[go: up one dir, main page]

CN111987362A - 锂离子电池电解液及其制备方法和应用 - Google Patents

锂离子电池电解液及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN111987362A
CN111987362A CN202011074415.5A CN202011074415A CN111987362A CN 111987362 A CN111987362 A CN 111987362A CN 202011074415 A CN202011074415 A CN 202011074415A CN 111987362 A CN111987362 A CN 111987362A
Authority
CN
China
Prior art keywords
weight
lithium
electrolyte
parts
carbonate
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
CN202011074415.5A
Other languages
English (en)
Inventor
杨恒峰
刘祥哲
吕豪杰
吴光麟
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.)
Kunshan Bao Innovative Energy Technology Co Ltd
Original Assignee
Kunshan Bao Innovative Energy Technology 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 Kunshan Bao Innovative Energy Technology Co Ltd filed Critical Kunshan Bao Innovative Energy Technology Co Ltd
Priority to CN202011074415.5A priority Critical patent/CN111987362A/zh
Publication of CN111987362A publication Critical patent/CN111987362A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/446—Initial charging measures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • 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
    • H01M2300/004—Three 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)
  • 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

本发明公开了锂离子电池电解液及其制备方法和应用，所述电解液包括：六氟磷酸锂、有机溶剂和添加剂；所述六氟磷酸锂的摩尔浓度为1.05～1.2mol/L；所述有机溶剂包括10～40重量份的碳酸乙烯酯、20～70重量份的碳酸甲乙酯和10～60重量份的碳酸二甲酯；所述添加剂包括0.5～1重量份的二氟磷酸锂和0.5～1.5重量份的碳酸亚乙烯酯。通过将该电解液应用于锂离子快充型电池中，可显著提高锂离子快充电池的功率性能以及循环寿命和稳定性。

Description

锂离子电池电解液及其制备方法和应用
技术领域
本发明属锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池电解液及其制备方法和应用。
背景技术
自上世纪90年代日本SONY公司成功将锂离子电池实现商业化后，锂离子电池在电子产品领域中得到了广泛的应用。与其它传统蓄电池相比，锂离子电池具有比能量高、大电流放电能力强、循环寿命长、储能效率高等特点。锂离子电池也因此成为了新一代最具竞争力的电池，被誉为“绿色环保能源”，是解决当代环境污染问题和能源问题的首选技术。
随着智能数码产品的普及以及新能源汽车的应用愈加广泛，人们对快速充电的需求更加迫切，缩短充电时间可以提高用户体验，快速充电技术是将来电芯发展的重要方向。影响快速充电技术的发展的原因是多方面的。从电芯本身来看，电池设计、正负极材料、电解液是影响电池快充技术的关键，其中快速充电的电解液对快充技术的影响尤为明显。电池在快速充电的过程中，锂离子快速从正极脱出进入电解液，然后穿过隔膜、进入负极进行嵌锂，大量锂离子进行快速迁移需要电解液具有较高的动力学性能，在传质过程中具有更小的传质阻力，因此需要电解液满足较好的浸润性、更低的黏度，更低的锂离子传输阻力。
