CN112670581B - 适用于-20℃~60℃的非水电解液及基于其的锂离子电池 - Google Patents
适用于-20℃~60℃的非水电解液及基于其的锂离子电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112670581B CN112670581B CN202011546766.1A CN202011546766A CN112670581B CN 112670581 B CN112670581 B CN 112670581B CN 202011546766 A CN202011546766 A CN 202011546766A CN 112670581 B CN112670581 B CN 112670581B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- parts
- lithium
- carbonate
- electrolyte
- nonaqueous electrolyte
- 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
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 43
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 31
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 31
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 42
- -1 2-propynyl methyl Chemical group 0.000 claims abstract description 29
- SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1COC(=O)O1 SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- UFHILTCGAOPTOV-UHFFFAOYSA-N tetrakis(ethenyl)silane Chemical compound C=C[Si](C=C)(C=C)C=C UFHILTCGAOPTOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- PUWQBXTWYNTXLJ-UHFFFAOYSA-N B(F)(F)F.COS(=O)(=O)OC.[Li] Chemical compound B(F)(F)F.COS(=O)(=O)OC.[Li] PUWQBXTWYNTXLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical group [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 8
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims description 6
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 6
- FMUARYABUBCFKD-UHFFFAOYSA-N [amino(dimethylamino)methylidene]-dimethylazanium;trifluoromethanesulfonate Chemical compound CN(C)C(=N)N(C)C.OS(=O)(=O)C(F)(F)F FMUARYABUBCFKD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 claims description 5
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- CHJJGSNFBQVOTG-UHFFFAOYSA-N N-methyl-guanidine Natural products CNC(N)=N CHJJGSNFBQVOTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ZRALSGWEFCBTJO-UHFFFAOYSA-N anhydrous guanidine Natural products NC(N)=N ZRALSGWEFCBTJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- SWSQBOPZIKWTGO-UHFFFAOYSA-N dimethylaminoamidine Natural products CN(C)C(N)=N SWSQBOPZIKWTGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229960004198 guanidine Drugs 0.000 claims description 4
- 229910001496 lithium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims description 4
- LHFVAIZKWQDJJQ-UHFFFAOYSA-N (n,n-dimethylcarbamimidoyl)-dimethylazanium;2-hydroxypropanoate Chemical compound CC(O)C(O)=O.CN(C)C(=N)N(C)C LHFVAIZKWQDJJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims description 3
- GMGZEOLIKDSQTL-UHFFFAOYSA-N 1,1,3,3-tetramethylguanidine;hydrochloride Chemical compound [Cl-].CN(C)C(N)=[N+](C)C GMGZEOLIKDSQTL-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
- STIAPHVBRDNOAJ-UHFFFAOYSA-N carbamimidoylazanium;carbonate Chemical compound NC(N)=N.NC(N)=N.OC(O)=O STIAPHVBRDNOAJ-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
- 229960000789 guanidine hydrochloride Drugs 0.000 claims description 2
- PJJJBBJSCAKJQF-UHFFFAOYSA-N guanidinium chloride Chemical compound [Cl-].NC(N)=[NH2+] PJJJBBJSCAKJQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 abstract description 15
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 4
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N ethyl propionate Chemical compound CCOC(=O)CC FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910013075 LiBF Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013716 LiNi Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002991 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OBNDGIHQAIXEAO-UHFFFAOYSA-N [O].[Si] Chemical compound [O].[Si] OBNDGIHQAIXEAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- IFUUVPOYSYEBEL-UHFFFAOYSA-N but-3-ynyl hydrogen carbonate Chemical compound OC(=O)OCCC#C IFUUVPOYSYEBEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001733 carboxylic acid esters Chemical class 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N dilithium;dioxido(dioxo)manganese Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Mn]([O-])(=O)=O QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VAYGXNSJCAHWJZ-UHFFFAOYSA-N dimethyl sulfate Chemical compound COS(=O)(=O)OC VAYGXNSJCAHWJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011549 displacement method Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- OVAQODDUFGFVPR-UHFFFAOYSA-N lithium cobalt(2+) dioxido(dioxo)manganese Chemical compound [Li+].[Mn](=O)(=O)([O-])[O-].[Co+2] OVAQODDUFGFVPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BDKWOJYFHXPPPT-UHFFFAOYSA-N lithium dioxido(dioxo)manganese nickel(2+) Chemical compound [Mn](=O)(=O)([O-])[O-].[Ni+2].[Li+] BDKWOJYFHXPPPT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- JILPJDVXYVTZDQ-UHFFFAOYSA-N lithium methoxide Chemical compound [Li+].[O-]C JILPJDVXYVTZDQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DVATZODUVBMYHN-UHFFFAOYSA-K lithium;iron(2+);manganese(2+);phosphate Chemical compound [Li+].[Mn+2].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O DVATZODUVBMYHN-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- PDECINHTUQHWJM-UHFFFAOYSA-N lithium;trifluoroborane Chemical compound [Li].FB(F)F PDECINHTUQHWJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000005677 organic carbonates Chemical class 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 1
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- HSFQBFMEWSTNOW-UHFFFAOYSA-N sodium;carbanide Chemical group [CH3-].[Na+] HSFQBFMEWSTNOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N vanadate(3-) Chemical compound [O-][V]([O-])([O-])=O LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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
本发明涉及一种适用于‑20℃～60℃的非水电解液及基于其的锂离子电池，其中，非水电解液，包括以下组分：电解质锂盐、硫酸二甲酯基三氟硼酸锂、四乙烯基硅烷(TVS)、2‑丙炔基碳酸甲酯、氟代碳酸乙烯酯以及溶剂；其中，非水电解液中LiCO3的浓度为100ppm以下；LiO2的浓度为100ppm以下；Li2O2的浓度为100ppm以下。本发明的非水电解液兼顾高温和低温(‑20℃～60℃)存储时的稳定性，所制备锂离子电池在‑20℃～60℃均具有良好的循环性。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种适用于-20℃～60℃的非水电解液及基于其的锂离子电池。
背景技术
采用非水电解液的锂离子电池在电池特性会随非水电解液的组成而变化，电解液的分解和副反应会主要影响锂离子电池的循环特性和贮存特性。目前人们已经尝试通过向电解液中添加各种添加剂来缓解这些问题。
为了改善电池的低温性能，一般会选择乙酸乙酯、丙酸乙酯等熔点较低的羧酸酯作为电解液的主溶剂，但是这些溶剂的沸点相对较低，对电池的高温性能不利。而为了改善高温性能，一般使用碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯等添加剂，但是这一类添加剂会造成电池阻抗较大，尤其是在低温下，电池阻抗增加非常明显，导致电池的低温性能下降。
因此，有必要开发一种能同时改善电池高温和低温性能的电解液。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种适用于-20℃～60℃的非水电解液及基于其的锂离子电池，本发明的非水电解液兼顾高温和低温(-20℃～60℃)存储时的稳定性，所制备锂离子电池在-20℃～60℃均具有良好的循环性。
本发明的第一个目的是公开一种适用于-20℃～60℃的非水电解液，包括以下组分：
电解质锂盐、硫酸二甲酯基三氟硼酸锂、四乙烯基硅烷(TVS)、2-丙炔基碳酸甲酯、氟代碳酸乙烯酯(FEC)以及溶剂；其中，
非水电解液中的LiCO3的浓度为100ppm以下；LiO2的浓度为100ppm以下；Li2O2的浓度为100ppm以下。
本发明的非水电解液中的TVS含有较多不饱和键，能够吸收电解液中不稳定的自由基，减少副反应，在负极表面生成有机碳酸盐保护负极，同时在正极也会成膜保证电池具有良好的高温存储性能，但是阻抗(DCR)较高。而硫酸二甲酯基三氟硼酸锂可降低由于TVS添加所产生的高阻抗，提高电池的高温循环性能。FEC具有成膜致密、低阻抗的特点，能够提高锂离子的传导率，特别是在低温下阻抗降低显著，但成膜高温易分解。2-丙炔基碳酸甲酯能够在负极表面发生缩合，形成网状结构巩固成膜质量，抑制FEC成膜在高温下的分解。且严格控制由于各种副反应所产生的LiCO3、LiO2和Li2O2的量，使得锂离子二次电池在高温贮存后的循环性能更好。
进一步地，硫酸二甲酯基三氟硼酸锂和2-丙炔基碳酸甲酯的结构式依次如下：
本发明的非水电解液中通过添加2-丙炔基碳酸甲酯与其他组分组合使用，能够改善电解液的低温循环性能和高温存储性能。氟代碳酸乙烯酯的使用，可在电极表面形成SEI膜，形成紧密结构层且低阻抗，提高电解液的低温存储稳定性。
进一步地，以重量计，非水电解液中各组分的含量如下：
电解质锂盐10-20份；
硫酸二甲酯基三氟硼酸锂1-10份；
四乙烯基硅烷1-5份；
2-丙炔基碳酸甲酯1-5份；
氟代碳酸乙烯酯5-10份；
溶剂60-90份。
进一步地，电解质锂盐选自六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂和高氯酸锂中的一种或几种。优选地，电解质锂盐包括六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)和高氯酸锂(LiClO4)，LiBF4和LiClO4各占LiPF6摩尔分数的10-20％。
进一步地，溶剂选自环状有机溶剂或线状有机溶剂。
进一步地，环状有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和γ-丁内酯中的一种或几种；线状有机溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯和丙酸丙酯中的一种或几种。
进一步地，电解液中还包括含胍阳离子的离子液体1-5份。
进一步地，含胍阳离子的离子液体选自盐酸胍、碳酸胍、四甲基胍乳酸盐、四甲基胍盐酸盐和四甲基胍三氟甲烷磺酸盐中的一种或几种。
离子液体的导电性好，稳定性好，比热容大，有助于提高电解液的导电性和耐高温性，且含胍阳离子的离子液体可有效吸附CO2和SO2，有助于降低电解液中的杂质成分，抑制高温存储产气。
进一步地，电解液中CO2的含量为100～200ppm。通过控制CO2的含量，可以控制电池在高温存储下气体膨胀，CO2可以与电解液中甲氧基锂等基团发生反应，生成酯类含锂有机化合物堆积在负极，减少负极与电解液的副反应，但CO2含量不能太多，以免从电解液中挥发变成膨胀来源。
本发明的第二个目的是公开一种锂离子电池，其包括含有正极活性物质的正极，含有负极活性物质的负极和设置在正极和负极之间的隔膜以及电解液；电解液包括本发明的上述非水电解液。
进一步地，锂离子电池为锂二次电池。
进一步地，正极活性物质选自钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、钒酸锂、磷酸铁锂、磷酸铁锰锂，镍锰酸锂、锰酸钴锂，富锂锰基材料和三元正极材料中的一种或几种，三元正极材料的结构式为LiNi1-x-y-zCoxMnyAlzO2，其中，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1且0≤x+y+z≤1。
进一步地，负极活性物质选自人造石墨、天然石墨、硅、硅氧化合物、硅基合金和活性炭中的一种或几种。
进一步地，在锂离子电池中，对隔离膜的种类没有具体限制，可根据实际需求进行选择。优选地，隔膜包括基膜和涂覆在基膜上的纳米氧化铝涂层，基膜为PP、PE和PET中的至少一种，纳米氧化铝涂层的厚度为1.0～6.0μm。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
本发明的非水电解液通过多种添加剂的组合，控制电解液在高温(高达60℃)保存时的产气。尤其是以TVS做为高温添加剂使用，抑制了电解液的高温产气及DCR增长，搭配硫酸二甲酯基三氟硼酸锂使用，使电解液达到兼顾高温和低温(-20℃～60℃)存储时的稳定性，所制备锂离子电池在-20℃～60℃均具有良好的循环性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合详细说明如后。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明以下实施例中，锂离子二次电池的制备方法如下：
将正极活性物质LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(LNCM)、导电剂碳纳米管(50-80μm)、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按质量比95∶3∶2在N-甲基吡咯烷酮溶剂体系中充分搅拌混合均匀后，涂覆于铝箔上烘干、冷压，得到正极极片，其压实密度为3.5g/cm3。
将负极活性物质石墨、导电剂科琴黑、粘结剂PVDF、增稠剂碳甲基纤维素钠(CMC)按照质量比96∶2∶1∶1在去离子水溶剂体系中充分搅拌混合均匀后，涂覆于Cu箔上烘干、冷压，得到负极极片，其压实密度为1.4g/cm3。
以厚度9μm的聚乙烯(PE)为基膜，并在基膜上涂覆纳米氧化铝涂层3μm，得到隔膜。
将正极极片、隔膜、负极极片按顺序叠好，使隔膜处于正极极片和负极极片中间起到隔离的作用，并叠片得到裸电芯。
将裸电芯装入铝塑膜，然后在80℃下烘烤除水后，注入相应的电解液并封口，之后经过静置、热冷压、化成、夹具、分容等工序，获得成品软包装锂离子二次电池。
实施例1
一种非水电解液，以重量计，包括以下组分：
LiPF612.3份、LiBF40.2份、LiClO41份、硫酸二甲酯基三氟硼酸锂1.5份、四乙烯基硅烷1.3份、2-丙炔基碳酸甲酯1.5份、氟代碳酸乙烯酯5.5份、γ-丁内酯20份、碳酸二甲酯20份、碳酸二乙酯20份；
非水电解液中LiCO3的浓度为80ppm；LiO2的浓度为100ppm；Li2O2的浓度为100ppm。
利用上述电解液组装成软包装锂离子二次电池。
实施例2
一种非水电解液，以重量计，包括以下组分：
LiPF614份、LiBF40.4份、LiClO41.2份、硫酸二甲酯基三氟硼酸锂6份、四乙烯基硅烷3份、2-丙炔基碳酸甲酯2.8份、氟代碳酸乙烯酯7.5份、碳酸丙烯酯25份、碳酸二甲酯25份、碳酸二乙酯20份；
非水电解液中LiCO3的浓度为100ppm；LiO2的浓度为100ppm；Li2O2的浓度为100ppm；CO2的含量为150ppm。
利用上述电解液组装成软包装锂离子二次电池。
实施例3
一种非水电解液，以重量计，包括以下组分：
LiPF617份、LiBF40.4份、LiClO41.5份、硫酸二甲酯基三氟硼酸锂8份、四乙烯基硅烷5份、2-丙炔基碳酸甲酯4.8份、氟代碳酸乙烯酯10份、碳酸丙烯酯30份、碳酸二甲酯25份、碳酸二乙酯30份；
非水电解液中LiCO3的浓度为80ppm；LiO2的浓度为80ppm；Li2O2的浓度为100ppm；CO2的含量为100ppm。
利用上述电解液组装成软包装锂离子二次电池。
实施例4
一种非水电解液，以重量计，包括以下组分：
LiPF617份、LiBF40.4份、LiClO41.5份、硫酸二甲酯基三氟硼酸锂8份、四乙烯基硅烷5份、2-丙炔基碳酸甲酯4.8份、氟代碳酸乙烯酯10份、碳酸丙烯酯30份、碳酸二甲酯25份、碳酸二乙酯30份、四甲基胍三氟甲烷磺酸盐1.5份；
非水电解液中LiCO3的浓度为80ppm；LiO2的浓度为80ppm；Li2O2的浓度为100ppm。
利用上述电解液组装成软包装锂离子二次电池。
实施例5
一种非水电解液，以重量计，包括以下组分：
LiPF617份、LiBF40.4份、LiClO41.5份、硫酸二甲酯基三氟硼酸锂8份、四乙烯基硅烷5份、2-丙炔基碳酸甲酯4.8份、氟代碳酸乙烯酯10份、碳酸丙烯酯30份、碳酸二甲酯25份、碳酸二乙酯30份、四甲基胍三氟甲烷磺酸盐3份；
非水电解液中LiCO3的浓度为80ppm；LiO2的浓度为80ppm；Li2O2的浓度为100ppm。
利用上述电解液组装成软包装锂离子二次电池。
实施例6
一种非水电解液，以重量计，包括以下组分：
LiPF617份、LiBF40.4份、LiClO41.5份、硫酸二甲酯基三氟硼酸锂8份、四乙烯基硅烷5份、2-丙炔基碳酸甲酯4.8份、氟代碳酸乙烯酯10份、碳酸丙烯酯30份、碳酸二甲酯25份、碳酸二乙酯30份、四甲基胍三氟甲烷磺酸盐3份、四甲基胍乳酸盐1份；
非水电解液中LiCO3的浓度为80ppm；LiO2的浓度为80ppm；Li2O2的浓度为100ppm。
利用上述电解液组装成软包装锂离子二次电池。
对比例1
一种非水电解液，以重量计，包括以下组分：
LiPF617份、LiBF40.4份、LiClO41.5份、四乙烯基硅烷5份、2-丙炔基碳酸甲酯4.8份、氟代碳酸乙烯酯10份、碳酸丙烯酯30份、碳酸二甲酯25份、碳酸二乙酯30份；
非水电解液中LiCO3的浓度为80ppm；LiO2的浓度为80ppm；Li2O2的浓度为100ppm。
利用上述电解液组装成软包装锂离子二次电池。
对比例2
一种非水电解液，以重量计，包括以下组分：
LiPF617份、LiBF40.4份、LiClO41.5份、硫酸二甲酯基三氟硼酸锂8份、2-丙炔基碳酸甲酯4.8份、氟代碳酸乙烯酯10份、碳酸丙烯酯30份、碳酸二甲酯25份、碳酸二乙酯30份；
非水电解液中LiCO3的浓度为80ppm；LiO2的浓度为80ppm；Li2O2的浓度为100ppm。
利用上述电解液组装成软包装锂离子二次电池。
对比例3
一种非水电解液，以重量计，包括以下组分：
LiPF617份、LiBF40.4份、LiClO41.5份、硫酸二甲酯基三氟硼酸锂8份、2-丙炔基碳酸甲酯4.8份、碳酸丙烯酯30份、碳酸二甲酯25份、碳酸二乙酯30份；
非水电解液中LiCO3的浓度为80ppm；LiO2的浓度为80ppm；Li2O2的浓度为100ppm。
利用上述电解液组装成软包装锂离子二次电池。
对比例4
一种非水电解液，以重量计，包括以下组分：
LiPF617份、LiBF40.4份、LiClO41.5份、硫酸二甲酯基三氟硼酸锂8份、2-丙炔基碳酸甲酯4.8份、碳酸丙烯酯30份、碳酸二甲酯25份、碳酸二乙酯30份；
非水电解液中LiCO3的浓度为800ppm；LiO2的浓度为1000ppm；Li2O2的浓度为800ppm。
利用上述电解液组装成软包装锂离子二次电池。
对以上组装的不同锂离子二次电池进行电池性能测试，包括
(1)-20℃放电率测试
将常温下100％SOC状态电芯放置在-20℃温箱，进行低温放电测试，放电截止电压为2.8V，放电倍率为0.33C；将所得容量除以常温下0.33C放电容量，得到-20℃容量维持率。
(2)25℃循环寿命测试
将电芯放置在25℃恒温箱中进行循环测试，充放电电压区间为2.8V～4.3V，充放电倍率为1C/1C；1000cls完成后确定容量维持率。
(3)高温(45℃)循环寿命测试
将电芯放置在45℃恒温箱中进行循环测试，充放电电压区间为2.8V～4.3V，充放电倍率为1C/1C；1000cls完成后确定容量维持率。
(4)高温存储(60℃)后体积膨胀率
高温存储后产气体积变化量：将锂二次电池充至4.3V后，在60℃下储存60天；在储存前和存储结束时对锂二次电池的体积进行了测量(测试方法为投入水中计算其浮力，后根据阿基米德排水法计算出其体积)，以储存前为基准，电池高温储存后体积变化以百分比计算((存储后的体积/初始体积-1)×100％)。实验在100％SOC下进行。
结果如表1所示，从表格中可看出，实施例1-6在兼具高温和低温(-20℃～60℃)存储时的稳定性，60℃存储后体积膨胀量(产气量)较低，所制备锂离子电池在在不同温度下具有良好的循环性。表2不同电池的性能测试结果
以上仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种适用于-20℃～60℃的非水电解液，其特征在于，以重量计，包括以下组分：
电解质锂盐10-20份；
硫酸二甲酯基三氟硼酸锂1-10份；
四乙烯基硅烷1-5份；
2-丙炔基碳酸甲酯1-5份；
氟代碳酸乙烯酯5-10份；
溶剂60-90份；
含胍阳离子的离子液体1-5份；
其中，所述电解质锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂和高氯酸锂，四氟硼酸锂和高氯酸锂各占六氟磷酸锂摩尔分数的10-20％；
所述溶剂选自环状有机溶剂或线状有机溶剂；
所述非水电解液中的LiCO3的浓度为100ppm以下；LiO2的浓度为100ppm以下；Li2O2的浓度为100ppm以下；CO2的含量为100～200ppm。
2.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于：所述环状有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和γ-丁内酯中的一种或几种；所述线状有机溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯和丙酸丙酯中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于：所述含胍阳离子的离子液体选自盐酸胍、碳酸胍、四甲基胍乳酸盐、四甲基胍盐酸盐和四甲基胍三氟甲烷磺酸盐中的一种或几种。
4.一种锂离子电池，其特征在于：包括含有正极活性物质的正极，含有负极活性物质的负极和设置在所述正极和所述负极之间的隔膜以及电解液；所述电解液包括权利要求1-3中任一项所述的非水电解液。
5.根据权利要求4所述的锂离子电池，其特征在于：锂离子电池为锂二次电池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011546766.1A CN112670581B (zh) | 2020-12-23 | 2020-12-23 | 适用于-20℃~60℃的非水电解液及基于其的锂离子电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011546766.1A CN112670581B (zh) | 2020-12-23 | 2020-12-23 | 适用于-20℃~60℃的非水电解液及基于其的锂离子电池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112670581A CN112670581A (zh) | 2021-04-16 |
| CN112670581B true CN112670581B (zh) | 2023-11-17 |
Family
ID=75408223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011546766.1A Active CN112670581B (zh) | 2020-12-23 | 2020-12-23 | 适用于-20℃~60℃的非水电解液及基于其的锂离子电池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112670581B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113991201B (zh) * | 2021-10-27 | 2024-01-30 | 远景动力技术(江苏)有限公司 | 气体吸附隔膜、其制备方法及锂离子电池 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000294276A (ja) * | 1999-04-02 | 2000-10-20 | Tomiyama Pure Chemical Industries Ltd | 二次電池用非水電解液 |
| CN1367174A (zh) * | 2001-01-24 | 2002-09-04 | 默克专利股份有限公司 | 用于电化学电池的硼酸盐 |
| CN101640291A (zh) * | 2008-07-29 | 2010-02-03 | 三星Sdi株式会社 | 用于锂离子二次电池的电解液及锂离子二次电池 |
| JP2015103360A (ja) * | 2013-11-22 | 2015-06-04 | 宇部興産株式会社 | 非水電解液およびそれを用いた蓄電デバイス |
| CN108539270A (zh) * | 2018-04-18 | 2018-09-14 | 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 |
| CN108604709A (zh) * | 2016-11-15 | 2018-09-28 | 株式会社Lg化学 | 用于锂二次电池的非水电解液和包括该非水电解液的锂二次电池 |
| CN110612632A (zh) * | 2017-09-21 | 2019-12-24 | 株式会社Lg化学 | 锂二次电池用非水性电解质溶液和包含其的锂二次电池 |
| CN111029653A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-04-17 | 东莞市杉杉电池材料有限公司 | 一种锂离子电池电解液及含有该电解液的锂离子电池 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5835514B1 (ja) * | 2015-05-27 | 2015-12-24 | 宇部興産株式会社 | リチウム塩化合物、並びにそれを用いた非水電解液、リチウムイオン二次電池、及びリチウムイオンキャパシタ |
-
2020
- 2020-12-23 CN CN202011546766.1A patent/CN112670581B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000294276A (ja) * | 1999-04-02 | 2000-10-20 | Tomiyama Pure Chemical Industries Ltd | 二次電池用非水電解液 |
| CN1367174A (zh) * | 2001-01-24 | 2002-09-04 | 默克专利股份有限公司 | 用于电化学电池的硼酸盐 |
| CN101640291A (zh) * | 2008-07-29 | 2010-02-03 | 三星Sdi株式会社 | 用于锂离子二次电池的电解液及锂离子二次电池 |
| JP2015103360A (ja) * | 2013-11-22 | 2015-06-04 | 宇部興産株式会社 | 非水電解液およびそれを用いた蓄電デバイス |
| CN108604709A (zh) * | 2016-11-15 | 2018-09-28 | 株式会社Lg化学 | 用于锂二次电池的非水电解液和包括该非水电解液的锂二次电池 |
| CN110612632A (zh) * | 2017-09-21 | 2019-12-24 | 株式会社Lg化学 | 锂二次电池用非水性电解质溶液和包含其的锂二次电池 |
| CN108539270A (zh) * | 2018-04-18 | 2018-09-14 | 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 |
| CN111029653A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-04-17 | 东莞市杉杉电池材料有限公司 | 一种锂离子电池电解液及含有该电解液的锂离子电池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112670581A (zh) | 2021-04-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2021536112A (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
| WO2010079565A1 (ja) | 非水電解液二次電池 | |
| CN108242557B (zh) | 电解液及二次电池 | |
| CN111525190B (zh) | 电解液及锂离子电池 | |
| WO2010067549A1 (ja) | 非水電解液二次電池 | |
| CN103594727B (zh) | 一种锂离子电池用非水电解液及使用该非水电解液的锂离子电池 | |
| CN112635835B (zh) | 高低温兼顾的非水电解液及锂离子电池 | |
| CN111048830B (zh) | 非水电解液及锂离子二次电池 | |
| CN113809401B (zh) | 锂离子电池非水电解液及其应用 | |
| CN109768327B (zh) | 一种锂离子电池非水电解液及使用该电解液的锂离子电池 | |
| CN112928332A (zh) | 一种高电压锂离子电池非水电解液及锂离子电池 | |
| CN113130992B (zh) | 一种非水电解液及锂离子电池 | |
| CN113161615A (zh) | 一种锂离子电池非水电解液和锂离子电池 | |
| CN112670581B (zh) | 适用于-20℃~60℃的非水电解液及基于其的锂离子电池 | |
| CN112615055A (zh) | 非水电解液及耐高温的锂离子电池 | |
| CN112531213A (zh) | 兼顾高温特性与常温循环的非水电解液、其应用及锂离子电池 | |
| CN111900474A (zh) | 用于天然石墨负极锂离子电池的电解液 | |
| CN114883648B (zh) | 一种锂离子电池非水电解液和锂离子电池 | |
| CN113871712B (zh) | 锂离子电池电解液及其制备方法和锂离子电池 | |
| CN109904520B (zh) | 非水电解液及二次电池 | |
| CN114709481B (zh) | 一种非水电解液及其锂离子电池 | |
| CN114899484B (zh) | 一种非水电解液及其锂离子电池 | |
| CN114709480B (zh) | 一种非水电解液及其锂离子电池 | |
| CN114899485B (zh) | 一种锂电池用非水电解液及锂离子电池 | |
| CN111384391B (zh) | 一种高镍锂离子电池 |
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 |