CN103560270B - 一种锂离子电池用电解液 - Google Patents
一种锂离子电池用电解液 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103560270B CN103560270B CN201310528328.6A CN201310528328A CN103560270B CN 103560270 B CN103560270 B CN 103560270B CN 201310528328 A CN201310528328 A CN 201310528328A CN 103560270 B CN103560270 B CN 103560270B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrolyte
- lithium ion
- carbonate
- ion battery
- solvent
- 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.)
- Active
Links
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 93
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 42
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 42
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 claims abstract description 21
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 6
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 5
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims abstract 5
- 239000003660 carbonate based solvent Substances 0.000 claims abstract 2
- -1 4-butyl Chemical group 0.000 claims description 14
- XPBBUZJBQWWFFJ-UHFFFAOYSA-N fluorosilane Chemical compound [SiH3]F XPBBUZJBQWWFFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- FSSPGSAQUIYDCN-UHFFFAOYSA-N 1,3-Propane sultone Chemical group O=S1(=O)CCCO1 FSSPGSAQUIYDCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- MHYFEEDKONKGEB-UHFFFAOYSA-N oxathiane 2,2-dioxide Chemical compound O=S1(=O)CCCCO1 MHYFEEDKONKGEB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 150000005678 chain carbonates Chemical class 0.000 claims description 4
- 150000005676 cyclic carbonates Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910013188 LiBOB Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910010941 LiFSI Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910003473 lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VDVLPSWVDYJFRW-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(fluorosulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FS(=O)(=O)[N-]S(F)(=O)=O VDVLPSWVDYJFRW-UHFFFAOYSA-N 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
- KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N methyl propyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OC KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- QSJXEFYPDANLFS-UHFFFAOYSA-N Diacetyl Chemical compound CC(=O)C(C)=O QSJXEFYPDANLFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910001540 lithium hexafluoroarsenate(V) Inorganic materials 0.000 claims description 2
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910001496 lithium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 abstract description 12
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 abstract description 4
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract 1