现有技术中，大多使用低沸点的有机溶剂来改善电解液的动力学性能，例如线状碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯，乙酸丙酯等有机溶剂具有较低的黏度，能为锂离子传输提供更适宜的通道，但这些溶剂的使用会造成电池高温性能受到挑战，同时羧酸酯类有机溶剂与电池负极石墨的兼容性较差，会对电池循环性能造成恶化。
因此，在当今追求高能量密度、高电压、负极高压实密度的需求下，开发合适的快充电解液是解决上述问题的关键，而且快速充电技术要求电解液具有较高的动力学性能，改善电池动力学和高温性能、循环性能是快充电解液的主要目标。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种锂离子电池电解液及其制备方法和应用，通过将该电解液应用于锂离子快充型电池中，可显著提高锂离子快充电池的功率性能以及循环寿命和稳定性。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种锂离子电池电解液。根据本发明的实施例，所述锂离子电池电解液包括：六氟磷酸锂、有机溶剂和添加剂；
所述六氟磷酸锂的摩尔浓度为1.05～1.2mol/L；
所述有机溶剂包括10～40重量份的碳酸乙烯酯、20～70重量份的碳酸甲乙酯和10～60重量份的碳酸二甲酯；
所述添加剂包括0.5～1重量份的二氟磷酸锂和0.5～1.5重量份的碳酸亚乙烯酯。
根据本发明实施例的锂离子电池电解液，通过对上述有机溶剂进行合理的配比优化，可以显著提高电解液中锂离子的传导能力，降低传导的阻力，通过采用上述配比的添加剂可以显著提高锂离子电池的稳定性。具体的，在电解液中，碳酸亚乙烯酯可以先于碳酸乙烯酯在电池负极形成致密的固体电解质界面(SEI膜)，阻止溶剂共嵌，提升材料和极片的稳定性，在有效保护有机溶剂碳酸乙烯酯的同时提高电池的循环性能和使用寿命。二氟磷酸锂可以降低内阻并提高循环稳定性，同时可以和六氟磷酸锂共同提供锂源。碳酸亚乙烯酯可以提高电池在不同温度下的循环温度性。六氟磷酸锂在按照上述的溶剂体系中具有更高的溶解度，缔合度小，易解离，电导率高，同时热稳定性和电化学稳定性更高。通过将该电解液应用于锂离子快充型电池中，可显著提高锂离子快充电池的功率性能以及循环寿命和稳定性。
另外，根据本发明上述实施例的锂离子电池电解液还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述有机溶剂还包括碳酸二乙酯。
在本发明的一些实施例中，所述有机溶剂还包括1～20重量份的碳酸二乙酯。
在本发明的一些实施例中，所述添加剂还包括选自二草酸硼酸锂、三甲基硅烷硼酸酯和双氟磺酰亚胺锂中的至少之一。
在本发明的一些实施例中，所述添加剂还包括选自0.5～3重量份的二草酸硼酸锂、0.5～3重量份的三甲基硅烷硼酸酯和0.5～3重量份的双氟磺酰亚胺锂中的至少之一。
在本发明的一些实施例中，所述添加剂还包括选自碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯、丙烯基-1,3-磺酸内酯和丁二腈中的至少之一。
在本发明的一些实施例中，所述添加剂还包括选自0～0.5重量份的碳酸乙烯亚乙酯、0.5～1.5重量份的氟代碳酸乙烯酯、0～0.5重量份的三(三甲基硅烷)硼酸酯、0.5～3重量份的丙烯基-1,3-磺酸内酯和0.5～1重量份的丁二腈中的至少之一。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种制备上述锂离子电池电解液的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：将六氟磷酸锂、有机溶剂和添加剂混合，以便得到锂离子电池电解液。由此，该方法制备得到的电解液具有上述锂离子电池电解液的全部优点。
在本发明的第三个方面，本发明提出一种锂离子电池。根据本发明的实施例，该锂离子电池具有上述电解液。由此，通过将该电解液应用于锂离子快充型电池中，可显著提高锂离子快充电池的功率性能以及循环寿命和稳定性。
在本发明的第四个方面，本发明提出了一种如上所述锂离子电池的化成方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：
在85～95℃的温度和1.0～2.0MPa的压力下，将所述锂离子电池以2～3C的倍率充电至92～98％SOC。
