CN113130890A - 一种锂离子电池 - Google Patents
一种锂离子电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113130890A CN113130890A CN201911411859.0A CN201911411859A CN113130890A CN 113130890 A CN113130890 A CN 113130890A CN 201911411859 A CN201911411859 A CN 201911411859A CN 113130890 A CN113130890 A CN 113130890A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbonate
- cyclic carbonate
- ion battery
- lithium ion
- lithium
- 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
Links
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 46
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 46
- 150000005676 cyclic carbonates Chemical class 0.000 claims abstract description 87
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 87
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910000625 lithium cobalt oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido(oxo)cobalt Chemical compound [Li+].[O-][Co]=O BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1COC(=O)O1 SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 54
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- IAHFWCOBPZCAEA-UHFFFAOYSA-N succinonitrile Chemical compound N#CCCC#N IAHFWCOBPZCAEA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- FSSPGSAQUIYDCN-UHFFFAOYSA-N 1,3-Propane sultone Chemical compound O=S1(=O)CCCO1 FSSPGSAQUIYDCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 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 18
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 18
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 16
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 13
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 10
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 150000001733 carboxylic acid esters Chemical class 0.000 claims description 9
- -1 lithium hexafluorophosphate Chemical compound 0.000 claims description 9
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 claims description 9
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N ethyl propionate Chemical compound CCOC(=O)CC FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- JBFHTYHTHYHCDJ-UHFFFAOYSA-N gamma-caprolactone Chemical compound CCC1CCC(=O)O1 JBFHTYHTHYHCDJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- GAEKPEKOJKCEMS-UHFFFAOYSA-N gamma-valerolactone Chemical compound CC1CCC(=O)O1 GAEKPEKOJKCEMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 5
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 1,2-butylene carbonate Chemical compound CCC1COC(=O)O1 ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- LWLOKSXSAUHTJO-UHFFFAOYSA-N 4,5-dimethyl-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound CC1OC(=O)OC1C LWLOKSXSAUHTJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- LSUWCXHZPFTZSF-UHFFFAOYSA-N 4-ethyl-5-methyl-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound CCC1OC(=O)OC1C LSUWCXHZPFTZSF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- AUXJVUDWWLIGRU-UHFFFAOYSA-N 4-propyl-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound CCCC1COC(=O)O1 AUXJVUDWWLIGRU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RJUFJBKOKNCXHH-UHFFFAOYSA-N Methyl propionate Chemical compound CCC(=O)OC RJUFJBKOKNCXHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- BTGRAWJCKBQKAO-UHFFFAOYSA-N adiponitrile Chemical compound N#CCCCCC#N BTGRAWJCKBQKAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- DFJYZCUIKPGCSG-UHFFFAOYSA-N decanedinitrile Chemical compound N#CCCCCCCCCC#N DFJYZCUIKPGCSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N dipropyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OCCC VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229940093499 ethyl acetate Drugs 0.000 claims description 3
