一个示例中,锂盐选自六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂和双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂中的至少一种。
在其中一个示例中,电解液中锂盐的质量百分比为8%~18%。具体地,电解液中锂盐的质量百分比包括但不限于如下数值:8%、10%、11%、12%、12.5%、13%、14%、16%、18%。
本发明还提供一种锂离子二次电池,包括正极、负极、隔膜以及如上所述的电解液。
在其中一个示例中,正极的活性物质选自钴酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂、镍钴锰酸铝、富锂锰基固溶体和高镍三元材料LiNi1-m-n-pComMnnAlpO2中的至少一种,其中,0≤m≤1,0≤n≤1,0≤p≤1且0≤m+n+p≤1。
如下为具体的实施例,如无特别说明,实施例中采用的原料均为市售获得。
实施例1
本实施例提供一种锂二次电池,其制备过程如下:
(1)锂二次电池的正极片的制备
将正极活性材料镍钴锰酸锂(LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2)、导电剂Super-P、粘接剂PVDF按质量比96:2.0:2.0溶于溶剂N-甲基吡咯烷酮中混合均匀制成正极浆料,之后将正极浆料均匀涂布在集流体铝箔上,涂布量为0.018g/cm2,随后在85℃下烘干后进行冷压、切边、裁片、分条,之后在85℃真空条件下干燥4h,焊接极耳,制成满足要求的锂二次电池的正极片。
(2)锂二次电池的负极片的制备
将负极活性材料石墨、导电剂Super-P、增稠剂CMC、粘接剂SBR按质量比96.5:1.0:1.0:1.5溶于溶剂去离子水中混合均匀制成负极浆料,之后将负极浆料均匀涂布在集流体铜箔上,涂布量为0.0089g/cm2,随后在85℃下烘干后进行冷压、切边、裁片、分条,之后在110℃真空条件下干燥4h,焊接极耳,制成满足要求的锂二次电池的负极片。
(3)化合物(1-1)的制备
在冰浴下,在1L搪瓷反应釜中,加入200g二氯甲烷,6.2g乙二醇,开搅拌并氮气鼓泡至釜内氮气氛。控制釜内温度0~5℃,滴加15.2g三氯氧磷,滴加完毕后,保持低温及氮气鼓泡8小时,反应结束,鼓泡尾气用2mol/L NaOH溶液吸收。将反应后的原液室温减压蒸馏脱去溶剂后升温至100℃减压蒸馏除去杂质,产物用3*50g***洗涤后,室温减压脱去洗涤溶剂后得化合物A纯品。
在冰浴下,在1L搪瓷反应釜中,加入200g二氧六环,6.1g乙二醇,20.3g三乙胺,开搅拌并氮气鼓泡至釜内氮气氛。控制釜内温度0~5℃,滴加52.4g化合物A纯品,滴加完毕后,保持低温及氮气氛反应12小时后结束,釜内尾气用2mol/L NaOH溶液吸收。将反应后原液过滤除去不溶物,室温减压蒸馏脱去溶剂产物用3*50g二氧六环洗涤后升温至100℃减压蒸馏除去杂质,冷却后得化合物1-1纯品。
(4)锂二次电池的电解液的制备
锂二次电池的电解液以占电解液总质量12.5%的六氟磷酸锂为锂盐,以碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的混合物为非水有机溶剂,占电解液总质量的81.5%,其中以碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的质量比为1:2:2。此外,锂二次电解液中还含有添加剂,添加剂为占锂二次电池电解液总质量0.5%的具有上述结构化合物(1-1)。第二添加剂为碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯,分别占电解液总质量的1.0%、2.0%。
(5)锂二次电池的制备
将根据前述工艺制备的锂二次电池的正极片、负极片以及隔离膜经过卷绕工艺制作成厚度为8mm、宽度为60mm、长度为130mm的电芯,并在75℃下真空烘烤10h、注入电解液、静置24h,之后用0.1C(160mA)的恒定电流充电至4.2V,然后以4.2V恒压充电至电流下降到0.05C(80mA),然后以0.1C(160mA)的恒定电流放电至3.0V,重复2次充放电,最后以0.1C(160mA)的恒定电流充电至3.8V,完成锂二次电池的制备。
实施例2~4
本实施例提供三种锂二次电池,其制备过程同实施例1,主要区别在于:化合物(1-1)占锂二次电池电解液的总质量依次为0.1%、0.3%、1%。
实施例5
本实施例提供一种锂二次电池,其制备过程同实施例1,主要区别在于:非水溶剂替换为环状氟代碳酸乙烯酯(FEC)和碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)按质量比FEC:EC:DMC=1:2:2混合的混合溶剂。
实施例6
本实施例提供一种锂二次电池,其制备过程同实施例1,主要区别在于:添加剂替换为化合物(2-1)。