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 36
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 13
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 13
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 10
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 229910013872 LiPF Inorganic materials 0.000 description 5
- 101150058243 Lipf gene Proteins 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 4
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007818 Grignard reagent Substances 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 3
- WOENBHJOABEUBX-UHFFFAOYSA-N ethyl-methyl-pentyl-(trifluoromethyl)silane Chemical compound C(CCCC)[Si](C)(CC)C(F)(F)F WOENBHJOABEUBX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000005292 vacuum distillation Methods 0.000 description 3
- XOBFYOAQSITNFE-UHFFFAOYSA-N C(CC)[Si](C(F)(F)F)(CCC)CCC Chemical compound C(CC)[Si](C(F)(F)F)(CCC)CCC XOBFYOAQSITNFE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002099 LiNi0.5Mn1.5O4 Inorganic materials 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RJCQBQGAPKAMLL-UHFFFAOYSA-N bromotrifluoromethane Chemical compound FC(F)(F)Br RJCQBQGAPKAMLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- HTXIPESXUKADIO-UHFFFAOYSA-N chloro-ethyl-methyl-pentylsilane Chemical compound CCCCC[Si](C)(Cl)CC HTXIPESXUKADIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZDMOUGOWTBQLJN-UHFFFAOYSA-N dibutyl-methyl-(trifluoromethyl)silane Chemical compound C(CCC)[Si](C(F)(F)F)(C)CCCC ZDMOUGOWTBQLJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IXEPCHXZVJHOTR-UHFFFAOYSA-N dimethyl-propyl-(trifluoromethyl)silane Chemical compound FC([Si](C)(C)CCC)(F)F IXEPCHXZVJHOTR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- XUXITDIUFSSEPX-UHFFFAOYSA-N hexyl-dimethyl-(trifluoromethyl)silane Chemical compound C(CCCCC)[Si](C)(C)C(F)(F)F XUXITDIUFSSEPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 2
- VGTPCRGMBIAPIM-UHFFFAOYSA-M sodium thiocyanate Chemical compound [Na+].[S-]C#N VGTPCRGMBIAPIM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- MWKJTNBSKNUMFN-UHFFFAOYSA-N trifluoromethyltrimethylsilane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)F MWKJTNBSKNUMFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005046 Chlorosilane Substances 0.000 description 1
- 229910015013 LiAsF Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013075 LiBF Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910011279 LiCoPO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001348 alkyl chlorides Chemical class 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- HRYZWHHZPQKTII-UHFFFAOYSA-N chloroethane Chemical compound CCCl HRYZWHHZPQKTII-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KOPOQZFJUQMUML-UHFFFAOYSA-N chlorosilane Chemical compound Cl[SiH3] KOPOQZFJUQMUML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- APGQQLCRLIBICD-UHFFFAOYSA-N dichloro-methyl-pentylsilane Chemical compound CCCCC[Si](C)(Cl)Cl APGQQLCRLIBICD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000011833 salt mixture Substances 0.000 description 1
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- ZHSKFONQCREGOG-UHFFFAOYSA-N triethyl(trifluoromethyl)silane Chemical compound CC[Si](CC)(CC)C(F)(F)F ZHSKFONQCREGOG-UHFFFAOYSA-N 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
- 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
- H01M2300/0034—Fluorinated 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)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明公开了一种锂离子电池用电解液，由有机溶剂、锂盐和添加剂组成，添加剂的用量占电解液总质量的0.1-3%，锂盐在电解液中的浓度为0.1mol/L～1.8mol/L；所述有机溶剂包括碳酸酯类溶剂和氟代硅烷溶剂，其中氟代硅烷的结构式如下：其中，R1、R2、R3为相同或不同的C1-C6的直链烷基。本发明的电解液能够在4.5V以上高电压条件下使用，解决了锂离子电池在高电压充放电条件下易分解造成锂离子电池循环性能、储存性能和安全性能下降的问题。实验证明，本发明的电解液在高电压下不易分解，循环100次后容量保持率可达95%以上，大大提高了锂离子电池在高电压条件下的循环性能和倍率性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池用电解液，属于锂离子电池领域。
背景技术
锂离子电池具有工作电压高、比容量大、循环寿命长、无记忆效应及对环境友好等优点，被广泛应用于移动消费电子产品。但随着锂离子电池在电动汽车等领域应用的不断拓宽，对锂离子电池的能量密度和工作电压提出了更高的要求。
为了满足对锂离子电池能量密度和工作电压的要求，研发人员对锂离子电池进行了大量改进，开发出了多种高电压用正极材料，如：LiNi0.5Mn1.5O4、LiCoPO4等（大于4.7V）。但是锂离子电池的电解液在高电压（4.5V以上）下容易分解，导致锂离子电池的充放电效率比较低，循环性能比较差，从而限制了高电压锂离子电池的进一步发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种锂离子电池用电解液。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案提供一种锂离子电池用电解液，由有机溶剂、锂盐和添加剂组成，添加剂的用量占电解液总质量的0.1-3%，锂盐在电解液中的浓度为0.1mol/L～1.8mol/L；所述有机溶剂包括碳酸酯类溶剂和氟代硅烷溶剂，其中氟代硅烷的结构式如下：
其中，R1、R2、R3为相同或不同的C1-C6的直链烷基。
所述R1、R2、R3优选为相同或不同的C1-C4的直链烷基。
所述氟代硅烷溶剂的用量占电解液总质量的0.5-45%。
所述碳酸酯类溶剂的用量占电解液总质量的25-95%。
所述碳酸酯类溶剂为环状碳酸酯、链状碳酸酯中至少一种。
所述环状碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中至少一种。
所述链状碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯中至少一种。
所述锂盐为LiPF6、LiClO4、LiAsF6、LiBOB、LiDFOB、LiBF4、LiTFSI、LiFSI中至少一种。
所述锂盐在电解液中的浓度优选为0.8mol/L～1.2mol/L。
所述添加剂为本领域常用的1,3-丙烷磺酸内酯、1,4-丁烷磺酸内酯或2,4-丁基磺酸内酯。优选的，所述添加剂的用量占电解液总质量的0.8-2%。
本发明的电解液能够在4.5V以上高电压条件下使用，解决了锂离子电池在高电压充放电条件下易分解造成锂离子电池循环性能、储存性能和安全性能下降的问题。这是由于氟代硅烷具有较高氧化电位，与碳酸酯类溶剂混合使用时可提高电解液的氧化电位，同时在预充放电过程中磺酸内酯类添加剂可以在正极表面形成有效的正极保护膜，从而提高电池循环性能。实验证明，本发明的电解液在高电压下不易分解，循环100次后容量保持率可达95%以上，大大提高了锂离子电池在高电压条件下的循环性能和倍率性能。
附图说明
图1为本发明电解液组装的扣式电池在高电压条件下的循环性能测试图。
具体实施方式
本发明电解液实施例3-5中所用氟代硅烷的制备步骤如下（反应式1）：
在不锈钢高压反应釜中，以N-甲基吡咯烷酮（NMP）为溶剂，在铝粉诱导下使氯代硅烷与过量三氟溴甲烷反应生成氟代硅烷。
反应式1
本发明电解液实施例6-8中所用氟代硅烷的制备步骤如下（反应式2）：
（1）在氮气保护下，将四氢呋喃（THF）与氯代烷烃混合物加入四颈圆底烧瓶中，然后加入镁片，室温下反应结束得烷基格氏试剂。待制得的烷基格式试剂降至室温后，加入催化剂硫氰化钠，滴加二氯烷基硅烷，升温回流5h，加入正己烷冷却分离，过滤液蒸馏即得一氯代烷基硅烷溶剂。
（2）按照反应式1中氟代硅烷制法，在铝粉诱导下将一氯代烷基硅烷与过量三氟溴甲烷作用制得实施例6-8中所用氟代硅烷。
反应式2
实施例1
本实施例锂离子电池用电解液：
按质量比1:1:1分别称取碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯配成混合溶剂A，然后将占电解液总质量50%的混合溶剂A与占电解液总质量35%的三氟甲基三甲基硅烷溶剂混合，配成混合溶剂B；在混合溶剂B中加入LiPF6配制成锂盐浓度1mol/L的电解液，然后加入1,3-丙烷磺酸内酯即得，1,3-丙烷磺酸内酯的用量占电解液总质量的2%。
实施例2
本实施例锂离子电池用电解液：
按质量比2:2:1分别称取碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯配成混合溶剂A，然后将占电解液总质量64%的混合溶剂A与占电解液总质量25%的三氟甲基三乙基硅烷溶剂混合，配成混合溶剂B；在混合溶剂B中加入LiClO4使锂盐浓度为0.8mol/L，然后加入1,3-丙烷磺酸内酯即得，1,3-丙烷磺酸内酯的用量占电解液总质量的1%。
实施例3
三氟甲基正丙基二甲基硅烷的合成：
在150ml不锈钢高压反应釜内加入70mlN-甲基吡咯烷酮（NMP），然后加入0.78g铝粉（100-200μm），再在氮气保护下加入5.46g丙基二甲基氯硅烷和6.2g三氟溴甲烷，50℃下加热5min引发反应，室温下反应3h，过滤。过滤液常压蒸馏，收集105℃的馏分即得。
本实施例锂离子电池用电解液：
称取占电解液总质量25%的碳酸丙烯酯，与占电解液总质量45%的三氟甲基正丙基二甲基硅烷混合，配成混合溶剂；在混合溶剂中加入质量比3:1:2的LiBF4、LiTFSI和LiFSI的混合锂盐使锂盐浓度为1.8mol/L，然后加入1,4-丁烷磺酸内酯即得，1,4-丁烷磺酸内酯的用量占电解液总质量的1.5%。
实施例4
三氟甲基正己基二甲基硅烷的合成：合成过程同实施例3，减压蒸馏，收集95℃的馏分即得。
本实施例锂离子电池用电解液：
按质量比3:1分别称取碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯配成混合溶剂A，然后将占电解液总质量80%的混合溶剂A与占电解液总质量10%的三氟甲基正己基二甲基硅烷混合，配成混合溶剂B；在混合溶剂B中加入LiDFOB使锂盐浓度为0.5mol/L，然后加入2,4-丁基磺酸内酯即得，2,4-丁基磺酸内酯的用量占电解液总质量的3%。
实施例5
三氟甲基三正己基硅烷的合成：合成过程同实施例3，减压蒸馏，收集154℃的馏分即得。
本实施例锂离子电池用电解液：
按质量比5:3:1分别称取碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸甲丙酯配成混合溶剂A，然后将占电解液总质量80%的混合溶剂A与占电解液总质量0.5%的三氟甲基三正己基硅烷配成混合溶剂B；在混合溶剂B中加入LiAsF6使锂盐浓度为1.2mol/L，然后加入1,3-丙烷磺酸内酯即得，1,3-丙烷磺酸内酯的用量占电解液总质量的2.5%。
实施例6
三氟甲基正戊基乙基甲基硅烷的合成：
（1）正戊基乙基甲基氯硅烷的合成：在500ml四颈圆底烧瓶中加入2.45g镁片，氮气保护下加入80ml四氢呋喃（THF）和6.45g一氯乙烷，室温下反应生成乙基格氏试剂，反应完毕后降至室温，加入催化剂硫氰化钠0.1g，然后滴加正戊基甲基二氯硅烷18.51g，升温至60℃回流5h，加入正己烷100ml，冷却分离。过滤液减压蒸馏，收集83℃馏分即得到正戊基乙基甲基氯硅烷。
（2）三氟甲基正戊基乙基甲基硅烷的合成：合成过程同实施例3，减压蒸馏，收集75℃的馏分即得。
本实施例锂离子电池用电解液：
按质量比3:1分别称取碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯配成混合溶剂A，然后将占电解液总质量77.5%的混合溶剂A与占电解液总质量2%的三氟甲基正戊基乙基甲基硅烷混合，配成混合溶剂B；在混合溶剂B中加入LiBOB使锂盐浓度为1.5mol/L，然后加入1,4-丁烷磺酸内酯即得，1,4-丁烷磺酸内酯的用量占电解液总质量的0.5%。
实施例7
三氟甲基三正丙基硅烷的合成：合成过程同实施例6，减压蒸馏，收集117℃的馏分即得。
本实施例锂离子电池用电解液：
按质量比3:1:5分别称取碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯配成混合溶剂A，然后将占电解液总质量81%的混合溶剂A与占电解液总质量5%的三氟甲基三正丙基硅烷混合，配成混合溶剂B；在混合溶剂B中加入LiPF6使锂盐浓度为1.0mol/L，然后加入2,4-丁基磺酸内酯即得，2,4-丁基磺酸内酯的用量占电解液总质量的0.8%。
实施例8
三氟甲基二正丁基甲基硅烷的合成：合成过程同实施例6，减压蒸馏，收集90℃的馏分即得。
本实施例锂离子电池用电解液：
按质量比1:1:1分别称取碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯配成混合溶剂A，然后将占电解液总质量95%的混合溶剂A与占电解液总质量3.5%的三氟甲基二正丁基甲基硅烷混合，配成混合溶剂B；在混合溶剂B中加入LiPF6使锂盐浓度为0.1mol/L，然后加入2,4-丁基磺酸内酯即得，2,4-丁基磺酸内酯的用量占电解液总质量的0.1%。
对比例1
本对比例锂离子电池用电解液：
按质量比1:1:1分别称取碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯配成混合溶剂A，然后将占电解液总质量50%的混合溶剂A与占电解液总质量35%的三氟甲基三甲基硅烷溶剂混合，配成混合溶剂B；在混合溶剂B中加入LiPF6使锂盐浓度为1.0mol/L即得。
对比例2
本对比例锂离子电池用电解液：
按质量比1:1:1分别称取碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯配成混合溶剂，在混合溶剂中加入LiPF6使锂盐浓度为1.0mol/L，然后加入1,3-丙烷磺酸内酯即得，1,3-丙烷磺酸内酯的用量占电解液总质量的2%。
实验例
实验方法：以LiNi0.5Mn1.5O4为正极材料，金属锂为负极，Celgard2400为隔膜，分别加入实施例1-8与对比例1-2的电解液组装成扣式电池。在室温下分别以1/20C、1/10C在3.5V到5.0V间充放电对电池进行活化，随后循环均以1/5C充放电，结果如图1所示。从图1中可以看出：
采用实施例1电解液组装成的电池：电池首次放电容量136.2mAh/g，循环100次后放电容量为132.7mAh/g，容量保持率97.4%。
采用实施例2电解液组装成的电池：电池首次放电容量135.8mAh/g，循环100次后放电容量为131.3mAh/g，容量保持率96.6%。
采用实施例3电解液组装成的电池：电池首次放电容量136.6mAh/g，循环100次后放电容量为130.5mAh/g，容量保持率95.5%。
采用实施例4电解液组装成的电池：电池首次放电容量135.2mAh/g，循环100次后放电容量为129mAh/g，容量保持率95.4%。
采用实施例5电解液组装成的电池：电池首次放电容量135.6mAh/g，循环100次后放电容量为129.1mAh/g，容量保持率95.2%。
采用实施例6电解液组装成的电池：电池首次放电容量136mAh/g，循环100次后放电容量为130.8mAh/g，容量保持率96.1%。
采用实施例7电解液组装成的电池：电池首次放电容量136.3mAh/g，循环100次后放电容量为132.1mAh/g，容量保持率96.9%。
采用实施例8电解液组装成的电池：电池首次放电容量136.9mAh/g，循环100次后放电容量为132mAh/g，容量保持率96.4%。
采用对比例1电解液组装成的电池：电池首次放电容量137.3mAh/g，循环100次后放电容量为114.5mAh/g，容量保持率83.3%。
采用对比例2电解液组装成的电池：电池首次放电容量136.9mAh/g，循环100次后放电容量为107.5mAh/g，容量保持率78.5%。
因此可以证明，本发明的电解液在高电压下不易分解，能够提高锂离子电池的循环性能和倍率性能。
Claims (10)
1.一种锂离子电池用电解液，其特征在于，由有机溶剂、锂盐和添加剂组成，添加剂的用量占电解液总质量的0.1-3％，锂盐在电解液中的浓度为0.1mol/L～1.8mol/L；所述有机溶剂包括碳酸酯类溶剂和氟代硅烷溶剂，其中氟代硅烷的结构式如下：
其中，R1、R2、R3为相同或不同的C1-C6的直链烷基；
所述添加剂为1,3-丙烷磺酸内酯或1,4-丁烷磺酸内酯或2,4-丁基磺酸内酯。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池用电解液，其特征在于，所述R1、R2、R3为相同或不同的C1-C4的直链烷基。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池用电解液，其特征在于，所述氟代硅烷溶剂的用量占电解液总质量的0.5-45％。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池用电解液，其特征在于，所述碳酸酯类溶剂的用量占电解液总质量的25-95％。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池用电解液，其特征在于，所述碳酸酯类溶剂为环状碳酸酯、链状碳酸酯中至少一种。
6.根据权利要求5所述的锂离子电池用电解液，其特征在于，所述环状碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中至少一种。
7.根据权利要求5所述的锂离子电池用电解液，其特征在于，所述链状碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯中至少一种。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池用电解液，其特征在于，所述锂盐为LiPF6、LiClO4、LiAsF6、LiBOB、LiDFOB、LiBF4、LiTFSI、LiFSI中至少一种。
9.根据权利要求1所述的锂离子电池用电解液，其特征在于，所述锂盐在电解液中的浓度为0.8mol/L～1.2mol/L。
10.根据权利要求1所述的锂离子电池用电解液，其特征在于，所述添加剂的用量占电解液总质量的0.8-2％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310528328.6A CN103560270B (zh) | 2013-10-30 | 2013-10-30 | 一种锂离子电池用电解液 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310528328.6A CN103560270B (zh) | 2013-10-30 | 2013-10-30 | 一种锂离子电池用电解液 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103560270A CN103560270A (zh) | 2014-02-05 |
| CN103560270B true CN103560270B (zh) | 2015-11-18 |
Family
ID=50014469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310528328.6A Active CN103560270B (zh) | 2013-10-30 | 2013-10-30 | 一种锂离子电池用电解液 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103560270B (zh) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107591564A (zh) * | 2016-07-06 | 2018-01-16 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电解液及锂离子电池 |
| CN106785044B (zh) * | 2017-02-13 | 2020-01-14 | 宁德新能源科技有限公司 | 一种电解液及二次电池 |
| EP3637528A4 (en) * | 2017-06-01 | 2021-01-20 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | ELECTROLYTE SOLUTION AND ELECTROCHEMICAL DEVICE |
| CN109818065A (zh) * | 2019-04-01 | 2019-05-28 | 北京工商大学 | 用于锂离子二次电池的含添加剂的高压电解液及制备方法 |
| CN110137570A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-08-16 | 欣旺达惠州动力新能源有限公司 | 一种电解液及使用了其的锂离子二次电池 |
| CN113207318A (zh) * | 2019-12-03 | 2021-08-03 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 二次电池、电解液以及包括该二次电池的装置 |
| CN112216867B (zh) * | 2020-09-29 | 2023-02-07 | 中国科学院成都有机化学有限公司 | 电解液添加剂、锂离子高压电解液、锂离子电池 |
| CN112421039A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-02-26 | 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 | 一种氟硅烷包覆的复合正极材料及其制备方法和应用 |
| CN116130766B (zh) * | 2022-12-20 | 2023-11-14 | 三一红象电池有限公司 | 一种电解液和钠离子电池 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1385919A (zh) * | 2001-05-11 | 2002-12-18 | 三星Sdi株式会社 | 锂二次电池的电解液及含有该电解液的锂二次电池 |
| CN1822423A (zh) * | 2001-05-11 | 2006-08-23 | 三星Sdi株式会社 | 锂二次电池的电解液及含有该电解液的锂二次电池 |
| CN101292389A (zh) * | 2005-10-20 | 2008-10-22 | 三菱化学株式会社 | 锂二次电池以及其中使用的非水电解液 |
| CN101911349A (zh) * | 2007-10-30 | 2010-12-08 | 住友化学株式会社 | 非水电解质二次电池、电极和碳材料 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011016406A1 (ja) * | 2009-08-04 | 2011-02-10 | 住友化学株式会社 | 炭素材料 |
-
2013
- 2013-10-30 CN CN201310528328.6A patent/CN103560270B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1385919A (zh) * | 2001-05-11 | 2002-12-18 | 三星Sdi株式会社 | 锂二次电池的电解液及含有该电解液的锂二次电池 |
| CN1822423A (zh) * | 2001-05-11 | 2006-08-23 | 三星Sdi株式会社 | 锂二次电池的电解液及含有该电解液的锂二次电池 |
| CN101292389A (zh) * | 2005-10-20 | 2008-10-22 | 三菱化学株式会社 | 锂二次电池以及其中使用的非水电解液 |
| CN101911349A (zh) * | 2007-10-30 | 2010-12-08 | 住友化学株式会社 | 非水电解质二次电池、电极和碳材料 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103560270A (zh) | 2014-02-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103560270B (zh) | 一种锂离子电池用电解液 | |
| CN110233289B (zh) | 一种高电压添加剂和含有该添加剂的电解液及电池 | |
| CN105800582B (zh) | 一种二氟磷酸锂的制备方法及锂离子电池非水系电解液 | |
| CN104445133B (zh) | 一种二氟磷酸锂的制备方法及其锂离子电池非水电解液 | |
| CN102702243B (zh) | 一种二氟草酸硼酸锂的制备及纯化方法 | |
| CN106946925B (zh) | 氟代烷氧基三氟硼酸锂盐及其制备方法和应用 | |
| CN102916186B (zh) | 一种钠离子电池负极材料和负极的制备方法及钠离子电池 | |
| CN103943883A (zh) | 硼酸酯类化合物作为高电压锂离子电池电解液添加剂的应用 | |
| CN108987804B (zh) | 含硅氧烷基的腈类化合物于电池电解液中的应用 | |
| CN105206873B (zh) | 一种含有磷腈氟烷基磺酰亚胺锂的电解液及使用该电解液的电池 | |
| CN108288728A (zh) | 一种适配硅碳材料的锂离子电池电解液及其应用 | |
| CN103022485A (zh) | 磷酸锰锂包覆锰酸锂二次锂电池正极材料及其制备方法 | |
| CN110875490B (zh) | 一种锂离子电池及其制备方法 | |
| CN103840209A (zh) | 一种非水有机电解液添加剂及其制备方法、非水有机电解液和锂离子二次电池 | |
| CN106654242A (zh) | 一种硅基负极高电压锂电池 | |
| CN103531843A (zh) | 一种高温高倍率锂离子电池用电解液 | |
| CN108258297A (zh) | 电解液及锂离子电池 | |
| CN104993105A (zh) | 一种锌基复合材料氟化氢氧化锌及其制备方法和应用 | |
| CN102751489B (zh) | 一种锂离子电池正极材料的制备方法 | |
| CN104425841B (zh) | 一种非水有机高电压电解液添加剂、非水有机高电压电解液和锂离子二次电池 | |
| CN107819152A (zh) | 一种可以改善锂硫电池循环性能的基准电解液及制备方法 | |
| CN102952099B (zh) | 吡咯类离子液体及其制备方法和应用 | |
| CN100527482C (zh) | 锂离子电池用磷酸亚铁锂－碳复合正极材料的制备方法 | |
| CN105390747A (zh) | 一种含硼酸三甲酯添加剂的电解液及其制备方法与应用 | |
| CN108997217A (zh) | 一种二氟磷酸咪唑离子液体及其制备方法、电解液及应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |