一种锂离子电池用电解液的利记博彩app

文档序号:9753079阅读:238来源:国知局
一种锂离子电池用电解液的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明属于新材料和电化学技术领域,具体涉及锂离子电池用电解液。
【背景技术】
[0002] 锂离子电池以其比能量高、无污染、无记忆效应、寿命长而著称。近年来,锂离子电 池备受重视,得到推广和应用。小到电子手表、手机,大到电动自行车、汽车,广受欢迎,甚至 在军事航天等领域,锂离子电池也是越来越获得青睐。锂离子电池已经深刻影响人们的日 常生活和工作。
[0003] 随着对锂离子电池的需求增加,对锂离子电池的要求也越来越高。但是,基于本身 的特点,锂离子电池存在着一些不足。如倍率性能不佳,即不能快速充放电,这对于汽车等 动力领域是不可接受的。在电池充放电过程中,锂离子的移动场所包括电极、电极/电解液 界面、电解液等。由于锂离子电池电解液采用的是非水有机溶剂,如碳酸酯类,溶质一般为 六氟磷酸锂等无机锂盐,二者相容性不好,导致锂盐在有机溶剂中的溶解性并不好,造成电 解液的电导率往往较小。这将直接导致参与迀移的锂离子较少,如果充放电电流较大,将引 起严重的极化问题,造成电池容量下降。并且,随着温度降低,这一问题将进一步恶化。锂离 子电池的倍率性能不高,导致锂离子电池不能快速充放电。

【发明内容】

[0004] 本发明所要解决的技术问题是:提供一种相容性好、锂盐溶解性好的锂离子电池 用非水电解液。
[0005] 为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案为:一种锂离子电池用电解液,按 照质量份数,其组成为:结构式(I)表示的化合物10-20份、其他锂盐5-12份、含氟磺酰/磷酰 亚胺盐或含氯磺酰/磷酰亚胺盐3-8份、4-氟-1,3-二氧戊环-2-酮(又称氟代碳酸乙烯酯) 90-120份、SEI成膜剂4-8份、抗过冲添加剂3-5份、阻燃剂0.5-1.5份、六甲基二硅胺烷或亚 磷酸三苯酯1-2份;
[0006]所述结构式(I)表不的化合物为:
[0007]
[0008] 兵屮,1^ = 1^311(^2(^2/)11、^1(^211(^'2〇卩2)11或1〇卩2〇(〇卩2〇卩2) 11,11为1~6的整数;
[0009] 所述的含氟磺酰/磷酰亚胺盐或含氯磺酰/磷酰亚胺盐,分子式分别为:[(FS02) (RfS02)N]Li,[ (F2PO) ] [ (RfS02)N]Li,[ (CISO2) (RfS02)N]Li,[ (CI2PO) (RfS02)N]Li ;其结构通 式为式(II)所示:
[0010]
[0011] Rf = cmF2m+i,m = 0 -8,X = S〇2,Y = Cl或F,n = 1;
[0012] 或
[0013] Rf = cmF2m+i,m = 0 -8,X = P0,Y = C1或F,n = 2;
[0014] 所述其他锂盐为[N(S020CH2CF3)2]Li、N[S020CH(CF3)2]2Li、LiN(S〇2RF)2、LiN(S〇2F) (S0 2Rf )中的一种或二种以上的组合,其中取代基Rf = CnF2n+1,n为1至10的整数。
[0015]所述的SEI成膜剂为碳酸亚乙烯酯、氟代乙烯酯、氯代乙烯酯、丙烷磺酸内酯、氟代 丙烷磺酸内酯、丁烷磺酸内酯、四烷基-二烯基硅氧烷、(对乙烯基苯磺酰)(全氟烷基磺酰) 亚胺盐中的一种或二种以上的混合物。
[0016] 所述阻燃剂为磷酸三甲酯(ΤΜΡ)、磷酸三乙酯(ΤΕΡ)、磷酸三苯酯(ΤΡΡ)、磷酸三丁 酯(ΤΒΡ)、六甲基磷腈(ΗΜΡΝ)中的一种或二种以上的混合物。
[0017] 本发明创新点在于:该电解质材料与锂离子电池电极材料具有较好的相容性,较 高的热稳定性,耐氧化还原能力强,无铝箱腐蚀性等特点。如在未使用任何非水电解液功能 性添加剂的情况下,比使用现有LiPF 6电解液制备的锂离子电池,具有更加优异高温循环和 储存性能。
【具体实施方式】
[0018] 下面列举的具体实施例,是对本发明作进一步详细的说明,这些实施例仅用于说 明本发明的目的,不以任何方式限制本发明所包含内容的范围。
[0019] 实施例1
[0020] 1)正极的制作:将LiCo〇2粉末、炭黑(粒度为lOOOnm)、聚偏氟乙烯(PVDF)和N,N-二 甲基吡咯烷酮(NMP)混合制成均一的浆料,将浆料均匀涂敷在铝箱(15μπι)集流体上,然后进 行干燥,乳制,得到LiC 〇02正极材料。于120°C下烘12小时,干燥后的极片中,LiC〇02占总涂敷 物的94%,粘结剂占4%,炭黑占2%。然后将所得极片裁剪成直径为12mm圆片作为正极。
[0021] 2)负极的制作:将人造石墨,聚偏氟乙烯(PVDF)和N,N-二甲基吡咯烷酮(NMP)混合 制成均一的浆料,将浆料均匀涂敷在铜箱(15μπ〇集流体上,然后进行干燥,乳制,得到碳负 极材料。于120°c下烘12小时,干燥后的极片中,石墨占总涂敷物的96.4%,粘结剂占3.6%, 然后将所得极片裁剪成直径为12mm圆片作为负极。
[0022] 3)电解液的配制:
+
[0023] ? 15份、[N(S020CH2CF3)2]Li 8份、[(FS02)(C2F5S02)N]Li 5 份、4-氟-1,3-二氧戊环-2-酮98份、氟代乙烯酯5份、抗过冲添加剂4份、磷酸三乙酯0.8份、 六甲基二硅胺烷或亚磷酸三苯酯1.5份;
[0024]将导电盐 [N(S020CH2CF3)2]Li、[(FS02)(C2F5S02)N]Li
- - ~ N 真空干燥后转入手套箱,缓慢加入有机溶剂中,配制成电解液,密封待用。
[0025] 4)CR2032扣式锂离子电池的组成及性能评价:将电池隔膜放在上述步骤1)和2)中 所制备的正负极片之间,滴加上述步骤3)中所配制好的非水电解液,组装成CR2032的扣式 电池。
[0026]在微机控制的自动充放仪(Land,CT2001A)上进行电池的循环性能测试。测试条 件:温度为25°C,截止电压为4.2~2.75V,充电倍率为0.5C,放电倍率为0.2C。本实施例的测 试数据参见表1。
[0027] 实施例2
Li^
[0028] 对比实施例 18份、N[S020CH(CF3)2]2Lill份、[(C1S02) (C3F7S02)N] Li 6份、4-氟-1,3-二氧戊环-2-酮110份、氟代丙烷磺酸内酯6份、抗过冲添加剂 4份、磷酸三苯酯0.8份、六甲基二硅胺烷或亚磷酸三苯酯2份;
[0029] 按实施例1中步骤1)~4)的操作,组装和评价电池。本实施例的测试数据参见表1。
[0030] 实施例3
[0031]
12份、LiN(S02F) (SO2C2F5) 11 份、[(C12P0) (C2F5S02)N] Li5份、4-氟-1,3-二氧戊环-2-酮120份、丁烷磺酸内酯2份、四烷基-二烯基硅氧烷3份、抗过 冲添加剂3-5份、磷酸三苯酯0.6、磷酸三丁酯0.7份、六甲基二硅胺烷或亚磷酸三苯酯2份;
[0032] 组装成和实施例1 一样的电池,进行高温循环性能测试。测试条件:组装好的电池 直接在60°C的恒温实验箱进行高温循环测试,截止电压为4.2-2.75V。充电倍率为0.5C,放 电倍率为0.2C。本实施例的测试数据参见表1。
[0033] 实施例1-3的电解液组成和电池性能测试数据见表1。
[0034]表1.非水电解液的组成及其锂离子电池在高温60°C或85°C存储实验前后的电化 学性能数据。
[0035]
【主权项】
1. 一种裡离子电池用电解液,按照质量份数,其组成为:结构式(I)表示的化合物10-20 份、其他裡盐5-12份、含氣横酷/憐酷亚胺盐或含氯横酷/憐酷亚胺盐3-8份、4-氣-1,3-二氧 戊环-2-酬90-120份、SEI成膜剂4-8份、抗过冲添加剂3-5份、阻燃剂0.5-1.5份、六甲基二娃 胺烧或亚憐酸=苯醋1-2份; 所述结构式(I)表示的化合物为:其中,Rf = C的O ( CF2CF2 ) n、HCF20 ( CF2CF2 ) n或 ICF20 (CF2CF2)n,n为 1 ~6 的整数; 所述的含氣横酷/憐酷亚胺盐或含氯横酷/憐酷亚胺盐,分子式分别为:[(FS02) (R巧化) N]Li,[ (F2PO) ][ (RfS〇2)N]Li,[ (C1S02) (RfS〇2)N]Li,[ (CbPO) (RfS〇2)N]Li ;其结构通式为式 (n)所示:Rf = CmF2m+i,m=0 -8,X = S02,Y = C1或F,n = 1; 或 Rf = CmF2m+i,m=0 -8,X = P0,Y = Cl或F,n = 2; 所述其他裡盐为[N(S020C 出 CF3)2]Li、N[S〇2〇CH(CF3)2]2Li、LiN(S〇2RF)2、LiN(S〇2F) (S化化)中的一种或二种W上的组合,其中取代基化=CnF2n+i,n为1至10的整数。2. 根据权利要求1所述一种裡离子电池用电解液,其特征在于:所述的SEI成膜剂为碳 酸亚乙締醋、氣代乙締醋、氯代乙締醋、丙烷横酸内醋、氣代丙烷横酸内醋、下烧横酸内醋、 四烷基-二締基硅氧烷、(对乙締基苯横酷)(全氣烷基横酷)亚胺盐中的一种或二种W上的 混合物。3. 根据权利要求1所述一种裡离子电池用电解液,其特征在于:所述阻燃剂为憐酸=甲 醋、憐酸=乙醋、憐酸=苯醋、憐酸=下醋、六甲基憐腊中的一种或二种W上的混合物。
【专利摘要】本发明公开了一种锂离子电池用电解液,按照质量份数,其组成为:结构式(Ⅰ)表示的化合物10–20份、其他锂盐5–12份、含氟磺酰/磷酰亚胺盐或含氯磺酰/磷酰亚胺盐3-10份、4-氟-1,3-二氧戊环-2-酮70–80份、SEI成膜剂2-3份、抗过冲添加剂3-5份、阻燃剂0.5–1.5份、六甲基二硅胺烷或亚磷酸三苯酯1-2份;该电解质材料与锂离子电池电极材料具有较好的相容性,较高的热稳定性,耐氧化还原能力强,无铝箔腐蚀性等特点。如在未使用任何非水电解液功能性添加剂的情况下,比使用现有LiPF6电解液制备的锂离子电池,具有更加优异高温循环和储存性能。
【IPC分类】H01M10/0569, H01M10/0525, H01M10/0568, H01M10/0564
【公开号】CN105514492
【申请号】CN201610003522
【发明人】陈瀚林, 陈世忠
【申请人】苏州氟特电池材料股份有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2016年1月5日
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