根据本发明实施例的化成上述锂离子电池的方法，该方法根据锂离子快充电池所采用的电解液组成对化成方法处理条件进行优化，高温高压条件可保证正负极活性物质表面的保护膜薄而密实，从而降低电池阻抗，提高电池的功率性能和循环性能，大倍率和高SOC的条件在提高生产效率的同时提前释放电池的膨胀应力，可使电池处于更稳定的状态，进一步提高了电池性能的稳定性，更好地满足了快速充电对电池充电时间短、温升低、循环稳定性好、安全性要求高等需求。
在本发明的第五个方面，本发明提出了一种车辆。根据本发明的实施例，所述车辆具有如上所述的锂离子电池。由此，使得装载上述锂电池的车辆在具有优异的续航能力，从而满足消费者的使用需求。
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。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为实施例1、2、4、6、8和对比例所制备电池的电化学阻抗图谱。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种锂离子电池电解液。根据本发明的实施例，所述锂离子电池电解液包括：六氟磷酸锂、有机溶剂和添加剂；所述六氟磷酸锂的摩尔浓度为1.05～1.2mol/L；所述有机溶剂包括10～40重量份的碳酸乙烯酯、20～70重量份的碳酸甲乙酯和10～60重量份的碳酸二甲酯；所述添加剂包括0.5～1重量份的二氟磷酸锂和0.5～1.5重量份的碳酸亚乙烯酯。发明人发现，如果六氟磷酸锂的摩尔浓度小于1.05mol/L，则无法提供足够的锂离子、电池浓差极化大；如果大于1.2mol/L，则电解液体系热稳定性变差、导致电池的安全性变差。发明人发现，碳酸乙烯酯的含量如果小于10重量份，无法保证足够数量的分子溶剂化，形成SEI膜的组分不足；如果大于40重量份，则会引起体系粘度过高，传递锂离子的速率降低。碳酸甲乙酯的含量如果小于20重量份，会使电解液体系的沸点升高、导致安全性变差；如果大于70重量份，则会引起体系介电常数低，传解离锂离子的能力变差。碳酸二甲酯对体系的动力学影响较大，含量低时电解液体系的导电率低、黏度高；过高时则会引起体系结构稳定性变差，在电池循环和存储过程中产生较多气体而失效。发明人发现，二氟磷酸锂的含量如果小于0.5重量份，无法提供足够的锂源，体系动力学变差，如果大于1重量份，会造成生产工艺和成本增加。碳酸亚乙烯酯是形成负极SEI的主要添加剂，含量低时会使SEI成分不足、电池效率低、循环变差；含量过高时则会消耗过多的锂离子和负极活性物质、导致电池容量降低。
由此，通过对上述有机溶剂进行合理的配比优化，可以显著提高电解液中锂离子的传导能力，降低传导的阻力，通过采用上述配比的添加剂可以显著提高锂离子电池的稳定性。具体的，在电解液中，碳酸亚乙烯酯可以先于碳酸乙烯酯在电池负极形成致密的固体电解质界面(SEI膜)，从而提高电极的循环性能和使用寿命。二氟磷酸锂可以降低内阻并提高循环稳定性。碳酸亚乙烯酯可以提高电池在不同温度下的循环温度性。另外，六氟磷酸锂在按照上述的溶剂体系中才会更快的发生锂离子的解离，同时六氟磷酸锂可以分别与碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯的C-O键发生范德华力，可以和碳酸二甲酯的线性分子链的两端发生耦合，碳酸亚乙烯酯可以有效保护有机溶剂碳酸乙烯酯，二氟磷酸锂也可以发生C-P键的加强配合，二氟磷酸锂同时可以和六氟磷酸锂共同提供锂源。通过将该电解液应用于锂离子快充型电池中，可显著提高锂离子快充电池的功率性能以及循环寿命和稳定性。
在本发明的实施例，六氟磷酸锂的溶解度高，缔合度小，易解离，电导率高，为电解液成分中的锂源。有机溶剂作为锂离子的载体，用于溶解锂盐，添加剂按种类不同作用不一，需要有与电极材料的相容性。上述几种成分组成电解液通过Li+溶剂化和迁移，形成SEI&ECM，形成SEI膜后膜阻止溶剂共嵌和石墨剥离等行为，以达到本发明的技术效果。其中，碳酸乙烯酯具有较高的介电常数、较低的粘度，碳酸甲乙酯具有低介电常数、低粘度，碳酸二甲酯较线性碳酸酯具有更低的粘度、低介电常数，通过将不同物性的溶剂混合使用，才能使溶液介电常数高，解离Li+的能量强，同时粘度小，分子间作用力小，锂离子在其中移动速度快，所制作的电池具有更加优异的性能。碳酸亚乙烯酯可以先于碳酸乙烯酯在电池负极形成致密的固体电解质界面(SEI膜)，从而提高电极的循环性能和使用寿命、这样同时不会引起碳酸乙烯酯在石墨层间的嵌入而剥离。二氟磷酸锂可以降低内阻并提高循环稳定性，同时成本低廉易获取。
根据本发明的一个具体实施例，所述有机溶剂还包括碳酸二乙酯。碳酸二乙酯的作用是配合环状烷基碳酸盐体系，提高体系的热稳定性，提高安全性、降低温升。
上述碳酸二乙酯的含量并不受特别限制，本领域人员可根据实际需要随意选择，作为一种优选的方案，上述碳酸二乙酯的含量为1～20重量份。
根据本发明的再一个具体实施例，所述添加剂还包括选自二草酸硼酸锂、三甲基硅烷硼酸酯和双氟磺酰亚胺锂中的至少之一。上述二草酸硼酸锂、三甲基硅烷硼酸酯和双氟磺酰亚胺锂的作用是进一步提高导电率、降低温升、改善高温循环以及存储。
上述二草酸硼酸锂、三甲基硅烷硼酸酯和双氟磺酰亚胺锂的含量并不受特别限制，本领域人员可根据实际需要随意选择，作为一种优选的方案，所述添加剂还包括选自0.5～3重量份的二草酸硼酸锂、0.5～3重量份的三甲基硅烷硼酸酯和0.5～3重量份的双氟磺酰亚胺锂中的至少之一。
根据本发明的又一个具体实施例，所述添加剂还包括选自碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯、丙烯基-1,3-磺酸内酯和丁二腈中的至少之一。碳酸乙烯亚乙酯和丙烯基-1,3-磺酸内酯可以提高电池在高温下的稳定性。氟代碳酸乙烯酯可以提高电池在不同温度下的循环温度性。三(三甲基硅烷)硼酸酯可以有效降低内阻、提高电池动力学性能，丁二腈可以抑制电池产气，提高电化学稳定性，改善电池的高温循环性能。上述碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯、丙烯基-1,3-磺酸内酯和丁二腈的含量并不受特别限制，本领域人员可根据实际需要随意选择，作为一种优选的方案，碳酸乙烯亚乙酯的含量为0～0.5重量份，氟代碳酸乙烯酯的含量为0.5～1.5重量份，三(三甲基硅烷)硼酸酯的含量为0～0.5重量份，丙烯基-1,3-磺酸内酯的含量为0.5～3重量份，丁二腈的含量为0.5～1重量份。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种制备上述锂离子电池电解液的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：将六氟磷酸锂、有机溶剂和添加剂混合均匀即可，以便得到锂离子电池电解液。由此，该方法制备得到的电解液具有上述锂离子电池电解液的全部优点。
在本发明的第三个方面，本发明提出一种锂离子电池。根据本发明的实施例，该锂离子电池具有上述电解液。由此，通过将该电解液应用于锂离子快充型电池中，可显著提高锂离子快充电池的功率性能以及循环寿命和稳定性。
在本发明的第四个方面，本发明提出一种上述锂离子电池的化成方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：
在85～95℃的温度和1.0～2.0MPa的压力下，将所述锂离子电池以2～3C的倍率充电至92～98％SOC。发明人发现，如果上述温度低于85℃，会造成无法有效激活化学体系，电解液反应速率低；如果高于95℃，则会产生高温副反应、安全性降低。如果上述压力低于1MPa，则无法保证电池的界面，锂离子迁移路径长；如果高于2MPa，则导致电解液浸润变差。如果充电倍率低于2C，则无法保证足够的锂离子和电解液以及负极表面的反应，如果高于3C，则会产生锂枝晶，产生安全隐患。如果SOC低于92％，则无法充分激化体系、反应不充分；如果高于98％，则会损失过多的锂源，导致首效变低，电池容量变低。
由此，该方法根据锂离子快充电池所采用的电解液组成对化成方法处理条件进行优化，高温高压条件可保证正负极活性物质表面的保护膜薄而密实，从而降低电池阻抗，提高电池的功率性能和循环性能，大倍率和高SOC的条件在提高生产效率的同时提前释放电池的膨胀应力，可使电池处于更稳定的状态，进一步提高了电池性能的稳定性，更好地满足了快速充电对电池充电时间短、温升低、循环稳定性好、安全性要求高等需求。
在本发明的第五个方面，本发明提出了一种车辆。根据本发明的实施例，所述车辆具有如上所述的锂离子电池。由此，使得装载上述锂电池的车辆在具有优异的续航能力，从而满足消费者的使用需求。
下面详细描述本发明的实施例，需要说明的是下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。另外，如果没有明确说明，在下面的实施例中所采用的所有试剂均为市场上可以购得的，或者可以按照本文或已知的方法合成的，对于没有列出的反应条件，也均为本领域技术人员容易获得的。
实施例1
本实施例中锂离子电池电解液包含锂盐、溶剂、添加剂，其中锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)，其在电解液中的浓度为1.15mol/L。所用的溶剂为20重量份的碳酸乙烯酯(EC)、30重量份的碳酸甲乙酯(EMC)、50重量份的碳酸二甲酯(DMC)；所含的添加剂为1重量份的二氟磷酸锂(LiPO2F2)、0.5重量份的碳酸亚乙烯酯(VC)。
实施例2
本实施例中锂离子电池电解液包含锂盐、溶剂、添加剂，其中锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)，其在电解液中的浓度为1.15mol/L。所用的溶剂为20重量份的碳酸乙烯酯(EC)、40重量份的碳酸甲乙酯(EMC)、40重量份的碳酸二甲酯(DMC)；所含的添加剂为1重量份的二氟磷酸锂(LiPO2F2)、1重量份的碳酸亚乙烯酯(VC)。
实施例3
本实施例中锂离子电池电解液包含锂盐、溶剂、添加剂，其中锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)，其在电解液中的浓度为1.15mol/L。所用的溶剂为20重量份的碳酸乙烯酯(EC)、30重量份的碳酸甲乙酯(EMC)、50重量份的碳酸二甲酯(DMC)；所含的添加剂为1重量份的二氟磷酸锂(LiPO2F2)、0.5重量份的碳酸亚乙烯酯(VC)、0.5重量份的碳酸乙烯亚乙酯(VEC)。
实施例4
本实施例中锂离子电池电解液包含锂盐、溶剂、添加剂，其中锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)，其在电解液中的浓度为1.15mol/L。所用的溶剂为20重量份的碳酸乙烯酯(EC)、60重量份的碳酸甲乙酯(EMC)、20重量份的碳酸二甲酯(DMC)；所含的添加剂为1重量份的二氟磷酸锂(LiPO2F2)、1重量份的碳酸亚乙烯酯(VC)、1重量份的氟代碳酸乙烯酯(FEC)。
实施例5
本实施例中锂离子电池电解液包含锂盐、溶剂、添加剂，其中锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)，其在电解液中的浓度为1.15mol/L。所用的溶剂为20重量份的碳酸乙烯酯(EC)、30重量份的碳酸甲乙酯(EMC)、50重量份的碳酸二甲酯(DMC)；所含的添加剂为1重量份的二氟磷酸锂(LiPO2F2)、1重量份的碳酸亚乙烯酯(VC)、0.5重量份的三(三甲基硅烷)硼酸酯(TMSB)、1重量份的丙烯基-1,3-磺酸内酯(PST)。
实施例6
本实施例中锂离子电池电解液包含锂盐、溶剂、添加剂，其中锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)，其在电解液中的浓度为1.15mol/L。所用的溶剂为20重量份的碳酸乙烯酯(EC)、30重量份的碳酸甲乙酯(EMC)、50重量份的碳酸二甲酯(DMC)；所含的添加剂为1重量份的二氟磷酸锂(LiPO2F2)、1重量份的碳酸亚乙烯酯(VC)、0.5重量份的三(三甲基硅烷)硼酸酯(TMSB)、3重量份的丙烯基-1,3-磺酸内酯(PST)。
实施例7
本实施例中锂离子电池电解液包含锂盐、溶剂、添加剂，其中锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)，其在电解液中的浓度为1.15mol/L。所用的溶剂为20重量份的碳酸乙烯酯(EC)、30重量份的碳酸甲乙酯(EMC)、50重量份的碳酸二甲酯(DMC)；所含的添加剂为1重量份的二氟磷酸锂(LiPO2F2)、1重量份的碳酸亚乙烯酯(VC)、1重量份的丁二腈(SN)。
实施例8
本实施例中锂离子电池电解液包含锂盐、溶剂、添加剂，其中锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)，其在电解液中的浓度为1.15mol/L。所用的溶剂为30重量份的碳酸乙烯酯(EC)、50重量份的碳酸甲乙酯(EMC)、20重量份的碳酸二甲酯；所含的添加剂为1重量份的二氟磷酸锂(LiPO2F2)、0.5重量份的碳酸亚乙烯酯(VC)。
实施例9
本实施例中锂离子电池电解液包含锂盐、溶剂、添加剂，其中锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)，其在电解液中的浓度为1.05mol/L。所用的溶剂为40重量份的碳酸乙烯酯(EC)、20重量份的碳酸甲乙酯(EMC)、60重量份的碳酸二甲酯(DMC)；所含的添加剂为0.5重量份的二氟磷酸锂(LiPO2F2)、1.5重量份的碳酸亚乙烯酯(VC)。
实施例10
本实施例中锂离子电池电解液包含锂盐、溶剂、添加剂，其中锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)，其在电解液中的浓度为1.2mol/L。所用的溶剂为10重量份的碳酸乙烯酯(EC)、70重量份的碳酸甲乙酯(EMC)、10重量份的碳酸二甲酯(DMC)；所含的添加剂为0.7重量份的二氟磷酸锂(LiPO2F2)、0.5重量份的碳酸亚乙烯酯(VC)。
对比例
本对比例中锂离子电池电解液包含锂盐、溶剂、添加剂，其中锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)，其在电解液中的浓度为1.15mol/L。所用的溶剂为20重量份的碳酸乙烯酯(EC)、40重量份的碳酸甲乙酯(EMC)、40重量份的碳酸二甲酯(DMC)、1.5重量份的碳酸亚乙烯酯(VC)、0.5重量份的丁二腈(SN)。
分别采用实施例1～8和对比例中的电解液制备锂离子电池，所述锂离子电池的正极材料采用三元材料，负极材料为石墨，电池按照如下方法进行化成：
在90℃的温度和1.5MPa的压力下，将上述锂离子电池以2C的倍率充电至95％SOC。
表1
Figure BDA0002716167630000081
对所制备电池进行快速充电测试以及安全测试。各电解液理化性能以及电池的快速充电容量保持率，拆解电池后的析锂程度，充电温升，快速充电的循环次数，以及安全测试结果汇总如表1。测试结果表明，本发明所搭配的电解液具有较高的电导率数值，能够有效保证电池快速充电时的锂离子传导。采用本发明电解液的电池，快速充电时的温升低、10C时只有10℃左右，同时具有较高的容量保持率，同时电池拆解后负极没有出现析锂现象、安全性高，循环容量保持率>80％时循环次数在2500周次左右，同时各项安全测试均能通过，与之对比的对比例，各方面性能均较差，这说明通过采用本发明的电解液和化成方法，电池的循环寿命得到了显著的提高，能够满足快充型电池的要求。
实施例1、2、4、6、8和对比例所制备电池的电化学阻抗图谱如图1，从图1可以看出，实施例1、2、4、6、8的曲线相较于对比例，谱图中半圆更小，说明实施例1、2、4、6、8所制备电池的阻抗更小，动力学性能更好，更加有利于快速充电。
实施例1、2、4、5和对比例的两个平行样所制备电池的循环放电容量如表2。
表2
Figure BDA0002716167630000091
从表2中可以看出，相较于对比例平行样1和平行样2，实施例1、2、4、5更早趋于循环稳定，并且相同的循环次数时的容量更高，对应电池具有更长久的使用寿命。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种锂离子电池电解液，其特征在于，包括：六氟磷酸锂、有机溶剂和添加剂；
所述六氟磷酸锂的摩尔浓度为1.05～1.2mol/L；
所述有机溶剂包括10～40重量份的碳酸乙烯酯、20～70重量份的碳酸甲乙酯和10～60重量份的碳酸二甲酯；
所述添加剂包括0.5～1重量份的二氟磷酸锂和0.5～1.5重量份的碳酸亚乙烯酯。
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述有机溶剂还包括碳酸二乙酯；
优选地，所述有机溶剂还包括1～20重量份的碳酸二乙酯。
3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述添加剂还包括选自二草酸硼酸锂、三甲基硅烷硼酸酯和双氟磺酰亚胺锂中的至少之一。
4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述添加剂还包括选自二草酸硼酸锂、三甲基硅烷硼酸酯和双氟磺酰亚胺锂中的至少之一；
优选地，所述添加剂还包括选自0.5～3重量份的二草酸硼酸锂、0.5～3重量份的三甲基硅烷硼酸酯和0.5～3重量份的双氟磺酰亚胺锂中的至少之一。
5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述添加剂还包括选自碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯、丙烯基-1,3-磺酸内酯和丁二腈中的至少之一。
6.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述添加剂还包括选自0～0.5重量份的碳酸乙烯亚乙酯、0.5～1.5重量份的氟代碳酸乙烯酯、0～0.5重量份的三(三甲基硅烷)硼酸酯、0.5～3重量份的丙烯基-1,3-磺酸内酯和0.5～1重量份的丁二腈中的至少之一。
7.一种制备权利要求1-6任一项所述的电解液的方法，其特征在于，包括：
将六氟磷酸锂、有机溶剂和添加剂混合，以便得到锂离子电池电解液。
8.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池具有权利要求1-6任一项所述的电解液。
9.一种如权利要求8所述的锂离子电池的化成方法，其特征在于，包括：
在85～95℃的温度和1.0～2.0MPa的压力下，将所述锂离子电池以2～3C的倍率充电至92～98％SOC。
10.一种车辆，其特征在于，所述车辆具有权利要求9所述的锂离子电池。
CN202011074415.5A 2020-10-09 2020-10-09 锂离子电池电解液及其制备方法和应用 Pending CN111987362A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011074415.5A CN111987362A (zh) 2020-10-09 2020-10-09 锂离子电池电解液及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011074415.5A CN111987362A (zh) 2020-10-09 2020-10-09 锂离子电池电解液及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111987362A true CN111987362A (zh) 2020-11-24

Family

ID=73450346

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011074415.5A Pending CN111987362A (zh) 2020-10-09 2020-10-09 锂离子电池电解液及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111987362A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113851725A (zh) * 2021-09-17 2021-12-28 常州赛得能源科技有限公司 一种快充电解液及应用
CN116190795A (zh) * 2023-04-28 2023-05-30 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种添加剂、包括其的电解液和一种锂离子电池

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104752773A (zh) * 2015-04-01 2015-07-01 广东烛光新能源科技有限公司 锂离子电池的制备方法
CN105406129A (zh) * 2015-11-06 2016-03-16 珠海光宇电池有限公司 一种锂离子电池的化成方法
US20160268636A1 (en) * 2015-03-12 2016-09-15 Samsung Sdi Co., Ltd. Organic electrolytic solution and lithium battery comprising organic electrolyte solution
CN106829908A (zh) * 2016-12-23 2017-06-13 山东海容电源材料有限公司 一种二氟磷酸锂的制备方法及含有二氟磷酸锂的锂离子电池非水电解液
CN109713360A (zh) * 2018-12-28 2019-05-03 蜂巢能源科技有限公司 储能锂离子电池及其电解液和化成-老化方法
EP3396775B1 (en) * 2017-04-25 2019-09-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Secondary battery system, charging method, and vehicle

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160268636A1 (en) * 2015-03-12 2016-09-15 Samsung Sdi Co., Ltd. Organic electrolytic solution and lithium battery comprising organic electrolyte solution
CN104752773A (zh) * 2015-04-01 2015-07-01 广东烛光新能源科技有限公司 锂离子电池的制备方法
CN105406129A (zh) * 2015-11-06 2016-03-16 珠海光宇电池有限公司 一种锂离子电池的化成方法
CN106829908A (zh) * 2016-12-23 2017-06-13 山东海容电源材料有限公司 一种二氟磷酸锂的制备方法及含有二氟磷酸锂的锂离子电池非水电解液
EP3396775B1 (en) * 2017-04-25 2019-09-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Secondary battery system, charging method, and vehicle
CN109713360A (zh) * 2018-12-28 2019-05-03 蜂巢能源科技有限公司 储能锂离子电池及其电解液和化成-老化方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113851725A (zh) * 2021-09-17 2021-12-28 常州赛得能源科技有限公司 一种快充电解液及应用
CN113851725B (zh) * 2021-09-17 2023-10-10 南通赛得能源有限公司 一种快充电解液及应用
CN116190795A (zh) * 2023-04-28 2023-05-30 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种添加剂、包括其的电解液和一种锂离子电池
CN116190795B (zh) * 2023-04-28 2023-07-21 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种添加剂、包括其的电解液和一种锂离子电池

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109873205B (zh) 一种适用于硅碳负极的电解液及包含该电解液的锂离子电池
CN111244546B (zh) 一种适用于快充的锂离子电池用电解液及锂离子电池
CN109755635A (zh) 一种兼顾高低温性能的电池电解液添加剂、电解液及高镍三元锂离子电池
CN109860709B (zh) 一种改善锂离子电池低温性能的电解液及包含该电解液的锂离子电池
CN106033824B (zh) 高电压锂离子电池及其电解液
CN117673476B (zh) 一种锂离子电池、电池模块、电池包及用电装置
CN111244545B (zh) 一种防过充电解液及使用该电解液的锂离子电池
CN113078354A (zh) 一种三元锂离子电池非水电解液及其锂离子电池
CN111834665B (zh) 一种高镍三元锂离子电池电解液及锂离子电池
CN112713304B (zh) 电解液及具有该电解液的锂离子电池
CN117936902B (zh) 一种高镍硅基锂离子电池电解液及高镍硅基锂离子电池
CN117691190A (zh) 一种用于富锂锰基正极高压锂离子电池的电解液以及锂离子电池
CN120809973B (zh) 高电压钴酸锂/硅碳体系的锂离子电池电解液、锂离子电池、电池模块、电池包、用电装置
CN117691184A (zh) 电解液添加剂、电解液和电池
CN111987362A (zh) 锂离子电池电解液及其制备方法和应用
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
CN113823836B (zh) 电解液、锂离子电池及电动装置
EP3836278B1 (en) Lithium ion battery, battery module, battery pack, and apparatus
CN111864267B (zh) 一种用于锂离子电池高温稳定的功能添加剂及电解液
JP2025502253A (ja) 二次電池、電池モジュール、電池パック及び電力消費装置
CN114188605A (zh) 一种用于硅碳负极的锂离子电池电解液及包含该电解液的锂离子电池
CN119994195B (zh) 非水电解液、锂离子电池、电池模块、电池包及用电装置
CN117497861B (zh) 锂离子电池电解液及锂离子电池
CN116259838B (zh) 电解液添加剂及所得电解液、锂离子电池
CN116259840B (zh) 锂离子快充电池电解液的制备方法

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
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20201124