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- CYEDOLFRAIXARV-UHFFFAOYSA-N ethyl propyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OCC CYEDOLFRAIXARV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ZTOMUSMDRMJOTH-UHFFFAOYSA-N glutaronitrile Chemical compound N#CCCCC#N ZTOMUSMDRMJOTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- LLEVMYXEJUDBTA-UHFFFAOYSA-N heptanedinitrile Chemical compound N#CCCCCCC#N LLEVMYXEJUDBTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001496 lithium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 3
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 3
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical group [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229940017219 methyl propionate Drugs 0.000 claims description 3
- KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N methyl propyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OC KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- YKYONYBAUNKHLG-UHFFFAOYSA-N n-Propyl acetate Natural products CCCOC(C)=O YKYONYBAUNKHLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BTNXBLUGMAMSSH-UHFFFAOYSA-N octanedinitrile Chemical compound N#CCCCCCCC#N BTNXBLUGMAMSSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229940090181 propyl acetate Drugs 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N valeric acid Chemical compound CCCCC(O)=O NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N ε-Caprolactone Chemical compound O=C1CCCCCO1 PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 claims description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 abstract description 25
- 239000002904 solvent Substances 0.000 abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 24
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 18
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 17
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 15
- 229910032387 LiCoO2 Inorganic materials 0.000 description 14
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 10
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 7
- 150000002430 hydrocarbons Chemical group 0.000 description 6
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 4
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 3
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 239000006245 Carbon black Super-P Substances 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical group CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001228 Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2 (NCM 111) Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 2
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 2
- QXOYPGTWWXJFDI-UHFFFAOYSA-N nonanedinitrile Chemical compound N#CCCCCCCCC#N QXOYPGTWWXJFDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FBRBWHYRPDOEFB-UHFFFAOYSA-N 2-methylidene-3-oxocyclopentane-1-carboxylic acid;pyridine-3-carbohydrazide Chemical compound NNC(=O)C1=CC=CN=C1.OC(=O)C1CCC(=O)C1=C FBRBWHYRPDOEFB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CONKBQPVFMXDOV-QHCPKHFHSA-N 6-[(5S)-5-[[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]methyl]-2-oxo-1,3-oxazolidin-3-yl]-3H-1,3-benzoxazol-2-one Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)C[C@H]1CN(C(O1)=O)C1=CC2=C(NC(O2)=O)C=C1 CONKBQPVFMXDOV-QHCPKHFHSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910012820 LiCoO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013872 LiPF Inorganic materials 0.000 description 1
- 101150058243 Lipf gene Proteins 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 150000005678 chain carbonates Chemical class 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 125000001033 ether group Chemical group 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
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000012982 microporous membrane Substances 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 1
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 229910021384 soft carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 238000010301 surface-oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
- H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
-
- 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
- H01M10/0569—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
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0025—Organic electrolyte
- H01M2300/0028—Organic electrolyte characterised by the solvent
- H01M2300/0037—Mixture of solvents
-
- 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)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明属于新能源技术领域，特别是涉及一种锂离子电池。所述锂离子电池包括正极、负极、隔膜以及非水电解液，所述正极包括正极活性材料，所述正极活性材料中包含锂钴氧化物；所述非水电解液包括第一环状碳酸酯和不同于所述第一环状碳酸酯的第二环状碳酸酯；所述第一环状碳酸酯为氟代环状碳酸酯；所述第一环状碳酸酯的重量百分数为12％～22％，所述第二环状碳酸酯的重量百分数小于等于2％。其中，第二环状碳酸酯的含量降到了较低的水平，使得电解液被氧化产气的副反应程度大幅降低，减少电池产气，第一环状碳酸酯作为电解液中的高介电常数溶剂使用，具有比第二环状碳酸酯更好的负极成膜作用，能保证较好的循环性能。
Description
技术领域
本发明属于新能源技术领域，特别是涉及一种锂离子电池。
背景技术
随着新能源汽车对续航里程的不断提高和3C数码产品轻薄化的不断发展， 电池行业越来越要求锂离子电池高能量密度化。设计高能量密度的锂离子电池 可以从以下几个方面着手：1)提高正极材料克容量；2)提高电池放电平台；3) 提电池中活性材料的比例；提升锂离子电池的充电的截止电压是增大电池能量 密度的重要途径之一，因为随着充电截止电压的提高，正极材料可以实现更高 的克容量发挥，且放电平台有明显提高，两方面的作用对能量密度的提升具有 立竿见影的效果。
随着电池电压的逐渐提高，正极材料进入更高的脱锂态，材料结构稳定性 会变差，且表面的氧化性也明显提高。材料结构的不稳定性及其高氧化性在极 片/电解液界面表现地尤其明显，具体表现为：电池发生产气，内阻快速增长， 容量急剧下降。电池产气会导致内压增大，更进一步可能会发展为电池的***、 燃烧等危险情况，因此高电压电池和电解液需要匹配。
公知的，环状的碳酸乙烯酯(EC)由于具有高介电常数能够为电解液提供 高电导率，其负极成膜作用的溶剂又能保证电池良好的循环性能，被广泛应用 于非水锂二次电池中。然而，EC的耐高电压稳定性较差，容易在高电压正极上 被氧化分解产气，导致电池性能衰减。碳酸丙烯酯(PC)具有更好的耐高电压 性能及与EC相当的介电常数和更宽的低温液相温度，在锂离子电池中也有广泛 的应用，然而PC不能在负极发生成膜反应，过多的PC替代会导致循环性能劣化。 氟代碳酸乙烯酯(FEC)由于其具有较高的分解电压和抗氧化性，同时具有较好 的成膜特性，目前作为添加剂普遍用于高电压锂离子以保证高电压电池的循环 性能。但FEC作为高电压电池的电解液的添加剂时，电解液更容易产气，导致电 池在高温存储和高温循环过程中内压增大，电池发生鼓包、胀气、甚至***。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有的高电压锂离子电池高温存储和 高温循环过程中产气的问题，提供一种锂离子电池。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种锂离子电池，包括正极、负 极、隔膜以及非水电解液，所述正极包括正极活性材料，所述正极活性材料中 包含锂钴氧化物；
所述非水电解液包括第一环状碳酸酯和不同于所述第一环状碳酸酯的第二 环状碳酸酯；
所述第一环状碳酸酯为氟代环状碳酸酯；
以所述锂离子电池非水电解液的总重量为100％计，所述第一环状碳酸酯的 重量百分数为12％～22％，所述第二环状碳酸酯的重量百分数小于等于2％。
可选地，所述第一环状碳酸酯包括氟代碳酸乙烯酯；所述第二环状碳酸酯 为非氟元素取代或未取代的环状碳酸酯。
可选的，所述未取代的环状碳酸酯为碳原子数为1-10的环状碳酸酯。
可选的，所述非氟元素取代的环状碳酸酯为氰基、含氧烃基、含硅烃基、 烷基、醚基、含硫烃基取代的环状碳酸酯。
可选地，所述正极活性材料表面包覆有金属氧化物或内部掺杂有其他元素； 所述金属氧化物为氧化镁和/或氧化铝；所述掺杂的元素选自Li、K、Mg、Ca、 Al、Cr、Cu、Ni、Ti、Nd、B和P中的一种或多种。
可选地，所述锂离子电池充电截止电压为4.35V及以上。
可选地，以所述锂离子电池非水电解液的总重量为100％计，所述第一环状 碳酸酯占非水电解液的重量百分数为14％～20％，所述第二环状碳酸酯占非水电 解液的重量百分数为小于等于0.5％。
可选地，所述第一环状碳酸酯包括氟代碳酸乙烯酯；所述第二环状碳酸酯 为非氟元素取代或未取代的环状碳酸酯。
可选地，所述第二环状碳酸酯包括碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸-1,2-亚丁 酯、碳酸-2,3-亚丁酯、碳酸-1,2-亚戊酯、碳酸-2,3-亚戊酯中的一种或多种。
可选地，所述非水电解液还包括线性碳酸酯和/或羧酸酯，以所述锂离子电 池非水电解液的总重量为100％计，所述羧酸酯和/或所述线性碳酸酯占所述非水 电解液重量百分数总和为50％～65％。
可选地，所述线性碳酸酯包括碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳 酸甲丙酯和碳酸乙丙酯中的一种或多种；
所述羧酸酯包括乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、 γ-丁内酯、γ-戊内酯、γ-己内酯、σ-戊内酯和ε-己内酯中的一种或多种。
可选地，所述非水电解液还包括添加剂，以所述锂离子电池非水电解液的 总重量为100％计，所述添加剂的重量百分数为1-20％；
所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、二腈类化合物、三腈类 化合物中的一种或多种；
所述二腈类化合物包括丁二腈、戊二腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、壬二 腈、癸二腈中的一种或多种，并且以所述锂离子电池非水电解液的总重量为 100％计，所述二腈类化合物的重量百分数为0.1％～10％；所述1,3-丙烷磺酸内酯 的重量百分数为1～10％。
可选地，所述非水电解液还包括锂盐，所述锂盐包括六氟磷酸锂、高氯酸 锂、四氟硼酸锂、双氟草酸硼酸锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂和双氟磺酰亚 胺锂盐中的一种或多种，且所述锂盐浓度为0.1M～2M。
本发明实施例提供的锂离子电池中，正极材料包含锂钴氧化物，其表面可 以催化氟代碳酸乙烯酯发生原位成膜反应而起到保护作用，在非水电解液中， 增加第一环状碳酸酯氟代环状碳酸酯的含量，使其作为电解液中的高介电常数 溶剂使用，且第二环状碳酸酯的含量降到了较低的水平，使得电解液被氧化产 气的副反应程度大幅降低，减少电池产气，改善高温存储性能。且氟代环状碳 酸酯具有比第二环状碳酸酯更好的负极成膜作用，能保证较好的循环性能。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、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的详细说明。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。
本发明实施例提供的一种锂离子电池，包括正极、负极、隔膜以及非水电 解液，所述正极包括正极活性材料，所述正极活性材料中包含锂钴氧化物；
所述负极包括负极活性材料，所述负极活性材料包括硬碳、软碳、石墨、 含硅材料中的一种或多种。
在一些实施例中，所述电池正极和所述电池负极之间隔有所述隔膜，所述 隔膜为锂离子电池领域的常规隔膜，这里不再赘述。
所述非水电解液包括第一环状碳酸酯和不同于所述第一环状碳酸酯的第二 环状碳酸酯；所述第一环状碳酸酯为氟代环状碳酸酯；以所述锂离子电池非水 电解液的总重量为100％计，所述第一环状碳酸酯的重量百分数为12％～22％， 所述第二环状碳酸酯的重量百分数小于等于2％。
传统的，在以第二环状碳酸酯(如EC、PC)作为高介电常数溶剂的电解液 中，第二环状碳酸酯一般占电解液重量10％～30％，第一环状碳酸酯氟代环状碳 酸酯(如FEC)通常作为可选的负极成膜添加剂少量加入(10％以下)，而第一 环状碳酸酯虽然能够改善循环性能但会导致明显产气，影响电池的高温存储性 能。
发明人通过大量实验分析发现，以钴酸锂为正极活性材料的锂电池体系存 在高温储存产气的问题，本发明提供的实施例中，正极活性材料中包含锂钴氧 化物，非水电解液中使用第一环状碳酸酯氟代环状碳酸酯(如FEC)作为高介 电常数溶剂使用，且不同于第一环状碳酸酯的第二环状碳酸酯含量降低到了较 低的水平时，使用该非水电解液的锂离子电池表现出优秀的高温存储性能，不 产气并有良好的容量保持和恢复性能，同时电池具有良好的循环性能。
在一实施例中，所述正极活性材料表面包覆有金属氧化物或内部掺杂有其 他元素；所述金属氧化物为氧化镁和/或氧化铝；所述掺杂的元素选自Li、K、 Mg、Ca、Al、Cr、Cu、Ni、Ti、Nd、B和P中的一种或多种。
在一实施例中，所述锂离子电池充电截止电压为4.35V及以上，在本发明 的一个优选实施例中，充电截止电压为4.45V。
在一实施例中，以所述锂离子电池非水电解液的总重量为100％计，所述第 一环状碳酸酯占非水电解液的重量百分数为14％～20％，具体的，所述第一环状 碳酸酯的重量百分比可以为14％、14.5％、15％、15.5％、16％、16.5％、17％、 17.5％、18％、18.5％、19％、19.5％、20％。所述第二环状碳酸酯占非水电解液 的重量百分数为小于等于0.5％。
所述第二环状碳酸酯的含量降低到一定水平，使用第一环状碳酸酯氟代环 状碳酸酯作为电解液中的高介电常数溶剂，非水电解液被氧化产气的副反应程 度大幅降低，减少了产气。更优选的，当所述第二环状碳酸酯重量比为0时， 电解液产气非常少，表现出优良的高温存储性能。
在一实施例中，所述第一环状碳酸酯包括氟代碳酸乙烯酯；所述第二环状 碳酸酯为非氟元素取代或未取代的环状碳酸酯。
在一实施例中，所述未取代的环状碳酸酯为碳原子数为1-10的环状碳酸酯， 所述非氟元素取代的环状碳酸酯为氰基、含氧烃基、含硅烃基、烷基、醚基、 含硫烃基取代的环状碳酸酯。
在一实施例中，所述第二环状碳酸酯包括碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸-1,2- 亚丁酯、碳酸-2,3-亚丁酯、碳酸-1,2-亚戊酯、碳酸-2,3-亚戊酯中的一种或多种。
需要说明的是，以上化合物是本发明所要求保护的部分化合物，但不仅限 于此，不应理解为对本发明的限制。
在一实施例中，所述非水电解液还包括线性碳酸酯和/或羧酸酯，采用低粘 度的羧酸酯有机溶剂与链状碳酸酯有机溶剂的混合液作为所述锂离子电池的非 水电解液的溶剂，能够降低非水电解液的粘度。
以所述锂离子电池非水电解液的总重量为100％计，所述羧酸酯和/或所述线 性碳酸酯占所述非水电解液重量百分数总和为50％～65％，具体的，所述羧酸酯 和所述线性碳酸酯的重量比总和可以为50％、52％、54％、55％、56％、58％、 60％、62％、64％、65％。
在一实施例中，所述线性碳酸酯包括碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙 酯、碳酸甲丙酯和碳酸乙丙酯中的一种或多种。
在一实施例中，所述羧酸酯包括乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙 酯、丙酸丙酯、γ-丁内酯、γ-戊内酯、γ-己内酯、σ-戊内酯和ε-己内酯中的 一种或多种。
在一实施例中，所述非水电解液还包括添加剂，以所述锂离子电池非水电 解液的总重量为100％计，所述添加剂的重量百分数为1-20％；所述添加剂包括 碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、二腈类化合物、三腈类化合物中的一种或多 种。
所述二腈类化合物包括丁二腈、戊二腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、壬二 腈、癸二腈中的一种或多种，并且以所述锂离子电池非水电解液的总重量为 100％计，所述二腈类化合物的重量百分数为0.1％～10％；所述1,3-丙烷磺酸内酯 的重量百分数为1～10％。
需要说明的是，以上化合物是本发明所要求保护的部分化合物，但不仅限 于此，不应理解为对本发明的限制。
本发明方案中对于锂盐没有特殊限制，可采用现有的各种物质。
在一实施例中，所述锂盐包括六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、双氟 草酸硼酸锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂和双氟磺酰亚胺锂盐中的一种或多种， 且所述锂盐浓度为0.1M～2M，优选的为0.8M～1.5M。
以下通过实施例对本发明进行进一步的说明。
实施例1
1)非水电解液的制备
将35％碳酸二乙酯(DEC)和28％丙酸丙酯(PP)进行混合，加入22％的 氟代碳酸乙烯酯(FEC)，再加入按电解液的总重量计15％的六氟磷酸锂(LiPF6)。
2)正极板的制备
按93:4:3的质量比混合正极活性材料钴酸锂(LiCoO2)，导电碳黑Super-P和 粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)，然后将它们分散在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中， 得到正极浆料。将浆料均匀涂布在铝箔的两面上，经过烘干、压延和真空干燥， 并用超声波焊机焊上铝制引出线后得到正极板。
3)负极板的制备
按94:1:2.5:2.5的质量比混合负极活性材料人造石墨，导电碳黑Super-P，粘 结剂丁苯橡胶(SBR)和羧甲基纤维素(CMC)，然后将它们分散在去离子水中，得 到负极浆料。将浆料涂布在铜箔的两面上，经过烘干、压延和真空干燥，并用 超声波焊机焊上镍制引出线后得到负极板。
4)电芯的制备
在正极板和负极板之间放置厚度为20μm的聚乙烯微孔膜作为隔膜，然后 将正极板、负极板和隔膜组成的三明治结构进行卷绕，再将卷绕体压扁后放入 铝塑膜包装袋，然后于85℃下烘烤24hr，得到待注液的电芯。
5)电芯的注液和化成
在露点控制在-40℃以下的手套箱中，将上述制备的非水电解液注入电芯中， 电解液的量要保证充满电芯中的空隙。然后按以下步骤进行化成：0.05C恒流充 电180min，0.1C恒流充电240min，搁置1hr后真空整形封口，然后进一步以0.2C 的电流恒流充电至4.45V，常温搁置24hr后，以0.2C的电流恒流放电至3.0V。
实施例2
与实施例1的工艺相同，如表1中所示，不同之处在于：
所述非水电解液的制备步骤中，以所述非水电解液的总重量为100％计，所 述非水电解液中加入33％丙酸丙酯(PP)，加入12％的氟代碳酸乙烯酯(FEC)。 除此之外，在实施例1的基础上再加入重量计为3％的1,3-丙烷磺酸内酯(1,3-PS) 和2％的丁二腈(SN)作为添加剂。
实施例3
与实施例1的工艺相同，如表1中所示，不同之处在于：
所述非水电解液的制备步骤中，以所述非水电解液的总重量为100％计，所 述非水电解液中加入30％丙酸丙酯(PP)，加入15％的氟代碳酸乙烯酯(FEC)。 除此之外，在实施例1的基础上再加入重量计为3％的1,3-丙烷磺酸内酯(1,3-PS) 和2％的丁二腈(SN)作为添加剂。
实施例4
与实施例1的工艺相同，如表1中所示，不同之处在于：
所述非水电解液的制备步骤中，以所述非水电解液的总重量为100％计，所 述非水电解液中加入29％丙酸丙酯(PP)，加入15％的氟代碳酸乙烯酯(FEC)， 除此之外，在实施例1的基础上再加入重量计为1％的碳酸乙烯酯(EC)、重量 计为3％的1,3-丙烷磺酸内酯(1,3-PS)和2％的丁二腈(SN)。
实施例5
与实施例1的工艺相同，如表1中所示，不同之处在于：
所述非水电解液的制备步骤中，以所述非水电解液的总重量为100％计，所 述非水电解液中加入29％丙酸丙酯(PP)，加入15％的氟代碳酸乙烯酯(FEC)， 除此之外，在实施例1的基础上再加入重量计为1％碳酸丙烯酯(PC)、3％的1,3- 丙烷磺酸内酯(1,3-PS)和2％的丁二腈(SN)。
实施例6
与实施例1的工艺相同，如表1中所示，不同之处在于：
所述非水电解液的制备步骤中，以所述非水电解液的总重量为100％计，所 述非水电解液中加入29％丙酸丙酯(PP)，加入15％的氟代碳酸乙烯酯(FEC)， 除此之外，在实施例1的基础上再加入重量计为0.5％的碳酸乙烯酯(EC)、0.5％ 碳酸丙烯酯(PC)、3％的1,3-丙烷磺酸内酯(1,3-PS)和2％的丁二腈(SN)。
实施例7
与实施例1的工艺相同，如表1中所示，不同之处在于：
所述非水电解液的制备步骤中，以所述非水电解液的总重量为100％计，所 述非水电解液中加入23％丙酸丙酯(PP)，加入22％的氟代碳酸乙烯酯(FEC)， 除此之外，在实施例1的基础上再加入重量计为3％的1,3-丙烷磺酸内酯(1,3-PS) 和2％的丁二腈(SN)作为添加剂。
对比例1
与实施例1的工艺相同，如表1中所示，不同之处在于：
所述非水电解液的制备步骤中，以所述非水电解液的总重量为100％计，所 述非水电解液中加入28％丙酸丙酯(PP)，加入5％的氟代碳酸乙烯酯(FEC)， 除此之外，在实施例1的基础上再加入重量计为12％的碳酸乙烯酯(EC)和5％ 碳酸丙烯酯(PC)。
对比例2
与实施例1的工艺相同，如表1中所示，不同之处在于：
所述非水电解液的制备步骤中，以所述非水电解液的总重量为100％计，所 述非水电解液中加入23％丙酸丙酯(PP)，加入5％的氟代碳酸乙烯酯(FEC)， 除此之外，在实施例1的基础上再加入重量计为12％的碳酸乙烯酯(EC)和5％ 碳酸丙烯酯(PC)，以及3％的1,3-丙烷磺酸内酯(1,3-PS)和2％的丁二腈(SN)。
对比例3
与实施例1的工艺相同，如表1中所示，不同之处在于：
所述非水电解液的制备步骤中，以所述非水电解液的总重量为100％计，所 述非水电解液中加入37％丙酸丙酯(PP)，加入8％的氟代碳酸乙烯酯(FEC)， 除此之外，在实施例1的基础上再加入重量计为3％的1,3-丙烷磺酸内酯(1,3-PS) 和2％的丁二腈(SN)作为添加剂。
对比例4
与实施例1的工艺相同，如表1中所示，不同之处在于：
所述非水电解液的制备步骤中，以所述非水电解液的总重量为100％计，所 述非水电解液中加入20％丙酸丙酯(PP)，加入25％的氟代碳酸乙烯酯(FEC)， 除此之外，在实施例1的基础上再加入重量计为3％的1,3-丙烷磺酸内酯(1,3-PS) 和2％的丁二腈(SN)作为添加剂。
对比例5
与实施例1的工艺相同，如表1中所示，不同之处在于：
所述非水电解液的制备步骤中，以所述非水电解液的总重量为100％计，所 述非水电解液中加入25％丙酸丙酯(PP)，加入15％的氟代碳酸乙烯酯(FEC)， 除此之外，在实施例1的基础上再加入5％的碳酸乙烯酯(EC)、3％的1,3-丙烷 磺酸内酯(1,3-PS)和2％的丁二腈(SN)。
对比例6
与实施例1的工艺相同，如表1中所示，不同之处在于：
所述非水电解液的制备步骤中，以所述非水电解液的总重量为100％计，所 述非水电解液中加入25％丙酸丙酯(PP)，加入15％的氟代碳酸乙烯酯(FEC)， 除此之外，在实施例1的基础上再加入重量计为5％碳酸丙烯酯(PC)，以及3％ 的1,3-丙烷磺酸内酯(1,3-PS)和2％的丁二腈(SN)。
对比例7
与实施例1的工艺相同，如表1中所示，不同之处在于：
所述非水电解液的制备步骤中，以所述非水电解液的总重量为100％计，所 述非水电解液中加入25％丙酸丙酯(PP)，加入15％的氟代碳酸乙烯酯(FEC)， 除此之外，在实施例1的基础上再加入重量计为2％的碳酸乙烯酯(EC)、3％碳 酸丙烯酯(PC)，以及3％的1,3-丙烷磺酸内酯(1,3-PS)和2％的丁二腈(SN)。
对比例8
与实施例1的工艺相同，如表1中所示，不同之处在于：
所述非水电解液的制备步骤中，以所述非水电解液的总重量为100％计，所 述非水电解液中加入28％丙酸丙酯(PP)，加入22％的氟代碳酸乙烯酯(FEC)。
所述正极板的制备步骤中，使用NCM111作为正极活性材料。
表1示出了以上实施例和对比例中的电解液溶剂各组分用量加入情况。
表1电解液溶剂的各组分用量(重量百分比)
| EC | PC | FEC | DEC | PP | LiPF6 | 1,3-PS | SN | 正极活性材料 | |
| 对比例1 | 12 | 5 | 5 | 35 | 28 | 15 | LiCoO<sub>2</sub> | ||
| 对比例2 | 12 | 5 | 5 | 35 | 23 | 15 | 3 | 2 | LiCoO<sub>2</sub> |
| 对比例3 | 8 | 35 | 37 | 15 | 3 | 2 | LiCoO<sub>2</sub> | ||
| 对比例4 | 25 | 35 | 20 | 15 | 3 | 2 | LiCoO<sub>2</sub> | ||
| 对比例5 | 5 | 15 | 35 | 25 | 15 | 3 | 2 | LiCoO<sub>2</sub> | |
| 对比例6 | 5 | 15 | 35 | 25 | 15 | 3 | 2 | LiCoO<sub>2</sub> | |
| 对比例7 | 2 | 3 | 15 | 35 | 25 | 15 | 3 | 2 | LiCoO<sub>2</sub> |
| 对比例8 | 22 | 35 | 28 | 15 | NCM111 | ||||
| 实施例1 | 22 | 35 | 28 | 15 | LiCoO<sub>2</sub> | ||||
| 实施例2 | 12 | 35 | 33 | 15 | 3 | 2 | LiCoO<sub>2</sub> | ||
| 实施例3 | 15 | 35 | 30 | 15 | 3 | 2 | LiCoO<sub>2</sub> | ||
| 实施例4 | 1 | 15 | 35 | 29 | 15 | 3 | 2 | LiCoO<sub>2</sub> | |
| 实施例5 | 1 | 15 | 35 | 29 | 15 | 3 | 2 | LiCoO<sub>2</sub> | |
| 实施例6 | 0.5 | 0.5 | 15 | 35 | 29 | 15 | 3 | 2 | LiCoO<sub>2</sub> |
| 实施例7 | 22 | 35 | 23 | 15 | 3 | 2 | LiCoO<sub>2</sub> |
性能测试
对上述实施例1～7和对比例1～8制备得到的锂离子电池进行如下性能测试
1)高温循环性能测试
将电池置于恒温45℃的烘箱中，以1C的电流恒流充电至4.45V然后恒压充 电至电流下降至0.03C，然后以1C的电流恒流放电至3.0V，如此循环300圈， 记录第1圈的放电容量和第300圈的放电容量，计算高温循环的容量保持率， 以评估其高温循环性能。
容量保持率的计算公式如下：
容量保持率(％)＝第300圈的放电容量/第1圈的放电容量×100％
2)高温储存性能测试
将化成后的电池在常温下用0.5C恒流恒压充至4.45V，测量电池初始放电 容量及初始电池厚度，然后再60℃储存21天后，等电池冷却至常温再测电池最 终厚度，计算电池厚度膨胀率；之后以0.3C放电至3V测量电池的保持容量和 恢复容量。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(％)＝(最终厚度-初始厚度)/初始厚度×100％。
3)高温储存性能测试
将化成后的电池在常温下用0.5C恒流恒压充至4.45V，测量电池初始放电 容量及初始电池厚度，然后再85℃储存6小时后，等电池冷却至常温再测电池 最终厚度，计算电池厚度膨胀率；之后以0.3C放电至3V测量电池的保持容量 和恢复容量。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(％)＝(最终厚度-初始厚度)/初始厚度×100％。
将计算得到的测试结果填入表2中。
表2
实施例1和对比例1比较，说明FEC含量在12％-22％范围之间且EC与PC 总含量低于电解液重量2％以下的电解液有更好的高温存储性能和高温循环性 能，尤其能明显改善产气问题，体积膨胀率明显降低。
实施例1和对比例8比较，说明FEC含量在12％-22％范围之间且EC与PC 总含量低于电解液重量2％以下的电解液匹配高电压钴酸锂正极材料比匹配 NMC111正极材料有更好的存储性能，这可能是FEC能在钴酸锂正极表面被催 化成膜并阻止进一步的反应，而不能在NMC111上发生成膜反应。
实施例2-7与对比例2比较，说明电解液中FEC含量在12％-22％范围之间 且EC与PC总含量低于电解液重量2％以下后，电池的高温存储性能特别是气 胀改善尤为明显，高温循环性能也有明显的改善。
实施例2，3，7与对比例3-4比较，说明FEC在12％-22％之间且EC与PC 总含量低于1％时，电池能有较好的高温存储和循环性能，且FEC含量优选的为 14％～20％。FEC含量低于12％时且EC与PC总含量低于2％时，电池虽然具有 较好的高温存储性能，但是高温循环性能差，并出现循环跳水的现象，原因可 能是：电解液中高介电常数的溶剂含量过少导致电解液的电导率太低，循环过 程中随着FEC的持续消耗会进一步降低电导率，这导致电池充放电时正负极的 电位的极化越来越大，很快达到充放电截至电压而不能正常发挥容量，而更严 重的是负极极化大到其电位低于析锂电位后，负极析锂而循环跳水。FEC含量 不能大于22％的原因：当FEC含量大于22％且EC与PC总含量低于2％时，电 池的高温循环性能无明显影响，说明电导率和负极成膜保护是足够的，但是高 温存储性能却也开始变差，原因目前还不清楚，推测是过多的FEC与LiPF6形 成的溶剂化结构稳定性变差，引起电解液的分解。
实施例7与实施例1比较，说明在FEC在12％-22％之间且EC与PC总含 量低于2％的电解液中，加入1,3-PS和二腈类化合物SN，电池的高温存储和高 温循环性能有更加显著的提高。
实施例3-6与对比例5-7比较，说明电解液中FEC在12％-22％之间时，EC 与PC总含量须低于2％的后，电池才能有良好的存储不产气性能，并保存较好 的循环性能，原因还不清楚。
对比例1-2比较，在常规EC+PC溶剂的电解液中，增加1,3-PS和腈类添加 剂SN更有利于改善电池的存储和循环性能。
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，包括正极、负极、隔膜以及非水电解液，其特征在于，
所述正极包括正极活性材料，所述正极活性材料中包含锂钴氧化物；
所述非水电解液包括第一环状碳酸酯和不同于所述第一环状碳酸酯的第二环状碳酸酯；
所述第一环状碳酸酯为氟代环状碳酸酯；
以所述锂离子电池非水电解液的总重量为100％计，所述第一环状碳酸酯的重量百分数为12％～22％，所述第二环状碳酸酯的重量百分数小于等于2％。
2.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极活性材料表面包覆有金属氧化物或内部掺杂有其他元素；所述金属氧化物为氧化镁和/或氧化铝；所述掺杂的元素选自Li、K、Mg、Ca、Al、Cr、Cu、Ni、Ti、Nd、B和P中的一种或多种。
3.如权利要求1或2所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池充电截止电压为4.35V及以上。
4.如权利要求1或2所述的锂离子电池，其特征在于，以所述锂离子电池非水电解液的总重量为100％计，所述第一环状碳酸酯占非水电解液的重量百分数为14％～20％，所述第二环状碳酸酯占非水电解液的重量百分数为小于等于0.5％。
5.如权利要求1或2所述的锂离子电池，其特征在于，所述第一环状碳酸酯包括氟代碳酸乙烯酯；
所述第二环状碳酸酯为非氟元素取代或未取代的环状碳酸酯。
6.如权利要求5所述的锂离子电池，其特征在于，所述第二环状碳酸酯包括碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸-1,2-亚丁酯、碳酸-2,3-亚丁酯、碳酸-1,2-亚戊酯、碳酸-2,3-亚戊酯中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述非水电解液还包括线性碳酸酯和/或羧酸酯，以所述锂离子电池非水电解液的总重量为100％计，所述羧酸酯和/或所述线性碳酸酯占所述非水电解液重量百分数总和为50％～65％。
8.如权利要求6所述的锂离子电池，其特征在于，所述线性碳酸酯包括碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯和碳酸乙丙酯中的一种或多种；
所述羧酸酯包括乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、γ-丁内酯、γ-戊内酯、γ-己内酯、σ-戊内酯和ε-己内酯中的一种或多种。
9.如权利要求1或6所述的锂离子电池，其特征在于，所述非水电解液还包括添加剂，以所述锂离子电池非水电解液的总重量为100％计，所述添加剂的重量百分数为1-20％；
所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、二腈类化合物、三腈类化合物中的一种或多种；
所述二腈类化合物包括丁二腈、戊二腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、壬二腈、癸二腈中的一种或多种，并且以所述锂离子电池非水电解液的总重量为100％计，所述二腈类化合物的重量百分数为0.1％～10％；所述1,3-丙烷磺酸内酯的重量百分数为1～10％。
10.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述非水电解液还包括锂盐，所述锂盐包括六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、双氟草酸硼酸锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂和双氟磺酰亚胺锂盐中的一种或多种，且所述锂盐浓度为0.1M～2M。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911411859.0A CN113130890B (zh) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | 一种锂离子电池 |
| PCT/CN2020/136344 WO2021135921A1 (zh) | 2019-12-31 | 2020-12-15 | 一种锂离子电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911411859.0A CN113130890B (zh) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | 一种锂离子电池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113130890A true CN113130890A (zh) | 2021-07-16 |
| CN113130890B CN113130890B (zh) | 2023-01-17 |
Family
ID=76686488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911411859.0A Active CN113130890B (zh) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | 一种锂离子电池 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113130890B (zh) |
| WO (1) | WO2021135921A1 (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113921904B (zh) * | 2021-09-18 | 2024-04-05 | 东莞市创明电池技术有限公司 | 电解液和锂二次电池 |
| CN114300735B (zh) * | 2021-11-26 | 2023-09-08 | 深圳新宙邦科技股份有限公司 | 锂二次电池 |
| CN114089204B (zh) * | 2021-11-30 | 2023-11-21 | 蜂巢能源科技(无锡)有限公司 | 一种电池容量跳水拐点预测方法及装置 |
| CN115995553A (zh) * | 2022-11-18 | 2023-04-21 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种电池 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001250585A (ja) * | 2000-03-02 | 2001-09-14 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | リチウムイオン２次電池の充電方法 |
| CN101646648A (zh) * | 2007-03-06 | 2010-02-10 | 宇部兴产株式会社 | 磺酸叔丁基苯基酯化合物及使用其的锂二次电池用非水电解液、和使用其的锂二次电池 |
| CN104362346A (zh) * | 2014-10-14 | 2015-02-18 | 东莞新能源科技有限公司 | 一种锂离子电池 |
| CN105186036A (zh) * | 2015-09-08 | 2015-12-23 | 宁德新能源科技有限公司 | 电解液以及包括该电解液的锂离子电池 |
| CN109075386A (zh) * | 2017-01-20 | 2018-12-21 | 株式会社Lg化学 | 用于锂二次电池的非水电解质溶液和包括该非水电解质溶液的锂二次电池 |
| CN109950620A (zh) * | 2017-12-20 | 2019-06-28 | 深圳新宙邦科技股份有限公司 | 一种非水电解液及锂离子电池 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101090165A (zh) * | 2006-06-14 | 2007-12-19 | 三洋电机株式会社 | 二次电池用非水电解液及使用了它的非水电解液二次电池 |
| CN105591155A (zh) * | 2014-10-22 | 2016-05-18 | 上海中聚佳华电池科技有限公司 | 一种锂离子电池用高压电解液 |
| CN105406121B (zh) * | 2015-12-16 | 2018-08-14 | 东莞市杉杉电池材料有限公司 | 一种匹配硅碳负极锂离子电池电解液及硅碳负极锂离子电池 |
| JP6945435B2 (ja) * | 2017-12-18 | 2021-10-06 | 三菱ケミカル株式会社 | 非水系電解液、及びそれを用いた非水系電解液二次電池 |
| CN109768278A (zh) * | 2018-12-15 | 2019-05-17 | 华南理工大学 | 一种锂离子电池 |
-
2019
- 2019-12-31 CN CN201911411859.0A patent/CN113130890B/zh active Active
-
2020
- 2020-12-15 WO PCT/CN2020/136344 patent/WO2021135921A1/zh active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001250585A (ja) * | 2000-03-02 | 2001-09-14 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | リチウムイオン２次電池の充電方法 |
| CN101646648A (zh) * | 2007-03-06 | 2010-02-10 | 宇部兴产株式会社 | 磺酸叔丁基苯基酯化合物及使用其的锂二次电池用非水电解液、和使用其的锂二次电池 |
| CN104362346A (zh) * | 2014-10-14 | 2015-02-18 | 东莞新能源科技有限公司 | 一种锂离子电池 |
| CN105186036A (zh) * | 2015-09-08 | 2015-12-23 | 宁德新能源科技有限公司 | 电解液以及包括该电解液的锂离子电池 |
| CN109075386A (zh) * | 2017-01-20 | 2018-12-21 | 株式会社Lg化学 | 用于锂二次电池的非水电解质溶液和包括该非水电解质溶液的锂二次电池 |
| CN109950620A (zh) * | 2017-12-20 | 2019-06-28 | 深圳新宙邦科技股份有限公司 | 一种非水电解液及锂离子电池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113130890B (zh) | 2023-01-17 |
| WO2021135921A1 (zh) | 2021-07-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111628218B (zh) | 一种锂离子电池及其制备方法 | |
| CN113130890B (zh) | 一种锂离子电池 | |
| CN109585921B (zh) | 一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池 | |
| JP5890860B2 (ja) | リチウムイオン二次電池及びその電解液 | |
| CN111525190B (zh) | 电解液及锂离子电池 | |
| JP5357517B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
| JP2018513542A (ja) | リチウムイオン電池用非水電解液及びリチウムイオン電池 | |
| CN113410511A (zh) | 一种锂离子电池及电子装置 | |
| CN109428120B (zh) | 锂离子电池用非水电解液及锂离子电池 | |
| CN112928328A (zh) | 一种含有硅烷基磺酰胺化合物的锂离子电池电解液和锂离子二次电池 | |
| CN110957530A (zh) | 一种高电压锂离子电池电解液及高电压锂离子电池 | |
| CN109119599B (zh) | 一种二次电池及其制备方法 | |
| CN114361588A (zh) | 一种锂离子电池 | |
| CN111384442A (zh) | 一种电池电解液正极成膜添加剂及使用该添加剂的电解液和锂离子电池 | |
| CN111092255A (zh) | 一种锂离子电池 | |
| CN107919498B (zh) | 锂离子电池非水电解液及使用该电解液的锂离子电池 | |
| CN116093430B (zh) | 高电压非水电解液及锂离子二次电池 | |
| JP5259996B2 (ja) | リチウム二次電池用電解液、及びリチウム二次電池 | |
| CN110970663A (zh) | 非水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 | |
| CN110336077B (zh) | 一种高电压镍钴锰三元正极材料的锂离子电池 | |
| CN114628773A (zh) | 一种锂离子电池 | |
| CN110890590A (zh) | 一种多功能高电压锂离子电池电解液及高电压锂离子电池 | |
| CN111384441A (zh) | 一种电池电解液添加剂及含有此添加剂的电解液和锂离子电池 | |
| CN110690498B (zh) | 一种高电压锂离子电池电解液及高电压锂离子电池 |
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 | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230627 Address after: No. 305, Yangzhu West Road, Duodao District, High tech Zone, Jingmen City, Hubei Province, 448000 Patentee after: Jingmen Xinzhoubang New Materials Co.,Ltd. Address before: 518118 Shatuo Tongfu Industrial Zone, Pingshan New District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee before: SHENZHEN CAPCHEM TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |