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CN104466247A - 一种非水电解液及应用该电解液的锂离子电池 - Google Patents

一种非水电解液及应用该电解液的锂离子电池 Download PDF

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CN104466247A CN201410788179.1A CN201410788179A CN104466247A CN 104466247 A CN104466247 A CN 104466247A CN 201410788179 A CN201410788179 A CN 201410788179A CN 104466247 A CN104466247 A CN 104466247A
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Abstract

本申请公开了一种非水电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于，所述添加剂包括环状硫酸酯化合物和含有两个腈基的双醚化合物。该电解液可长期用于高电压条件，用于锂离子电池中，能够在工作高电压下长期正常工作，并保证电池优良的高温存储性能、循环性能以及倍率性能。

Description

一种非水电解液及应用该电解液的锂离子电池
技术领域
本申请属于电池领域，尤其涉及一种非水电解液及使用该电解液的锂离子电池。
背景技术
锂离子电池具有能量密度高、工作电压高、自放电率低、循环寿命长、无污染等独特的优势，现已作为电源广泛应用于相机、手机等电子产品。
近年来，随着智能电子产品的快速发展，对锂离子电池的续航能力提出了更高的要求。为了提高锂离子电池的能量密度，开发高电压锂离子电池是有效方法之一。目前，工作电压在4.35V以上的锂离子电池已成为众多科研单位和企业研究的热点。然而在高电压下，正极材料的氧化活性升高、稳定性下降，导致非水电解液容易在正极表面发生电化学氧化反应，进而分解产生气体。同时，正极活性材料中的过渡金属元素(如镍、钴、锰等)会发生还原反应而溶出，从而引起锂离子电池电化学性能进一步恶化。因此，克服非水电解液在正极表面的氧化分解是开发高电压锂离子电池中的重点问题。
发明内容
根据本申请的一个方面，提供一种非水电解液，该电解液可长期用于高电压条件，用于锂离子电池中，能够在工作高电压下长期正常工作，并保证电池优良的高温存储性能、循环性能以及倍率性能。
所述非水电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于，所述添加剂含有：
环状硫酸酯化合物；和
含有两个腈基的双醚化合物。
优选地，所述环状硫酸酯化合物选自具有式I所示化学结构式的化合物、具有式II所示化学结构式的化合物、具有式III所示化学结构式的化合物、具有IV所示化学结构式的化合物中的至少一种：
其中，R1是氢或R1选自碳原子数为1～10的烷基；R2是氢或R2选自碳原子数为1～10的烷基；
其中，R3是氢或R3选自碳原子数为1～10的烷基；R4是氢或R4选自碳原子数为1～10的烷基；R5是氢或R5选自碳原子数为1～10的烷基；
其中，R6是氢或R6选自碳原子数为1～10的烷基；R7是氢或R7选自碳原子数为1～10的烷基；R8是氢或R8选自碳原子数为1～10的烷基；R9是氢或R9选自碳原子数为1～10的烷基；
其中，R10是氢或R10选自碳原子数为1～10的烷基；R11是氢或R11选自碳原子数为1～10的烷基；R12是氢或R12选自碳原子数为1～10的烷基；R13是氢或R13选自碳原子数为1～10的烷基；R14是氢或R14选自碳原子数为1～10的烷基。
优选地，所述环状硫酸酯化合物选自具有式I所示化学结构式的化合物中的至少一种。进一步优选地，所述环状硫酸酯化合物选自具有式I所示化学结构式的化合物中的至少一种；式I中R1是氢或甲基；R2是氢或甲基。
所述烷基为烷烃分子上失去任意一个氢原子所形成的基团。所述烷烃选自直链烷烃、支链烷烃、环烷烃中的任意一种。
优选地，所述含有两个腈基的双醚化合物选自具有式V所示化学结构式的化合物中的至少一种：
其中，A1选自碳原子数为1～10的亚烃基；A2选自碳原子数为1～10的亚烃基；A3选自碳原子数为1～10的亚烃基。
优选地，A1选自碳原子数为1～5的亚烷基；A2选自碳原子数为1～5的亚烷基。
优选地，A3选自碳原子数为1～5的亚烷基或碳原子数为5～10的亚芳基。
所述亚烃基为任意烃类化合物分子上失去任意两个氢原子所形成的基团。所述烃类化合物包含烷烃、环烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等。
所述亚烷基为任意烷烃分子上失去任意两个氢原子所形成的基团。所述烷烃选自直链烷烃、支链烷烃、环烷烃中的任意一种。
所述亚芳基为任意芳香烃分子的芳香环上失去任意两个氢原子所形成的基团。
优选地，所述环状硫酸酯化合物为硫酸乙烯酯。即所述环状硫酸酯化合物具有式I所示的化学结构式，且式I中R1和R2均为氢。
优选地，所述含有两个腈基的双醚化合物选自乙二醇双(丙腈)醚和/或对苯二酚双(丙腈)醚。
所述乙二醇双(丙腈)醚的化学结构式为：
即所述式V中A1、A2、A3均为亚乙基。
所述对苯二酚双(丙腈)醚的化学结构式为：
即所述式V中A1、A2均为亚乙基；A3为对亚苯基。
优选地，所述环状硫酸酯化合物在非水电解液中的质量百分含量为0.1％～3％。当环状硫酸酯化合物在非水电解液中的质量百分含量低于0.1％时，其在阴极材料表面生成低阻抗钝化膜的反应不够充分，改善作用不明显；当环状硫酸酯化合物在非水电解液中的质量百分含量高于3％时，其在正极表面成膜加厚，阻抗增加，反而不利于锂离子电池的循环性能。进一步优选地，所述环状硫酸酯化合物在非水电解液中的质量百分含量范围上限选自3％、2.5％、2％、1.5％，下限选自0.1％、0.2％、0.5％、1％。更进一步优选地，所述环状硫酸酯化合物在非水电解液中的质量百分含量为0.5％～2％。
优选地，所述含有两个腈基的双醚化合物在非水电解液中的质量百分含量为0.1％～5％。当含有两个腈基的双醚化合物在非水电解液中的质量百分含量低于0.1％时，其与正极活性材料中过渡金属元素形成的络合结构不够致密，无法有效抑制非水电解液与正极活性材料之间的氧化还原反应，从而无法改善锂离子电池的高温存储性能和循环性能；当含有两个腈基的双醚化合物在非水电解液中的质量百分含量高于5％时，其与正极活性材料中的过渡金属元素形成的络合层过厚，引起阴极阻抗显著增加，会导致锂离子电池的循环性能变差。进一步优选地，所述含有两个腈基的双醚化合物在非水电解液中的质量百分含量范围上限选自5％、4％、3％、2％，下限选自0.1％、0.2％、0.5％、1％。更进一步优选地，所述含有两个腈基的双醚化合物在非水电解液中的质量百分含量为0.5％～2％。
作为一个优选地实施方式，所述添加剂由环状硫酸酯化合物和含有两个腈基的双醚化合物组成。
作为一个优选地实施方式，所述电解液由非水有机溶剂、锂盐和添加剂组成。
所述非水有机溶剂碳酸乙烯酯(简写为EC)、碳酸丙烯酯(简写为PC)、碳酸二甲酯(简写为DMC)、碳酸二乙酯(简写为DEC)、碳酸甲乙酯(简写为EMC)、γ-丁内酯(简写为BL)、甲酸甲酯(简写为MF)、甲酸乙酯(简写为MA)、丙酸乙酯(简写为EP)、丙酸丙酯(简写为PP)以及四氢呋喃(简写为THF)中的至少一种。
所述非水有机溶剂在非水电解液中的质量百分含量为75％～95％。进一步优选地，所述非水有机溶剂在非水电解液中的质量百分含量为80％～90％。
所述锂盐任选自有机锂盐或无机锂盐中的至少一种。
优选地，所述锂盐中含有氟元素、硼元素、磷元素中的至少一种。
优选地，所述锂盐选自六氟磷酸锂LiPF6、双三氟甲烷磺酰亚胺锂LiN(CF3SO2)2(简写为LiTFSI)、双(氟磺酰)亚胺锂Li(N(SO2F)2)(简写为LiFSI)、双草酸硼酸锂LiB(C2O4)2(简写为LiBOB)、二氟草酸硼酸锂LiBF2(C2O4)(简写为LiDFOB)、六氟砷酸锂LiAsF6、高氯酸锂LiClO4、三氟甲磺酸锂LiCF3SO3中的至少一种。
优选地，所述电解液中锂盐的浓度为0.5M～1.5M。进一步优选地，所述电解液中锂盐的浓度为0.8M～1.2M。
根据本申请的又一方面，提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括正极集流体及涂布在正极集流体上的正极膜片、负极集流体及涂布在负极集流体上的负极膜片、隔离膜和电解液。
所述锂离子电池，其特征在于，电解液选自上述任意电解液中的至少一种。
优选地，所述锂离子电池的充电终止电压不低于4.35V。进一步优选地，所述锂离子电池的充电终止电压为4.35V～5V。
所述正极膜片包括正极活性材料、粘结剂和导电剂。
所述负极膜片包括负极活性材料、粘结剂和导电剂。
所述正极活性材料任选自钴酸锂LiCoO2、镍钴锰酸锂、锰酸锂中的至少一种。
所述负极活性材料为石墨和/或硅。
所述锂离子电池中，环状硫酸酯化合物在阴极材料表面反应生成低阻抗钝化膜，可改善阴极材料结构在高电压下的稳定性，抑制晶体结构坍塌，改善在高电压下阴极活性材料中氧原子的稳定性；含有两个腈基的双醚化合物则在阴极表面发生多齿络合反应，起到稳定过渡金属元素的作用，可在高电压下，有效抑制电解液在阴极表面的反应，抑制过渡金属元素溶出。
本申请能产生的有益效果包括但不限于：
(1)本申请所提供的非水电解液，同时使用环状硫酸酯化合物和含有两个腈基的双醚化合物作为添加剂，能够改善锂离子电池阴极材料在高电压下的稳定性，抑制电解液在阴极表面分解，改善高电压锂离子电池的存储性能和循环性能。
(2)本申请所提供的非水电解液可长期用于高电压条件。
(3)本申请所提供的锂离子电池，能够在工作高电压下长期正常工作，并保持优良的高温存储性能、循环性能以及倍率性能。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。
实施例和对比例中，碳酸乙烯酯简写为EC、碳酸丙烯酯简写为PC、碳酸二乙酯简写为DEC。
实施例中的硫酸乙烯酯、乙二醇双(丙腈)醚和对苯二酚双(丙腈)醚均购自福建创鑫科技开发有限公司。
对比例1
非水电解液DL1 # 的制备
在干燥房中，将碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯按质量比EC:PC:DEC＝1:1:1的比例混合均匀，得到非水有机溶剂。向非水有机溶剂中加入LiPF6，得到LiPF6浓度为1mol/L的溶液，即为非水电解液，记为DL1#。
正极片P1 # 的制备
称取1.42kg溶剂N-甲基-2-吡咯烷酮(简写为NMP)、1.2kg粘结剂聚偏二氟乙烯(简写为PVDF，聚偏二氟乙烯的质量百分含量为10％)、0.16kg导电剂导电石墨以及7.2kg正极活性材料钴酸锂(分子式为LiCoO2)，充分混合搅拌得到正极浆料。将正极浆料均匀地涂布在厚度为16μm的正极集流体铝箔上，在120℃烘烤1h得到正极膜片，之后经过压实、分切得到正极片，记为P1#。
负极片N1 # 的制备
称取1.2kg的羧甲基纤维素钠增稠剂(简写为CMC，羧甲基纤维素钠的质量百分含量为1.5％)、0.07kg粘结剂丁苯橡胶乳液(丁苯橡胶的质量百分含量为50％)、2.4kg负极活性材料石墨粉末混合均匀，得到负极浆料。将负极浆料均匀地涂布在厚度为12μm的负极集流体铜箔上，在120℃烘烤1h得到负极膜片，之后经过压实、分切得到负极片，记为N1#。
锂离子电池DC1 # 的制备
以12μm的聚丙烯薄膜作为隔离膜。
将正极片P1#、隔离膜、负极片N1#按顺序叠好，使隔离膜处于正阳极中间起到隔离的作用，然后卷绕成方形的裸电芯。将裸电芯装入铝箔包装袋，在80℃烘烤除水后，注入非水电解液DL1#、经过真空封装、静置、化成、整形等工序，即完成锂离子电池的制备，所得锂离子电池记为DC1#。
对比例2
非水电解液DL2 # 的制备
在干燥房中，将碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯按质量比EC:PC:DEC＝1:1:1的比例混合均匀，得到非水有机溶剂。向非水有机溶剂中加入硫酸乙烯酯，混合均匀后加入LiPF6，得到硫酸乙烯酯质量百分含量为1％、LiPF6浓度为1mol/L的溶液，即为非水电解液，记为DL2#。
锂离子电池DC2 # 的制备
具体步骤和条件同对比例1中锂离子电池DC1#的制备，仅将非水电解液DL1#换成非水电解液DL2#，所得锂离子电池记为DC2#。
对比例3
非水电解液DL3 # 的制备
在干燥房中，将碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯按质量比EC:PC:DEC＝1:1:1的比例混合均匀，得到非水有机溶剂。向非水有机溶剂中加入乙二醇双(丙腈)醚，混合均匀后加入LiPF6，得到乙二醇双(丙腈)醚质量百分含量为1％、LiPF6浓度为1mol/L的溶液，即为非水电解液，记为DL3#。
锂离子电池DC3 # 的制备
具体步骤和条件同对比例1中锂离子电池DC1#的制备，仅将非水电解液DL1#换成非水电解液DL3#，所得锂离子电池记为DC3#。
对比例4
非水电解液DL4 # 的制备
在干燥房中，将碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯按质量比EC:PC:DEC＝1:1:1的比例混合均匀，得到非水有机溶剂。向非水有机溶剂中加入硫酸乙烯酯和乙二醇双(丙腈)醚，混合均匀后加入LiPF6，得到硫酸乙烯酯质量百分含量为4％、乙二醇双(丙腈)醚质量百分含量为1％、LiPF6浓度为1mol/L的溶液，即为非水电解液，记为DL4#。
锂离子电池DC4 # 的制备
具体步骤和条件同对比例1中锂离子电池DC1#的制备，仅将非水电解液DL1#换成非水电解液DL4#，所得锂离子电池记为DC4#。
对比例5
非水电解液DL5 # 的制备
在干燥房中，将碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯按质量比EC:PC:DEC＝1:1:1的比例混合均匀，得到非水有机溶剂。向非水有机溶剂中加入硫酸乙烯酯和乙二醇双(丙腈)醚，混合均匀后加入LiPF6，得到硫酸乙烯酯质量百分含量为1％、乙二醇双(丙腈)醚质量百分含量为6％、LiPF6浓度为1mol/L的溶液，即为非水电解液，记为DL5#。
锂离子电池DC5 # 的制备
具体步骤和条件同对比例1中锂离子电池DC1#的制备，仅将非水电解液DL1#换成非水电解液DL5#，所得锂离子电池记为DC5#。
对比例6
非水电解液DL6 # 的制备
在干燥房中，将碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯按质量比EC:PC:DEC＝1:1:1的比例混合均匀，得到非水有机溶剂。向非水有机溶剂中加入硫酸乙烯酯和对苯二酚双(丙腈)醚，混合均匀后加入LiPF6，得到硫酸乙烯酯质量百分含量为4％、对苯二酚双(丙腈)醚质量百分含量为6％、LiPF6浓度为1mol/L的溶液，即为非水电解液，记为DL6#。
锂离子电池DC6 # 的制备
具体步骤和条件同对比例1中锂离子电池DC1#的制备，仅将非水电解液DL1#换成非水电解液DL6#，所得锂离子电池记为DC6#。
实施例1
非水电解液L1 # 的制备
在干燥房中，将碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯按质量比EC:PC:DEC＝1:1:1的比例混合均匀，得到非水有机溶剂。向非水有机溶剂中加入硫酸乙烯酯和乙二醇双(丙腈)醚，混合均匀后加入LiPF6，得到硫酸乙烯酯质量百分含量为1％、乙二醇双(丙腈)醚质量百分含量为0.2％、LiPF6浓度为1mol/L的溶液，即为非水电解液，记为L1#。
锂离子电池C1 # 的制备
具体步骤和条件同对比例1中锂离子电池DC1#的制备，仅将非水电解液DL1#换成非水电解液L1#，所得锂离子电池记为C1#。
实施例2
非水电解液L2 # 的制备
在干燥房中，将碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯按质量比EC:PC:DEC＝1:1:1的比例混合均匀，得到非水有机溶剂。向非水有机溶剂中加入硫酸乙烯酯和乙二醇双(丙腈)醚，混合均匀后加入LiPF6，得到硫酸乙烯酯质量百分含量为1％、乙二醇双(丙腈)醚质量百分含量为0.5％、LiPF6浓度为1mol/L的溶液，即为非水电解液，记为L2#。
锂离子电池C2 # 的制备
具体步骤和条件同对比例1中锂离子电池DC1#的制备，仅将非水电解液DL1#换成非水电解液L2#，所得锂离子电池记为C2#。
实施例3
非水电解液L3 # 的制备
在干燥房中，将碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯按质量比EC:PC:DEC＝1:1:1的比例混合均匀，得到非水有机溶剂。向非水有机溶剂中加入硫酸乙烯酯和乙二醇双(丙腈)醚，混合均匀后加入LiPF6，得到硫酸乙烯酯质量百分含量为1％、乙二醇双(丙腈)醚质量百分含量为1％、LiPF6浓度为1mol/L的溶液，即为非水电解液，记为L3#。
锂离子电池C3 # 的制备
具体步骤和条件同对比例1中锂离子电池DC1#的制备，仅将非水电解液DL1#换成非水电解液L3#，所得锂离子电池记为C3#。
实施例4
非水电解液L4 # 的制备
在干燥房中，将碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯按质量比EC:PC:DEC＝1:1:1的比例混合均匀，得到非水有机溶剂。向非水有机溶剂中加入硫酸乙烯酯和乙二醇双(丙腈)醚，混合均匀后加入LiPF6，得到硫酸乙烯酯质量百分含量为1％、乙二醇双(丙腈)醚质量百分含量为2％、LiPF6浓度为1mol/L的溶液，即为非水电解液，记为L4#。
锂离子电池C4 # 的制备
具体步骤和条件同对比例1中锂离子电池DC1#的制备，仅将非水电解液DL1#换成非水电解液L4#，所得锂离子电池记为C4#。
实施例5
非水电解液L5 # 的制备
在干燥房中，将碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯按质量比EC:PC:DEC＝1:1:1的比例混合均匀，得到非水有机溶剂。向非水有机溶剂中加入硫酸乙烯酯和乙二醇双(丙腈)醚，混合均匀后加入LiPF6，得到硫酸乙烯酯质量百分含量为1％、乙二醇双(丙腈)醚质量百分含量为3％、LiPF6浓度为1mol/L的溶液，即为非水电解液，记为L5#。
锂离子电池C5 # 的制备
具体步骤和条件同对比例1中锂离子电池DC1#的制备，仅将非水电解液DL1#换成非水电解液L5#，所得锂离子电池记为C5#。
实施例6
非水电解液L6 # 的制备
在干燥房中，将碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯按质量比EC:PC:DEC＝1:1:1的比例混合均匀，得到非水有机溶剂。向非水有机溶剂中加入硫酸乙烯酯和乙二醇双(丙腈)醚，混合均匀后加入LiPF6，得到硫酸乙烯酯质量百分含量为1％、乙二醇双(丙腈)醚质量百分含量为5％、LiPF6浓度为1mol/L的溶液，即为非水电解液，记为L6#。
锂离子电池C6 # 的制备
具体步骤和条件同对比例1中锂离子电池DC1#的制备，仅将非水电解液DL1#换成非水电解液L6#，所得锂离子电池记为C6#。
实施例7
非水电解液L7 # 的制备
在干燥房中，将碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯按质量比EC:PC:DEC＝1:1:1的比例混合均匀，得到非水有机溶剂。向非水有机溶剂中加入硫酸乙烯酯和对苯二酚双(丙腈)醚，混合均匀后加入LiPF6，得到硫酸乙烯酯质量百分含量为1％、对苯二酚双(丙腈)醚质量百分含量为1％、LiPF6浓度为1mol/L的溶液，即为非水电解液，记为L7#。
锂离子电池C7 # 的制备
具体步骤和条件同对比例1中锂离子电池DC1#的制备，仅将非水电解液DL1#换成非水电解液L7#，所得锂离子电池记为C7#。
实施例8
非水电解液L8 # 的制备
在干燥房中，将碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯按质量比EC:PC:DEC＝1:1:1的比例混合均匀，得到非水有机溶剂。向非水有机溶剂中加入硫酸乙烯酯、乙二醇双(丙腈)醚和对苯二酚双(丙腈)醚，混合均匀后加入LiPF6，得到硫酸乙烯酯质量百分含量为1％、乙二醇双(丙腈)醚质量百分含量为0.5％、对苯二酚双(丙腈)醚质量百分含量为0.5％、LiPF6浓度为1mol/L的溶液，即为非水电解液，记为L8#。
锂离子电池C8 # 的制备
具体步骤和条件同对比例1中锂离子电池DC1#的制备，仅将非水电解液DL1#换成非水电解液L8#，所得锂离子电池记为C8#。
实施例9
非水电解液L9 # 的制备
在干燥房中，将碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯按质量比EC:PC:DEC＝1:1:1的比例混合均匀，得到非水有机溶剂。向非水有机溶剂中加入硫酸乙烯酯和乙二醇双(丙腈)醚，混合均匀后加入LiPF6，得到硫酸乙烯酯质量百分含量为0.2％、乙二醇双(丙腈)醚质量百分含量为1％、LiPF6浓度为1mol/L的溶液，即为非水电解液，记为L9#。
锂离子电池C9 # 的制备
具体步骤和条件同对比例1中锂离子电池DC1#的制备，仅将非水电解液DL1#换成非水电解液L9#，所得锂离子电池记为C9#。
实施例10
非水电解液L10 # 的制备
在干燥房中，将碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯按质量比EC:PC:DEC＝1:1:1的比例混合均匀，得到非水有机溶剂。向非水有机溶剂中加入硫酸乙烯酯和乙二醇双(丙腈)醚，混合均匀后加入LiPF6，得到硫酸乙烯酯质量百分含量为0.5％、乙二醇双(丙腈)醚质量百分含量为1％、LiPF6浓度为1mol/L的溶液，即为非水电解液，记为L10#。
锂离子电池C10 # 的制备
具体步骤和条件同对比例1中锂离子电池DC1#的制备，仅将非水电解液DL1#换成非水电解液L10#，所得锂离子电池记为C10#。
实施例11
非水电解液L11 # 的制备
在干燥房中，将碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯按质量比EC:PC:DEC＝1:1:1的比例混合均匀，得到非水有机溶剂。向非水有机溶剂中加入硫酸乙烯酯和乙二醇双(丙腈)醚，混合均匀后加入LiPF6，得到硫酸乙烯酯质量百分含量为2％、乙二醇双(丙腈)醚质量百分含量为1％、LiPF6浓度为1mol/L的溶液，即为非水电解液，记为L11#。
锂离子电池C11 # 的制备
具体步骤和条件同对比例1中锂离子电池DC1#的制备，仅将非水电解液DL1#换成非水电解液L11#，所得锂离子电池记为C11#。
实施例12
非水电解液L12 # 的制备
在干燥房中，将碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯按质量比EC:PC:DEC＝1:1:2的比例混合均匀，得到非水有机溶剂。向非水有机溶剂中加入硫酸乙烯酯和乙二醇双(丙腈)醚，混合均匀后加入LiPF6，得到硫酸乙烯酯质量百分含量为3％、乙二醇双(丙腈)醚质量百分含量为1％、LiPF6浓度为1mol/L的溶液，即为非水电解液，记为L12#。
锂离子电池C12 # 的制备
具体步骤和条件同对比例1中锂离子电池DC1#的制备，仅将非水电解液DL1#换成非水电解液L12#，所得锂离子电池记为C12#。
非水电解液DL1#～DL6#和L1#～L12#的组成如表1所示。
表1
实施例13电池DC1#～DC6#和C1#～C12#的高温存储性能测试
分别对锂离子电池DC1#～DC6#和C1#～C12#的高温存储性能进行测试，方法如下：
在25℃下，先以0.5C的恒定电流分别对锂离子电池DC1#～DC6#和C1#～C12#充电至充电截止电压4.4V，然后4.4V恒压充电至电流为0.05C，测试锂离子电池的厚度并记为h0；之后将电池分别放入70℃的恒温箱，保温20天，且每隔5天测试锂离子电池的厚度并记为hn，n为锂离子电池高温存储的天数。
锂离子电池高温存储n天后的厚度膨胀率(％)＝(hn-h0)/h0×100％。
具体结果如表2所示。
实施例14电池DC1#～DC6#和C1#～C12#的循环性能测试
分别对锂离子电池DC1#～DC6#和C1#～C12#的循环性能进行测试，方法如下：
在25℃下，分别将锂离子电池DC1#～DC6#和C1#～C12#静置30分钟后，以0.5C倍率恒流充电至4.4V，然后4.4V恒压充电至0.05C，并静置5分钟，再以0.5C倍率恒流放电至3.0V，此为一个充放电循环过程，此次的放电容量为锂离子电池的首次放电容量，之后进行200次充放电循环过程。
锂离子电池N次循环后的容量保持率(％)＝第N次循环的放电容量/首次放电容量×100％。
具体结果如表2所示。
表2
由表2数据可以看出，未采用本申请技术方案的电池DC1#～DC6#，厚度膨胀率远高于采用本申请技术方案的电池C1#～C12#，经过多次循环后的循环容量保持率则普遍低于电池C1#～C12#。
从DC1#～DC3#的数据可以看出，单独添加硫酸乙烯酯或单独添加乙二醇双(丙腈)醚虽然能够对锂离子电池的存储产气抑制，循环容量保持率有一定的改善，但是改善的幅度较小。
从C1#～C8#和DC5#的数据可以看出，在非水电解液中含有质量分数为1％的硫酸乙烯酯同时添加质量分数为0.2％～5％的乙二醇双(丙腈)醚，锂离子电池的存储和循环性得到显著改善。乙二醇双(丙腈)醚在电解液中的质量分数在0.5％～2％时，对锂离子电池存储和循环性能具有更优的改善作用。但是当乙二醇双(丙腈)醚的添加量达到6％时，虽然锂离子电池的存储产气得到有效的抑制，由于乙二醇双(丙腈)醚含量太高，锂离子电池阻抗增加，导致循环容量衰减加速，反而恶化了锂离子电池的循环性能。C7#和C8#的数据说明，对苯二酚双(丙腈)醚全部或者部分替换乙二醇双(丙腈)醚同样可以达到改善锂离子电池存储和循环性能。
从C3#、C9#～C12#和DC4#的数据可以看出，在非水电解液中含有质量分数为1％的乙二醇双(丙腈)醚同时添加质量分数为0.2％～3％的硫酸乙烯酯，锂离子电池的存储和循环性能得到显著改善。硫酸乙烯酯在电解液中的质量分数在0.5％～2％时，对锂离子电池的存储和循环性能具有更优的改善作用。但是当硫酸乙烯酯的添加量达到4％时，由于阴阳极成膜阻抗增加，导致循环容量衰减加速，反而恶化了锂离子电池的循环性能。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (10)

1.一种非水电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于，所述添加剂包含：
环状硫酸酯化合物；和
含有两个腈基的双醚化合物。
2.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述环状硫酸酯化合物选自具有式I所示化学结构式的化合物、具有式II所示化学结构式的化合物、具有式III所示化学结构式的化合物、具有IV所示化学结构式的化合物中的至少一种：
其中，R1是氢或R1选自碳原子数为1～10的烷基；R2是氢或R2选自碳原子数为1～10的烷基；
其中，R3是氢或R3选自碳原子数为1～10的烷基；R4是氢或R4选自碳原子数为1～10的烷基；R5是氢或R5选自碳原子数为1～10的烷基；
其中，R6是氢或R6选自碳原子数为1～10的烷基；R7是氢或R7选自碳原子数为1～10的烷基；R8是氢或R8选自碳原子数为1～10的烷基；R9是氢或R9选自碳原子数为1～10的烷基；
其中，R10是氢或R10选自碳原子数为1～10的烷基；R11是氢或R11选自碳原子数为1～10的烷基；R12是氢或R12选自碳原子数为1～10的烷基；R13是氢或R13选自碳原子数为1～10的烷基；R14是氢或R14选自碳原子数为1～10的烷基。
3.根据权利要求2所述的非水电解液，其特征在于，所述环状硫酸酯化合物选自具有式I所示化学结构式的化合物中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述含有两个腈基的双醚化合物选自具有式V所示化学结构式的化合物中的至少一种：
其中，A1选自碳原子数为1～10的亚烃基；A2选自碳原子数为1～10的亚烃基；A3选自碳原子数为1～10的亚烃基。
5.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述环状硫酸酯化合物为硫酸乙烯酯。
6.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述含有两个腈基的双醚化合物选自乙二醇双(丙腈)醚和/或对苯二酚双(丙腈)醚。
7.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述环状硫酸酯化合物在非水电解液中的质量百分含量为0.1％～3％。
8.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述含有两个腈基的双醚化合物在非水电解液中的质量百分含量为0.1％～5％。
9.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的电解液选自权利要求1-8任一项所述电解液中的至少一种。
10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的充电终止电压不低于4.35V。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105449279A (zh) * 2015-12-30 2016-03-30 东莞新能源科技有限公司 非水电解液及使用该非水电解液的锂离子电池
CN105576283A (zh) * 2016-02-03 2016-05-11 东莞市凯欣电池材料有限公司 一种兼顾高低温性能的高电压电解液及使用该电解液的锂离子电池
CN105914403A (zh) * 2016-06-28 2016-08-31 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种电解液及使用该电解液的锂离子电池
CN106207263A (zh) * 2015-05-25 2016-12-07 松下知识产权经营株式会社 电解液、及电池
CN107017433A (zh) * 2016-01-28 2017-08-04 宁德新能源科技有限公司 非水电解液及锂离子电池
CN107403950A (zh) * 2016-05-19 2017-11-28 宁德新能源科技有限公司 电解液及锂离子电池
CN110165219A (zh) * 2019-06-03 2019-08-23 宁德新能源科技有限公司 电化学装置
CN111769329A (zh) * 2015-07-31 2020-10-13 宁德新能源科技有限公司 锂离子电池
CN113299972A (zh) * 2021-05-20 2021-08-24 珠海冠宇电池股份有限公司 一种锂离子电池及其应用
EP3872914A1 (en) * 2020-02-28 2021-09-01 SK Innovation Co., Ltd. Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery including the same
WO2022141283A1 (zh) * 2020-12-30 2022-07-07 宁德新能源科技有限公司 电解液、电化学装置及电子装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001023689A (ja) * 1999-07-13 2001-01-26 Ube Ind Ltd 非水電解液およびそれを用いたリチウム二次電池
CN102074738A (zh) * 2010-09-30 2011-05-25 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 一种非水电解质溶液及其用途
CN102195085A (zh) * 2010-03-16 2011-09-21 三星Sdi株式会社 可再充电锂电池用电解质溶液和包括其的可再充电锂电池
US20120276445A1 (en) * 2010-10-27 2012-11-01 U.S. Government As Represented By The Secretary Of The Army Pure forms of lithium borate salts and the process producing such forms
CN103518285A (zh) * 2012-05-08 2014-01-15 株式会社Lg化学 锂二次电池用非水电解液和包含所述非水电解液的锂二次电池

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001023689A (ja) * 1999-07-13 2001-01-26 Ube Ind Ltd 非水電解液およびそれを用いたリチウム二次電池
CN102195085A (zh) * 2010-03-16 2011-09-21 三星Sdi株式会社 可再充电锂电池用电解质溶液和包括其的可再充电锂电池
CN102074738A (zh) * 2010-09-30 2011-05-25 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 一种非水电解质溶液及其用途
US20120276445A1 (en) * 2010-10-27 2012-11-01 U.S. Government As Represented By The Secretary Of The Army Pure forms of lithium borate salts and the process producing such forms
CN103518285A (zh) * 2012-05-08 2014-01-15 株式会社Lg化学 锂二次电池用非水电解液和包含所述非水电解液的锂二次电池

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106207263A (zh) * 2015-05-25 2016-12-07 松下知识产权经营株式会社 电解液、及电池
CN111769329A (zh) * 2015-07-31 2020-10-13 宁德新能源科技有限公司 锂离子电池
CN105449279A (zh) * 2015-12-30 2016-03-30 东莞新能源科技有限公司 非水电解液及使用该非水电解液的锂离子电池
CN107017433A (zh) * 2016-01-28 2017-08-04 宁德新能源科技有限公司 非水电解液及锂离子电池
CN107017433B (zh) * 2016-01-28 2019-02-22 宁德新能源科技有限公司 非水电解液及锂离子电池
CN105576283A (zh) * 2016-02-03 2016-05-11 东莞市凯欣电池材料有限公司 一种兼顾高低温性能的高电压电解液及使用该电解液的锂离子电池
CN107403950A (zh) * 2016-05-19 2017-11-28 宁德新能源科技有限公司 电解液及锂离子电池
CN105914403A (zh) * 2016-06-28 2016-08-31 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种电解液及使用该电解液的锂离子电池
CN105914403B (zh) * 2016-06-28 2018-08-21 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种电解液及使用该电解液的锂离子电池
CN110165219A (zh) * 2019-06-03 2019-08-23 宁德新能源科技有限公司 电化学装置
CN112234209A (zh) * 2019-06-03 2021-01-15 宁德新能源科技有限公司 电化学装置
CN112234208A (zh) * 2019-06-03 2021-01-15 宁德新能源科技有限公司 电化学装置
CN112234208B (zh) * 2019-06-03 2021-11-23 宁德新能源科技有限公司 电化学装置
CN112234209B (zh) * 2019-06-03 2021-11-23 宁德新能源科技有限公司 电化学装置
US11349124B2 (en) 2019-06-03 2022-05-31 Ningde Amperex Technology Limited Electrochemical device
EP3872914A1 (en) * 2020-02-28 2021-09-01 SK Innovation Co., Ltd. Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery including the same
US11728515B2 (en) 2020-02-28 2023-08-15 Sk On Co., Ltd. Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery including the same
WO2022141283A1 (zh) * 2020-12-30 2022-07-07 宁德新能源科技有限公司 电解液、电化学装置及电子装置
CN113299972A (zh) * 2021-05-20 2021-08-24 珠海冠宇电池股份有限公司 一种锂离子电池及其应用

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