具体技术方案如下:
(1)锂二次电池的正极片的制备
将正极活性材料镍钴锰酸锂(LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2)、导电剂Super-P、粘接剂PVDF按质量比96:2.0:2.0溶于溶剂N-甲基吡咯烷酮中混合均匀制成正极浆料,之后将正极浆料均匀涂布在集流体铝箔上,涂布量为0.018g/cm2,随后在85℃下烘干后进行冷压、切边、裁片、分条,之后在85℃真空条件下干燥4h,焊接极耳,制成满足要求的锂二次电池的正极片。
(2)锂二次电池的负极片的制备
将负极活性材料石墨、导电剂Super-P、增稠剂CMC、粘接剂SBR按质量比96.5:1.0:1.0:1.5溶于溶剂去离子水中混合均匀制成负极浆料,之后将负极浆料均匀涂布在集流体铜箔上,涂布量为0.0089g/cm2,随后在85℃下烘干后进行冷压、切边、裁片、分条,之后在110℃真空条件下干燥4h,焊接极耳,制成满足要求的锂二次电池的负极片。
(3)化合物(2-1)的制备
在冰浴下,在1L搪瓷反应釜中,加入200g二氯甲烷,9.4g 2-氟-1,3-丙二醇,开搅拌并氮气鼓泡至釜内氮气氛。控制釜内温度0~5℃,滴加15.2g三氯氧磷,滴加完毕后,保持低温及氮气鼓泡9小时,反应结束,鼓泡尾气用2mol/L NaOH溶液吸收。将反应后的原液室温减压蒸馏脱去溶剂后升温至100℃减压蒸馏除去杂质,产物用3*50g***洗涤后,室温减压脱去洗涤溶剂后得化合物B纯品。
在冰浴下,在1L搪瓷反应釜中,加入200g二氧六环,6.1g乙二醇,20.3g三乙胺,开搅拌并氮气鼓泡至釜内氮气氛。控制釜内温度0~5℃,滴加61g化合物B纯品,滴加完毕后,保持低温及氮气氛反应15小时后结束,釜内尾气用2mol/L NaOH溶液吸收。将反应后原液过滤除去不溶物,室温减压蒸馏脱去溶剂产物用3*50g二氧六环洗涤后升温至150℃减压蒸馏除去杂质,冷却后得化合物2-1纯品。
(4)锂二次电池的电解液的制备
锂二次电池的电解液以占电解液总质量12.5%的六氟磷酸锂为锂盐,以碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的混合物为非水有机溶剂,占电解液总质量的81.5%,其中以碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的质量比为1:2:2。此外,锂二次电解液中还含有添加剂,添加剂为占锂二次电池电解液总质量0.5%的具有上述结构化合物(2-1)。第二添加剂为碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯,分别占电解液总质量的1.0%、2.0%。
(5)锂二次电池的制备
将根据前述工艺制备的锂二次电池的正极片、负极片以及隔离膜经过卷绕工艺制作成厚度为8mm、宽度为60mm、长度为130mm的电芯,并在75℃下真空烘烤10h、注入电解液、静置24h,之后用0.1C(160mA)的恒定电流充电至4.2V,然后以4.2V恒压充电至电流下降到0.05C(80mA),然后以0.1C(160mA)的恒定电流放电至3.0V,重复2次充放电,最后以0.1C(160mA)的恒定电流充电至3.8V,完成锂二次电池的制备。
实施例7~9
本实施例提供三种锂二次电池,其制备过程同实施例6,主要区别在于:化合物(2-1)占锂二次电池电解液的总质量依次为0.1%、0.3%、1%。
对比例1
本对比例提供一种锂二次电池,其制备过程同实施例1,主要区别在于:未采用所述添加剂,即化合物(1-1)。
对比例2
本对比例提供一种锂二次电池,其制备过程同实施例1,主要区别在于:添加剂替换为二氟磷酸锂。
对比例3
本对比例提供一种锂二次电池,其制备过程同实施例1,主要区别在于:添加剂替换为TMSP,购自广州天赐高新材料股份有限公司。
对如上实施例和对比例制作的锂二次电池进行性能测试。
对实施例和对比例中的锂离子电池进行直流电阻(DCR)测试的测试,具体的测试条件如下:
直流电阻(DCR)测试:使用商驰电检柜数值测量程序进行测试,测试参数I1=341.5mA,I2=3415mA,U1=I1放电10s,测量开路电压,U2=I2放电1s,测量开路电压。
上述实施例和对比例的直流电阻结果如表1所示:
表1实施例和对比例实验测试结果
从上述结果可以看出,含有本发明电解液添加剂的锂离子二次电池能显著减少高温存储下电池内阻升高以及电池的膨胀并提高电池容量保持率。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (3)
1.一种电解液,其特征在于,包括非水溶剂、锂盐以及电解液添加剂;
所述电解液添加剂为具有如下结构式的化合物:
所述电解液中,所述电解液添加剂的质量百分比为0.5%;
所述电解液还包括第二添加剂,所述第二添加剂为碳酸亚乙烯酯和1,3-丙烷磺酸内酯;所述电解液中,所述碳酸亚乙烯酯的质量百分比为1.0%,所述1,3-丙烷磺酸内酯的质量百分比为2.0%;
所述锂盐为六氟磷酸锂,所述锂盐占所述电解液总质量的12.5%;
所述非水溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的混合物,所述非水溶剂占所述电解液总质量的81.5%,所述非水溶剂中碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的质量比为1:2:2。
2.一种锂离子二次电池,其特征在于,包括正极、负极、隔膜以及权利要求1所述的电解液。
3.根据权利要求2所述的锂离子二次电池,其特征在于,所述正极的活性物质选自钴酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂、镍钴锰酸铝、富锂锰基固溶体和高镍三元材料LiNi1-m-n- pComMnnAlpO2中的至少一种,其中,0≤m≤1,0≤n≤1,0≤p≤1且0≤m+n+p≤1。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011509558.4A CN112615053B (zh) | 2020-12-18 | 2020-12-18 | 电解液添加剂、电解液及锂离子二次电池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011509558.4A CN112615053B (zh) | 2020-12-18 | 2020-12-18 | 电解液添加剂、电解液及锂离子二次电池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112615053A CN112615053A (zh) | 2021-04-06 |
CN112615053B true CN112615053B (zh) | 2023-07-25 |
Family
ID=75240787
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202011509558.4A Active CN112615053B (zh) | 2020-12-18 | 2020-12-18 | 电解液添加剂、电解液及锂离子二次电池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112615053B (zh) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014179247A (ja) * | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | 非水電解質二次電池、及び蓄電装置 |
CN108987808A (zh) * | 2018-07-30 | 2018-12-11 | 桑顿新能源科技有限公司 | 一种高电压锂离子电池非水电解液及锂离子电池 |
CN110590848A (zh) * | 2019-09-10 | 2019-12-20 | 恒大新能源科技集团有限公司 | 阻燃添加剂及其制备方法和应用 |
CN111217855A (zh) * | 2020-01-22 | 2020-06-02 | 恒大新能源技术(深圳)有限公司 | 五元环亚磷酸酯类化合物及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101675680B1 (ko) * | 2014-05-09 | 2016-11-11 | 주식회사 엘지화학 | 비스포스페이트계 화합물을 포함하는 이차전지용 첨가제와, 이를 포함하는 전해액, 전극 및 이차전지 |
CN110563764A (zh) * | 2019-09-10 | 2019-12-13 | 恒大新能源科技集团有限公司 | 一种电解液阻燃添加剂及其制备方法和应用 |
CN111217856A (zh) * | 2020-01-22 | 2020-06-02 | 恒大新能源技术(深圳)有限公司 | 五元环磷酸酯类化合物及其制备方法和应用 |
CN111370763A (zh) * | 2020-03-04 | 2020-07-03 | 珠海市赛纬电子材料股份有限公司 | 一种电解液及使用该电解液的锂离子电池 |
-
2020
- 2020-12-18 CN CN202011509558.4A patent/CN112615053B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014179247A (ja) * | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | 非水電解質二次電池、及び蓄電装置 |
CN108987808A (zh) * | 2018-07-30 | 2018-12-11 | 桑顿新能源科技有限公司 | 一种高电压锂离子电池非水电解液及锂离子电池 |
CN110590848A (zh) * | 2019-09-10 | 2019-12-20 | 恒大新能源科技集团有限公司 | 阻燃添加剂及其制备方法和应用 |
CN111217855A (zh) * | 2020-01-22 | 2020-06-02 | 恒大新能源技术(深圳)有限公司 | 五元环亚磷酸酯类化合物及其制备方法和应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112615053A (zh) | 2021-04-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109904521B (zh) | 电解液及包括该电解液的电池 | |
WO2018099097A1 (zh) | 电解液及二次锂电池 | |
CN111477962B (zh) | 一种锂离子电池非水电解液及含该非水电解液的锂离子电池 | |
CN109428119B (zh) | 锂离子电池及其非水电解液 | |
CN110690501B (zh) | 电解液和电化学装置 | |
CN115458810B (zh) | 电解液及锂离子电池 | |
CN111934015B (zh) | 一种锂离子电池非水电解液及含该非水电解液的锂离子电池 | |
CN113471539A (zh) | 电解液及其制备方法、锂离子电池 | |
CN113078358A (zh) | 一种锂离子电池非水电解液及其锂离子电池 | |
CN108336408B (zh) | 一种锂离子电池用非水电解液 | |
CN109473717B (zh) | 一种适用于高电压高镍动力电池的电解液及高电压高镍电池 | |
WO2021238052A1 (zh) | 一种锂离子二次电池的电解液及其应用 | |
CN109004274B (zh) | 电解液及二次电池 | |
CN110911748A (zh) | 一种锂二次电池电解液和锂二次电池 | |
CN113113668B (zh) | 电解液添加剂和含有该添加剂的非水电解液及锂离子电池 | |
CN108808065B (zh) | 锂离子电池非水电解液和锂离子电池 | |
CN115799611B (zh) | 一种钠离子电池电解液及钠离子电池 | |
CN112615056A (zh) | 一种用于制备电解液的添加剂组合物、及包含添加剂组合物的电解液、锂离子二次电池 | |
CN111883834A (zh) | 一种非水锂离子电池电解液添加剂、包含其的电解液以及锂离子电池 | |
CN112615054B (zh) | 电解液添加剂、电解液及锂离子二次电池 | |
CN112615053B (zh) | 电解液添加剂、电解液及锂离子二次电池 | |
CN111952667B (zh) | 一种电解液添加剂和含有该添加剂的电解液及锂离子电池 | |
CN114464889A (zh) | 一种高电压锂离子电池用非水电解液及其锂离子电池 | |
CN113328144A (zh) | 一种锂离子电池电解液及使用该电解液的锂离子电池 | |
CN114583268A (zh) | 一种锂离子电池电解液及其应用 |
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 | ||
TA01 | Transfer of patent application right | ||
TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20230629 Address after: 510760, Guangzhou, Guangdong province Whampoa District Po Po Industrial Zone, East Road, Tat Tat Road, No. 8 Applicant after: GUANGZHOU TINCI MATERIALS TECHNOLOGY Co.,Ltd. Applicant after: JIUJIANG TINCI ADVANCED MATERIALS Co.,Ltd. Address before: 510760, Guangzhou, Guangdong province Whampoa District Po Po Industrial Zone, East Road, Tat Tat Road, No. 8 Applicant before: GUANGZHOU TINCI MATERIALS TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |