[go: up one dir, main page]

CN116666752A - 一种非水电解液和锂离子电池 - Google Patents

一种非水电解液和锂离子电池 Download PDF

Info

Publication number
CN116666752A
CN116666752A CN202310579631.2A CN202310579631A CN116666752A CN 116666752 A CN116666752 A CN 116666752A CN 202310579631 A CN202310579631 A CN 202310579631A CN 116666752 A CN116666752 A CN 116666752A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbonate
electrolytic solution
additive
lithium
nonaqueous electrolytic
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
CN202310579631.2A
Other languages
English (en)
Inventor
余乐
杨智江
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.)
Vision Power Technology Hubei Co ltd
Yuanjing Power Technology Ordos Co ltd
Envision Power Technology Jiangsu Co Ltd
Envision Ruitai Power Technology Shanghai Co Ltd
Original Assignee
Vision Power Technology Hubei Co ltd
Yuanjing Power Technology Ordos Co ltd
Envision Power Technology Jiangsu Co Ltd
Envision Ruitai Power Technology Shanghai 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 Vision Power Technology Hubei Co ltd, Yuanjing Power Technology Ordos Co ltd, Envision Power Technology Jiangsu Co Ltd, Envision Ruitai Power Technology Shanghai Co Ltd filed Critical Vision Power Technology Hubei Co ltd
Priority to CN202310579631.2A priority Critical patent/CN116666752A/zh
Publication of CN116666752A publication Critical patent/CN116666752A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • H01M2300/0088—Composites
    • H01M2300/0091—Composites in the form of mixtures
    • 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

本发明提供一种非水电解液和锂离子电池，具体涉及二次电池技术领域。所述非水电解液包括锂盐、非水有机溶剂和第一添加剂，所述第一添加剂包括苯三唑衍生物和/或噻二唑衍生物，利用苯三唑衍生物或噻二唑衍生物能够降低阴极氧化能力的特性，有效的缓解阴极氧化性提高带来的性能恶化问题。

Description

一种非水电解液和锂离子电池
技术领域
本发明涉及二次电池技术领域，具体涉及一种非水电解液和锂离子电池。
背景技术
锂离子电池由于具有能量密度高、循环寿命长等优点，被广泛应用于电动汽车上。随着电动汽车行业的发展，续航里程已经成为限制锂离子电池进一步发展的重要原因。
目前，提高锂离子电池的工作电压或者在三元类阴极中提高镍的含量是常见的提高续航里程的方法，但伴随而来的是阴极的氧化性增强，从而导致锂离子电池循环、产气、存储等性能的恶化。
发明内容
鉴于以上现有技术的缺点，本发明提供一种非水电解液和锂离子电池，以改善锂离子电池由于阴极的氧化性增强引发的电池性能恶化的问题。
为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供一种非水电解液，其包括锂盐、非水有机溶剂和第一添加剂，所述第一添加剂包括苯三唑衍生物和/或噻二唑衍生物。
在本发明一示例中，所述苯三唑衍生物包括结构式(1)所示物质中的一种或多种；所述噻二唑衍生物包括结构式(2)所示物质中的一种或多种；
其中，式(1)中的R1和式(2)中的R2、R3分别独立为C1～C3的烷烃基或甲基。
在本发明一示例中，所述第一添加剂在所述非水电解液中的质量百分含量为0.1％至1％。
在本发明一示例中，所述非水电解液还包括第二添加剂，所述第二添加剂包括吡咯啉-N-氧化物衍生物，所述吡咯啉-N-氧化物衍生物包括结构式(3)所示物质中的一种或多种；
其中，式(3)中的R4和R5分别独立为C1～C3的烷烃基或甲基。
在本发明一示例中，所述第二添加剂在所述非水电解液中的质量百分含量为0.05％至0.5％。
在本发明一示例中，所述有机溶剂包括环状碳酸酯、线性碳酸脂及羧酸酯中的任意两种或三种。
在本发明一示例中，所述环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯中的一种或两种；所述线性碳酸酯包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一种或多种；所述羧酸酯包括乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯中的一种或多种。
在本发明一示例中，所述环状碳酸酯的质量占所述有机溶剂总质量的10％至40％，所述线性碳酸酯的质量占所述有机溶剂总质量的10％至80％。
在本发明一示例中，所述锂盐包括双氟磺酰亚胺锂和/或六氟磷酸锂，所述锂盐在所述非水电解液中的质量百分含量为8％至20％。
本发明另一方面提供一种锂离子电池，其包括正极极片、负极极片、隔膜及上述的非水电解液。
本发明在非水电解液中加入苯三唑衍生物和/或噻二唑衍生物添加剂，以降低电池阴极的氧化能力，从而改善锂离子电池的循环、产气及存储等电池性能。在此基础上再添加吡咯啉-N-氧化物衍生物，其能够清除氧自由基，将苯三唑衍生物和/或噻二唑衍生物与吡咯啉-N-氧化物衍生物配合使用，能够使电解液被阴极的氧化大大降低，进一步提升锂离子电池的性能。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
为了简便，本文仅明确地公开了一些数值范围，范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
本发明提供一种非水电解液，其包括锂盐、非水有机溶剂和第一添加剂，其中，第一添加剂包括苯三唑衍生物和/或噻二唑衍生物，即第一添加剂可以为单独的苯三唑衍生物或单独的噻二唑衍生物，也可以是以任意比例混合的苯三唑衍生物和噻二唑衍生物的组合物。本发明利用苯三唑衍生物或噻二唑衍生物来降低电池阴极的氧化能力，从而提升锂离子电池的性能。
苯三唑衍生物的结构式如式(1)所示：
其中，R1为C1～C3的烷烃基或甲基，即R1可以为C1的烷烃基、C2的烷烃基、C3的烷烃基或者甲基，苯三唑衍生物可以是式(1)所示物质中的一种，也可以是以任意比例混合的两种或两种以上的组合物。
噻二唑衍生物的结构式如式(2)所示：
其中，R2和R3各自独立地为C1～C3的烷烃基或甲基，即R2可以为C1的烷烃基、C2的烷烃基、C3的烷烃基或者甲基，R3可以为C1的烷烃基、C2的烷烃基、C3的烷烃基或者甲基，R2和R3可以相同，例如R2和R3均为甲基，或者均为C1烷烃基等；R2和R3也可以不同，例如R2为甲基，R3为C2的烷烃基，等等。而噻二唑衍生物可以是式(2)所示物质中的一种，也可以是以任意比例混合的两种或两种以上的组合物。
在一些实施例中，第一添加剂在非水电解液中的质量百分含量为0.1％至1％，进一步的，第一添加剂在非水电解液中的质量百分含量为0.3％至0.8％，更进一步的，第一添加剂在非水电解液中的质量百分含量为0.5％。
在一实施例中，非水电解液还包括第二添加剂，第二添加剂包括吡咯啉-N-氧化物衍生物，吡咯啉-N-氧化物衍生物能够起到清除氧自由基的作用，将吡咯啉-N-氧化物衍生物与苯三唑衍生物和/或噻二唑衍生物配合使用，能够使阴极对电解液的氧化大大降低，进一步提升锂离子电池的性能。
吡咯啉-N-氧化物衍生物的结构式如式(3)所示：
其中，R4和R5分别独立地为C1～C3的烷烃基或甲基，即R4可以为C1的烷烃基、C2的烷烃基、C3的烷烃基或者甲基，R5可以为C1的烷烃基、C2的烷烃基、C3的烷烃基或者甲基，R4和R5可以相同，例如R4和R5均为C1的烷烃基，或者均为甲基，等；R4和R5也可以不同，例如R4为甲基，R5为C3的烷烃基，等等。而吡咯啉-N-氧化物衍生物可以是式(3)所示物质中的一种，也可以是以任意比例混合的两种或两种以上的组合物。
在一些实施例中，吡咯啉-N-氧化物衍生物在非水电解液中的质量百分含量为0.05％至0.5％，进一步的，吡咯啉-N-氧化物衍生物在非水电解液中的质量百分含量为0.1％至0.3％，例如，0.1％、0.2％或0.3％等。
非水电解液中的有机溶剂可选用本领域常规的溶剂，在本发明中，有机溶剂包括环状碳酸酯、线性碳酸脂及羧酸酯中的任意两种或三种，例如，有机溶剂为环状碳酸酯和线性碳酸酯的组合物，或者环状碳酸酯和羧酸酯的组合物，或者线性碳酸酯和羧酸酯的组合物，或者环状碳酸酯、线性碳酸酯和羧酸酯三者的组合物。
其中，环状碳酸酯的质量占有机溶剂总质量的10％至40％，例如，10％、20％或40％等，线性碳酸酯的质量占有机溶剂总质量的10％至80％，例如，10％、30％、50％或80％等。根据有机溶剂的组成及环状碳酸酯及线性碳酸酯在有机溶剂中的质量占比，可得出羧酸酯在有机溶剂中的含量。例如，有机溶剂中环状碳酸酯的质量占比为10％，线性碳酸酯的质量占比为80％，羧酸酯的质量占比为10％；或者，有机溶剂中环状碳酸酯的质量占比为40％，线性碳酸酯的质量占比为60％；或者，有机溶剂中环状碳酸酯的质量占比为30％，线性碳酸酯的质量占比为70％，等等。
作为示例，环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯中的一种或两种，例如，环状碳酸酯可以为碳酸乙烯酯，也可以为碳酸丙烯酯，亦可以为以任意比例混合的碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯。
线性碳酸酯包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一种或多种，即线性碳酸酯可以是上述所列举种类中的任意一种，例如碳酸二甲酯，或者碳酸二乙酯，或者碳酸甲乙酯；线性碳酸酯也可以是上述所列举种类中的任意两种或三种的组合物，例如碳酸二甲酯和碳酸二乙酯的组合物，或者碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的组合物，或者碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的组合物。需要说明的是，当线性碳酸酯为组合物时，对于组合物内各组分之间的比例不做限制，以任意比例混合即可。
羧酸酯包括乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯中的一种或多种，即羧酸酯可以是上述所列举种类中的任意一种，例如乙酸乙酯，或者乙酸丙酯，或者丙酸乙酯，等；羧酸酯也可以是上述所列举种类中任意两种或两种以上的组合物，例如乙酸乙酯和乙酸丙酯的组合物，或丙酸乙酯和丙酸丙酯的组合物，或者乙酸丙酯、丙酸乙酯和丙酸丙酯的组合物，或者乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯和丙酸丙酯的组合物。需要说明的是，当羧酸酯为组合物时，对于组合物内各组分之间的比例不做限制，以任意比例混合即可。
非水电解液中的锂盐可选用本领域常规的锂盐种类，作为示例，锂盐包括双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)和/或六氟磷酸锂(LiPF6)，即，锂盐可以是单独的双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)，也可以是单独的六氟磷酸锂(LiPF6)，也可以是以任意比例混合的双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)和六氟磷酸锂(LiPF6)的组合物。
在一些实施例中，锂盐在非水电解液中的质量百分含量为8％至20％，进一步的，锂盐在非水电解液中的质量百分含量为10％至17％，例如10％、13％、15％或17％等等。
本发明非水电解液按照常规的配置方法配置即可，例如，首先将非水有机溶剂混合搅拌，然后在搅拌条件下将锂盐加入混合溶剂，继续搅拌至锂盐完全溶解，最后加入添加剂搅拌均匀。
本发明第二方面提供一种锂离子电池，该电池包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液，在电池充放电过程中，活性离子在正极极片和负极极片之间往返嵌入和脱出，隔膜设置在正极极片和负极极片之间，起到隔离的作用；电解液在正极极片和负极极片之间起到传导离子的作用。而电解液为本发明上文所述的非水电解液，由于电解液中含有能够降低阴极氧化能力的苯三唑衍生物和/或噻二唑衍生物，因此可以提高电池的循环、产气、存储等性能。
具体的，正极极片包括正极集流体和设置于正极集流体至少一个表面上的正极活性物质层。其中，正极集流体可以采用具有良好导电性及机械强度的材质，例如铝箔。正极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，正极活性物质层设置在正极集流体相对的两个表面的其中任意一者或两者上。正极活性物质层包括正极材料、正极导电剂和正极粘结剂，此处对正极材料、正极导电剂及正极粘结剂的具体种类不做具体限制，可以采用本领域已知的能够用于锂离子电池中的材料，本领域技术人员可以根据实际需求进行选择。
作为示例，正极材料可选自三元材料、钴酸锂、含锂磷酸盐，具体的，三元材料包括但不限于锂镍钴锰氧化物、锂镍钴铝氧化物等；含锂磷酸盐包括但不限于磷酸锰铁锂、磷酸铁锂、磷酸锰锂等等。粘结剂例如选自聚偏氟乙烯(PVDF)或聚四氟乙烯(PTFE)等。导电剂例如选自炭黑、乙炔黑、石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维等中的一种或以任意比例混合的两种或两种以上的组合物。
正极极片可按照本领域已知的方法制备正极极片。作为示例，将正极材料、正极导电剂和正极粘结剂分散于溶剂(例如N-甲基毗咯烷酮，简称NMP)中，形成均匀的正极浆料：将正极浆料涂覆在正极集流体上，经烘干、冷压等工序后，得到正极极片。正极浆料中各组分之间的比例可参照常规比例进行设定，在此不做限制。
负极极片包括负极集流体和设置于负极集流体至少一个表面上的负极活性物质层。负极集流体可以采用具有良好导电性及机械强度的材质，例如铜箔。负极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，负极活性物质层设置在负极集流体相对的两个表面的其中任意一者或两者上。负极活性物质层包括负极材料、负极导电剂、负极粘结剂及增稠剂，此处对负极材料、负极导电剂及负极粘结剂的具体种类不做具体限制，可以采用本领域已知的能够用于锂离子电池中的材料，本领域技术人员可以根据实际需求进行选择。
作为示例，负极材料选自人造石墨、天然石墨、软碳、硬碳、纯硅、硅氧化合物、硅碳化合物中的一种或多种。负极导电剂选自炭黑、乙炔黑、石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维等中的一种或以任意比例混合的两种或两种以上的组合物。负极粘结剂选自聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酸钠(PAAS)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙烯醇(PVA)、丁苯橡胶(SBR)中的任意一种或以任意比例混合的几种组合物；增稠剂选自羧甲基纤维素(CMC)，其可以是羧甲基纤维素钠(CMC-Na)，也可以是羧甲基纤维素锂(CMC-Li)。
负极极片可按照本领域已知的方法制备。例如，将负极材料、负极粘结剂、增稠剂和负极导电剂分散于去离子水中，形成均匀的负极浆料：将负极浆料涂覆在负极集流体上，经烘干、冷压等工序后，得到负极极片。其中，负极浆料中各组分之间的比例可参照常规比例进行设定，在此不做限制。
隔膜选用本领域常规的种类，例如选用PE多孔膜作为隔膜，隔膜的厚度为9至18μm，透气率为180s/100mL至380s/100mL；孔隙率为30％至50％。
电池组装按照常规方法进行，待准备完毕，将负极极片、隔膜、正极极片依次按顺序叠放，并装入铝塑膜中得到干电芯，并将干电芯在80℃下烘烤除水。将非水电解液注入干电芯中封装得到成品锂离子电池。
下面通过几个具体的实施例和对比例对本发明的技术方案进行详细说明，除非另有说明，以下实施例中所使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过本领域的常规方法制备而得，以及实施例中使用的仪器均可商购获得。
实施例1至实施例10及对比例1和对比例2的组分参照表1。
实施例1
将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二乙酯(DEC)按照质量比为30:50:20的比例混合均匀制得非水有机溶剂；将干燥后的六氟磷酸锂(LiPF6)和双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)加入到非水有机溶剂中混合均匀，再加入第一添加剂苯三唑衍生物(式1，R1为甲基)，混合均匀，制得非水电解液。其中，非水电解液中六氟磷酸锂的质量百分含量为12％，双氟磺酰亚胺锂的质量百分含量为4％，第一添加剂的质量百分含量为0.5％。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于：在加入第一添加剂的同时还添加有第二添加剂(式3，R4和R5均为甲基)，非水电解液中第二添加剂的质量百分含量为0.2％。
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处在于：将第一添加剂苯三唑衍生物(式1，R1为甲基)替换为吡咯啉-N-氧化物衍生物(式2，R2和R3均为甲基)。
实施例4
本实施例与实施例3的不同之处在于：在加入第一添加剂的同时还添加有第二添加剂(式3，R4和R5均为甲基)，非水电解液中第二添加剂的质量百分含量为0.2％。
实施例5
将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二乙酯(DEC)按照质量比为20:10:50:20的比例混合均匀制得非水有机溶剂；将干燥后的六氟磷酸锂(LiPF6)加入到非水有机溶剂中混合均匀，再加入第一添加剂苯三唑衍生物(式1，R1为甲基)，混合均匀，制得非水电解液。其中，非水电解液中六氟磷酸锂的质量百分含量为13％，第一添加剂的质量百分含量为0.5％。
实施例6
本实施例与实施例5的不同之处在于：在加入第一添加剂的同时还添加有第二添加剂(式3，R4和R5均为甲基)，非水电解液中第二添加剂的质量百分含量为0.2％。
实施例7
本实施例与实施例5的不同之处在于：将第一添加剂苯三唑衍生物(式1，R1为甲基)替换为吡咯啉-N-氧化物衍生物(式2，R2和R3均为甲基)。
实施例8
本实施例与实施例7的不同之处在于：在加入第一添加剂的同时还添加有第二添加剂(式3，R4和R5均为甲基)，非水电解液中第二添加剂的质量百分含量为0.2％。
实施例9
本实施例与实施例5的不同之处在于：同时添加第一添加剂和第二添加剂，第一添加剂包括苯三唑衍生物(式1，R1为甲基)和噻二唑衍生物(式2，R2和R3均为甲基)，苯三唑衍生物的添加量占非水电解液总质量的0.5％，噻二唑衍生物的添加量占非水电解液总质量的0.5％；第二添加剂包括吡咯啉-N-氧化物衍生物(式3，R4和R5均为甲基)，第二添加剂的添加量占非水电解液总质量的0.05％。
实施例10
本实施例与实施例5的不同之处在于：同时添加第一添加剂和第二添加剂，第一添加剂为苯三唑衍生物(式1，R1为甲基)，苯三唑衍生物的添加量占非水电解液总质量的0.1％；第二添加剂为吡咯啉-N-氧化物衍生物(式3，R4和R5均为甲基)，第二添加剂的添加量占非水电解液总质量的0.5％。
对比例1
将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二乙酯(DEC)按照质量比为30:50:20的比例混合均匀制得非水有机溶剂；将干燥后的六氟磷酸锂(LiPF6)和双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)加入到非水有机溶剂中混合均匀，制得非水电解液。其中，非水电解液中六氟磷酸锂的质量百分含量为12％，双氟磺酰亚胺锂的质量百分含量为4％。
对比例2
将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二乙酯(DEC)按照质量比为20:10:50:20的比例混合均匀制得非水有机溶剂；将干燥后的六氟磷酸锂(LiPF6)加入到非水有机溶剂中混合均匀，制得非水电解液。
表1：实施例1至10与对比例1至2的电解液的组分配比
将实施例1至10与对比例1至2制备的非水电解液分别组装成锂离子电池，制备过程如下：
(1)、正极极片：将正极活性物质LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2，导电剂乙炔黑，粘结剂聚偏二氟乙烯以95：3：2的质量比溶解于N-甲基吡咯烷酮(NMP)中混合匀浆，涂覆于铝箔上，干燥、辊压、裁切得到正极极片。
(2)、负极极片：将负极活性物质人造石墨，导电剂为乙炔黑，粘结剂为羧甲基纤维素钠(CMC)，将负极活性物质、导电剂、粘结剂按照质量比为96:2:2加入去离子水中混合匀浆，涂覆于铜箔上，干燥、辊压、裁切得到负极极片。
(3)、隔膜：以厚度为11um的PE的多孔膜作为隔膜。
(4)、电池组装：将所制备的正极极片、隔膜、负极极片依次进行叠片，使隔膜处于正、负极极片中间起到隔离的作用，装入铝塑膜中得到干电芯；将干电芯在80℃下烘烤除水；将制备的非水电解液注入干电芯中封装得到成品锂离子电池。
将实施例1至10及对比例1和2的电解液组装的锂离子电池进行性能测试，测试结果参见表2，测试方法如下所示：
(1)、循环测试：在25℃下，将锂离子电池以1/3C恒流充电至4.35V，然后恒压充电至电流为0.05C。再将电池以1/3C恒流放电至2.5V。记容量C0，重复上述充放电步骤2000次，记录2000圈的放电容量C1。电池的容量保持率＝C1/C0*100％。
(2)、DCR测试：在25℃下，将锂离子电池以1/3C恒流充电至4.35V，然后恒压充电至电流为0.05C。再将电池以1/3C恒流放电至2.5V。重复上述充电步骤，将充电容量记为C1。将电池以1/3C恒流放电至(50％*C1)，记录初始电压为V2。将电池以1C恒流放电30s，记录末端电压为V3；则DCR＝(V2-V3)/(C1*1)。
(3)、高温存储测试：在60℃下，将锂离子电池存储27天；再将电池置于25℃下以1/3C恒流放电至2.5V，再将电池以1/3C恒流充电至4.35V，然后恒压充电至电流为0.05C；再将电池以1/3C恒流放电至2.5V，记录放电容量为C3。容量恢复率为(C3/C2)*100％。重复上述充电步骤，将充电容量记为C4。将电池以1/3C恒流放电至(50％*C4)，记录初始电压为V4。将电池以1C恒流放电30s，记录末端电压为V5。DCR＝(V4-V5)/(C4*1)。DCR增长率为(存储27天后DCR-初始DCR)/初始DCR*100％。
(4)、高温产气测试：在25℃下，将锂离子电池以1/3C恒流充电至4.35V，然后恒压充电至电流为0.05C，使用测厚仪测试厚度，记录初始厚度T1；再将电池放在60℃恒温箱中存储30天，取出后，冷却至25℃，使用测厚仪，电芯厚度T2，厚度变化率＝(T2-T1)/T1*100％。
表2：实施例1至10和对比例1至2制备电池的电池性能
对比实施例1至4和对比例1及实施例5至10和对比例2，可以看出，在电解液中添加第一添加剂(苯三唑衍生物和/或噻二唑衍生物)，其无论是循环性能、高温存储性能及产气性均得到了明显的改善。这是因为苯三唑衍生物或噻二唑衍生物能够起到降低电池阴极氧化能力，降低了阴极对电解液的氧化，从而提高了电池的性能。将第一添加剂和第二添加剂同时使用，效果更好，因为吡咯啉-N-氧化物衍生物能够起到清除氧自由基，第一添加剂和第二添加剂的双重作用，大大降低电解液被阴极氧化的程度，进而提升锂离子电池的性能。
本发明在电解液中加入苯三唑衍生物和/或噻二唑衍生物添加剂，可以降低电池阴极的氧化能力，从而改善锂离子电池的循环、产气及存储等电池性能。另，将苯三唑衍生物和/或噻二唑衍生物与吡咯啉-N-氧化物衍生物配合使用，能够使电解液被阴极的氧化大大降低，进一步提升锂离子电池的性能。所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种非水电解液，其特征在于，包括：锂盐、非水有机溶剂和第一添加剂，所述第一添加剂包括苯三唑衍生物和/或噻二唑衍生物。
2.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述苯三唑衍生物包括结构式(1)所示物质中的一种或多种；所述噻二唑衍生物包括结构式(2)所示物质中的一种或多种；
其中，式(1)中的R1和式(2)中的R2、R3分别独立地为C1～C3的烷烃基或甲基。
3.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述第一添加剂在所述非水电解液中的质量百分含量为0.1％至1％。
4.根据权利要求1至3任一所述的非水电解液，其特征在于，所述非水电解液还包括第二添加剂，所述第二添加剂包括吡咯啉-N-氧化物衍生物，所述吡咯啉-N-氧化物衍生物包括结构式(3)所示物质中的一种或多种；
其中，式(3)中的R4和R5分别独立地为C1～C3的烷烃基或甲基。
5.根据权利要求4所述的非水电解液，其特征在于，所述第二添加剂在所述非水电解液中的质量百分含量为0.05％至0.5％。
6.根据权利要求1所述非水电解液，其特征在于，所述有机溶剂包括环状碳酸酯、线性碳酸脂及羧酸酯中的任意两种或三种。
7.根据权利要求6所述的非水电解液，其特征在于，所述环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯中的一种或两种；所述线性碳酸酯包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一种或多种；所述羧酸酯包括乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯中的一种或多种。
8.根据权利要求6所述的非水电解液，其特征在于，所述环状碳酸酯的质量占所述有机溶剂总质量的10％至40％，所述线性碳酸酯的质量占所述有机溶剂总质量的10％至80％。
9.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述锂盐包括双氟磺酰亚胺锂和/或六氟磷酸锂，所述锂盐在所述非水电解液中的质量百分含量为8％至20％。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极极片、负极极片、隔膜及权利要求1至9任一所述的非水电解液。
CN202310579631.2A 2023-05-22 2023-05-22 一种非水电解液和锂离子电池 Pending CN116666752A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310579631.2A CN116666752A (zh) 2023-05-22 2023-05-22 一种非水电解液和锂离子电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310579631.2A CN116666752A (zh) 2023-05-22 2023-05-22 一种非水电解液和锂离子电池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116666752A true CN116666752A (zh) 2023-08-29

Family

ID=87714551

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310579631.2A Pending CN116666752A (zh) 2023-05-22 2023-05-22 一种非水电解液和锂离子电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116666752A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117402155A (zh) * 2023-12-12 2024-01-16 蓝固(淄博)新能源科技有限公司 含噻二唑结构的电解液添加剂、其制备方法、电解液和锂离子电池

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117402155A (zh) * 2023-12-12 2024-01-16 蓝固(淄博)新能源科技有限公司 含噻二唑结构的电解液添加剂、其制备方法、电解液和锂离子电池
CN117402155B (zh) * 2023-12-12 2024-03-08 蓝固(淄博)新能源科技有限公司 含噻二唑结构的电解液添加剂、其制备方法、电解液和锂离子电池

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110739484A (zh) 一种耐宽温锂电池及其制作方法
CN111640987B (zh) 一种高功率电解液及含有该电解液的锂离子电池
WO2021180021A1 (zh) 一种电解液及其制备方法和应用
CN109119599B (zh) 一种二次电池及其制备方法
CN116706236A (zh) 一种非水电解液和锂离子电池
CN113725496B (zh) 一种三元体系启停锂离子电池及其制备方法
CN116666752A (zh) 一种非水电解液和锂离子电池
CN118800969A (zh) 一种电池
CN116914251A (zh) 一种非水电解液和锂离子电池
CN108987705B (zh) 一种电极材料组合物、锂离子电池正极片和锂离子电池
CN116544500A (zh) 一种钠离子电池用电解液和钠离子电池
CN116826165A (zh) 一种锂二次电池及其制备方法
CN113594546A (zh) 一种电解液及其应用
JP7214705B2 (ja) 負極およびその製造方法
WO2023061136A1 (zh) 一种极片及其制备方法
CN116914250A (zh) 一种非水电解液和锂离子电池
CN116632349A (zh) 一种锂离子电池电解液及其应用
CN117096438A (zh) 一种非水电解液和锂离子电池
CN117497856A (zh) 电解液添加剂、电解液和电池
CN116666753A (zh) 一种非水电解液和二次电池
CN116936933A (zh) 一种非水电解液和锂离子电池
CN118899532A (zh) 电解液和二次电池
CN116598588A (zh) 一种锂电池的电解液及其应用
CN118553914A (zh) 一种快充型锂离子电池及其制备方法和应用
CN116565316A (zh) 一种电解液添加剂、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