锂离子电池转让专利
申请号 : CN201811535392.6
文献号 : CN111326732B
文献日 : 2021-07-09
发明人 : 钭舒适 , 胡春华 , 伊天成 , 蒋耀 , 梁成都
申请人 : 宁德时代新能源科技股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种锂离子电池,包括电极组件以及电解液,所述电极组件包括正极极片、负极极片以及隔离膜;
其特征在于,
所述正极极片中的正极活性材料包括LixCoyM1‑yO2‑zQz,0.5≤x≤1.2,0.8≤y<1.0,0≤z≤0.1,M选自Al、Ti、Zr、Y、Mg中的一种或几种,Q选自F、Cl、S中的一种或几种;
所述电解液中含有添加剂A、添加剂B以及添加剂C,所述添加剂A选自式I‑1、式I‑2、式I‑3所示的化合物中的一种或几种,所述添加剂B选自式II‑1、式II‑2所示的化合物中的一种或几种,所述添加剂C选自式III‑1所示的化合物中的一种或几种;
在式I‑1、式I‑2、式I‑3中:R1、R2、R3、R4各自独立地选自氢原子、卤素原子、取代或未取代的C1~C12烷基、取代或未取代的C1~C12烷氧基、取代或未取代的C1~C12胺基、取代或未取代的C2~C12烯基、取代或未取代的C2~C12炔基、取代或未取代的C6~C26芳基、取代或未取代的C2~C12杂环基,其中,取代基选自卤素原子、腈基、C1~C6烷基、C2~C6烯基、C1~C6烷氧基中的一种或几种;x、y、z各自独立地选自0~8的整数;m、n、k各自独立地选自0~2的整数;
在式II‑1中,R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37、R38、R39各自独立地选自卤素取代或未取代的C1~C6烷基;在式II‑2中,R41、R42、R43、R44、R45、R46、R47、R48、R49各自独立地选自卤素取代或未取代的C1~C6烷基;
在式III‑1中,R21选自卤素取代的C1~C6亚烷基、卤素取代的C2~C6亚烯基。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,R1、R2、R3和R4各自独立地选自氢原子、卤素原子、取代或未取代的C1~C3直链或支链烷基、取代或未取代的C5~C7环状烷基、取代或未取代的C1~C3烷氧基、取代或未取代的C1~C3胺基、取代或未取代的C2~C3烯基、取代或未取代的C2~C3炔基、取代或未取代的C6~C8芳基、取代或未取代的C2~C7杂环基,其中,取代基选自卤素原子;
x、y、z各自独立地选自0、1或2;
m、n、k各自独立地选自1或2;
R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37、R38、R39各自独立地选自卤素取代或未取代的C1~C4烷基;
R41、R42、R43、R44、R45、R46、R47、R48、R49各自独立地选自卤素取代或未取代的C1~C4烷基;
R21选自卤素取代的C2~C4亚烷基、卤素取代的C2~C4亚烯基。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,在式I‑1中,R1、R3均为氢原子;
在式I‑2中,R1、R2、R3、R4中至少有两个为氢原子;
在式I‑3中,R1、R2、R3中至少有两个为氢原子。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,在式I‑1中,R1、R3均为氢原子;
在式I‑2中,R1、R2、R3、R4中至少有三个为氢原子;
在式I‑3中,R1、R2、R3中至少有两个为氢原子。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,在式I‑1中,R1、R3、R4均为氢原子;
在式I‑2中,R1、R2、R3、R4中至少有两个为氢原子;
在式I‑3中,R1、R2、R3中至少有两个为氢原子。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,在式I‑1中,R1、R3、R4均为氢原子;
在式I‑2中,R1、R2、R3、R4中至少有三个为氢原子;
在式I‑3中,R1、R2、R3中至少有两个为氢原子。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,所述添加剂A选自如下化合物中的一种或几种:
8.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,所述添加剂B选自如下化合物中的一种或几种:
9.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,所述添加剂C选自氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸丙烯酯、三氟代碳酸丙烯酯、反式或顺式‑4,5‑二氟‑1,3‑二氧杂环戊烷‑2‑酮中的一种或几种。
10.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,所述添加剂A在所述电解液中的质量百分含量为0.1%~10%;
所述添加剂B在所述电解液中的质量百分含量为0.1%~10%;
所述添加剂C在所述电解液中的质量百分含量为0.1%~30%。
11.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,所述添加剂A在所述电解液中的质量百分含量为0.1%~10%;
所述添加剂B在所述电解液中的质量百分含量为0.1%~10%;
所述添加剂C在所述电解液中的质量百分含量为5%~15%。
12.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,所述添加剂A在所述电解液中的质量百分含量为0.1%~10%;
所述添加剂B在所述电解液中的质量百分含量为0.1%~5%;
所述添加剂C在所述电解液中的质量百分含量为0.1%~30%。
13.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,所述添加剂A在所述电解液中的质量百分含量为0.1%~10%;
所述添加剂B在所述电解液中的质量百分含量为0.1%~5%;
所述添加剂C在所述电解液中的质量百分含量为5%~15%。
14.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,所述添加剂A在所述电解液中的质量百分含量为0.1~6%;
所述添加剂B在所述电解液中的质量百分含量为0.1%~10%;
所述添加剂C在所述电解液中的质量百分含量为0.1%~30%。
15.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,所述添加剂A在所述电解液中的质量百分含量为0.1~6%;
所述添加剂B在所述电解液中的质量百分含量为0.1%~10%;
所述添加剂C在所述电解液中的质量百分含量为5%~15%。
16.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,所述添加剂A在所述电解液中的质量百分含量为0.1~6%;
所述添加剂B在所述电解液中的质量百分含量为0.1%~5%;
所述添加剂C在所述电解液中的质量百分含量为0.1%~30%。
17.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,所述添加剂A在所述电解液中的质量百分含量为0.1~6%;
所述添加剂B在所述电解液中的质量百分含量为0.1%~5%;
所述添加剂C在所述电解液中的质量百分含量为5%~15%。
18.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,所述添加剂A在所述电解液中的质量百分含量为0.1%~3.5%;
所述添加剂B在所述电解液中的质量百分含量为0.1%~10%;
所述添加剂C在所述电解液中的质量百分含量为0.1%~30%。
19.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,所述添加剂A在所述电解液中的质量百分含量为0.1%~3.5%;
所述添加剂B在所述电解液中的质量百分含量为0.1%~10%;
所述添加剂C在所述电解液中的质量百分含量为5%~15%。
20.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,所述添加剂A在所述电解液中的质量百分含量为0.1%~3.5%;
所述添加剂B在所述电解液中的质量百分含量为0.1%~5%;
所述添加剂C在所述电解液中的质量百分含量为0.1%~30%。
21.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,所述添加剂A在所述电解液中的质量百分含量为0.1%~3.5%;
所述添加剂B在所述电解液中的质量百分含量为0.1%~5%;
所述添加剂C在所述电解液中的质量百分含量为5%~15%。
22.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,所述电解液的电导率为4mS/cm~
12mS/cm。
23.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,所述负极极片中的负极活性材料包含Si、SiOx、Si/C复合材料、Si合金中的一种或几种,0
24.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,所述锂离子电池的充电截止电压不小于4.2V。
25.根据权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,所述锂离子电池的充电截止电压不小于4.35V。
说明书 :
锂离子电池
技术领域
背景技术
功率、长循环寿命、长存储寿命且安全性能优异。
离子只有其实际锂离子含量的1/2。而当电压大于4.2V时,LiCoO2中剩余1/2含量的锂离子
3+ 4+
可以继续脱出,但是深度脱锂过程中,Co 会被氧化为很不稳定的Co ,与失去大量电子的
表面氧共同氧化电解液,此时电池内部将会产生大量气体造成电池鼓胀。同时由于电解液
4+
中HF对正极表面的腐蚀作用,导致Co 溶于电解液后沉积在负极表面,催化电解液的还原,
也会产生大量气体造成电池鼓胀。另外由于Co的3d能级与O的2p能级重叠程度较大,深度脱
锂还会导致晶格氧失去大量电子,使LiCoO2晶胞沿c轴方向剧烈收缩,诱发局部体相结构失
稳甚至坍塌,最终引起LiCoO2活性位点损失,锂离子电池容量迅速降低。因此LiCoO2在大于
4.2V的高电压体系中使用时的性能非常差。
发明内容
LixCoyM1‑yO2‑zQz,0.5≤x≤1.2,0.8≤y<1.0,0≤z≤0.1,M选自Al、Ti、Zr、Y、Mg中的一种或几
种,Q选自F、Cl、S中的一种或几种。所述电解液中含有添加剂A、添加剂B以及添加剂C,所述
添加剂A选自式I‑1、式I‑2、式I‑3所示的化合物中的一种或几种,所述添加剂B选自式II‑1、
式II‑2所示的化合物中的一种或几种,所述添加剂C选自式III‑1所示的化合物中的一种或
几种。
未取代的C2~C12烯基、取代或未取代的C2~C12炔基、取代或未取代的C6~C26芳基、取代或未
取代的C2~C12杂环基,其中,取代基选自卤素原子、腈基、C1~C6烷基、C2~C6烯基、C1~C6烷
氧基中的一种或几种;x、y、z各自独立地选自0~8的整数;m、n、k各自独立地选自0~2的整
数。
或未取代的C1~C6烷基。
缓钴酸锂材料体相结构的退化,改善锂离子电池在大于4.2V高电压下使用时的结构稳定
性。
的络合物层,有效钝化正极活性材料表面,降低正极活性材料表面活性,抑制过渡金属溶解
到电解液中,从而在减少副反应的同时降低电池产气;添加剂B为硅烷亚磷酸酯化合物或硅
烷磷酸酯化合物或二者的混合物,其具有阻燃效果,加入后能够有效提高电解液的热安全
性,因此当锂离子电池在高温存储或是在其他极端条件下发生热失控时,添加剂B能够降低
锂离子电池发生燃烧的风险,进而提高锂离子电池整体的安全性;添加剂C卤素取代的环状
碳酸酯化合物,其能够在负极表面(尤其是含Si负极表面)形成一层均匀致密的保护膜,隔
绝负极与电解液之间的电子传导,有效减少负极与电解液之间的副反应,既能保护负极免
受破坏,抑制负极阻抗的持续增长,又能减少锂离子电池使用过程中的电解液消耗;此外,
添加剂C在负极所成的保护膜具有优良的机械性能,在负极充放电过程发生膨胀收缩时,这
层保护膜能够保持完整性而不发生破坏,从而能够持续有效保护负极,提高锂离子电池的
循环性能。
附图说明
具体实施方式
述电解液中含有添加剂A、添加剂B以及添加剂C,所述添加剂A选自式I‑1、式I‑2、式I‑3所示
的化合物中的一种或几种,所述添加剂B选自式II‑1、式II‑2所示的化合物中的一种或几
种,所述添加剂C选自式III‑1所示的化合物中的一种或几种。
未取代的C2~C12烯基、取代或未取代的C2~C12炔基、取代或未取代的C6~C26芳基、取代或未
取代的C2~C12杂环基,其中,取代基(在本申请中表示“取代或未取代”中发生取代的情况)
选自卤素原子、腈基、C1~C6烷基、C2~C6烯基、C1~C6烷氧基中的一种或几种;x、y、z各自独
立地选自0~8的整数;m、n、k各自独立地选自0~2的整数。
或未取代的C1~C6烷基。
料LixCoyM1‑yO2‑zQz的正极活性材料,掺杂元素M在钴酸锂材料中充当骨架,可以减小钴酸锂
材料深度脱锂过程中的晶格形变量,延缓钴酸锂材料体相结构的退化,改善锂离子电池在
大于4.2V高电压下使用时的结构稳定性。另一方面,本申请的电解液中同时加入添加剂A、
添加剂B以及添加剂C三种添加剂,三者能够发挥协同作用共同保护锂离子电池,使锂离子
电池具有优异的循环性能和存储性能,尤其是在高温高电压情况下具有优异的循环性能和
存储性能。
活性材料表面生成一层疏松多孔的络合物层并有效钝化正极活性材料表面。该络合物层能
隔绝正极活性材料表面与电解液的直接接触以及降低正极活性材料表面活性,还能降低正
极活性材料表面发生大量副反应以及抑制过渡金属溶解到电解液中,保证正极活性材料在
锂离子电池使用过程中的结构完整性,从而有效提高锂离子电池在高电压下的循环容量保
持率并降低锂离子电池的高温存储产气量。此外,添加剂A具有特殊的六元氮杂环结构,腈
基与腈基的间距更接近正极活性材料表面过渡金属与过渡金属的间距,可以最大限度地发
挥腈基的络合作用,且使更多数量的腈基发挥络合作用,因此与常规线性的腈基化合物相
比,本申请的多腈基六元氮杂环化合物可具有更好的钝化效果。
其他极端条件下发生热失控时,添加剂B能够降低锂离子电池发生燃烧的风险,进而提高锂
离子电池整体的安全性。
电解液之间的副反应,既能保护负极免受破坏,抑制负极阻抗的持续增长,又能减少锂离子
电池使用过程中的电解液消耗。此外,添加剂C在负极所成的保护膜具有优良的机械性能,
在负极充放电过程发生膨胀收缩时,这层保护膜能够保持完整性而不发生破坏,从而能够
持续有效保护负极,提高锂离子电池的循环性能。
值为1、2、3、4、5,优选的上限值为3、4、5、6、8、10、12。优选地,选择C1~C10烷基;进一步优选
地,选择C1~C6链状烷基、C3~C8环状烷基;更进一步优选地,选择C1~C4链状烷基、C5~C7环
状烷基。作为C1~C12烷基的实例,具体可以举出:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁
基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、己基、2‑甲基‑戊基、3‑甲基‑戊基、1,1,2‑三甲
基‑丙基、3,3‑二甲基‑丁基、庚基、2‑庚基、3‑庚基、2‑甲基己基、3‑甲基己基、异庚基、辛基、
壬基、癸基。
C1~C12烷氧基的实例,具体可以举出:甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、仲丁
氧基、叔丁氧基、正戊氧基、异戊氧基、环戊氧基、环己氧基。
3、4、5,优选的上限值为3、4、5、6、8、10、12。优选地,选择C2~C10烯基;进一步优选地,选择C2
~C6烯基;更进一步优选地,选择C2~C5烯基。作为C2~C12烯基的实例,具体可以举出:乙烯
基、烯丙基、异丙烯基、戊烯基、环己烯基、环庚烯基、环辛烯基。
3、4、5,优选的上限值为3、4、5、6、8、10、12。优选地,选择C2~C10炔基;进一步优选地,选择C2
~C6炔基;更进一步优选地,选择C2~C5炔基。作为C2~C12炔基的实例,具体可以举出:乙炔
基、炔丙基、异丙炔基、戊炔基、环己炔基、环庚炔基、环辛炔基。
选择C6~C14芳基;更进一步优选地,选择C6~C9芳基。作为C6~C26芳基的实例,具体可以举
出:苯基、苄基、联苯基、对甲苯基、邻甲苯基、间甲苯基、萘基、蒽基、菲基。
选择五元芳杂环、六元芳杂环以及苯并杂环。作为C2~C12杂环基的实例,具体可以举出:环
氧乙烷基、环氧丙烷基、环硫乙烷基、氮杂环丙烷基、β‑丙内酯基、呋喃基、噻吩基、吡咯基、
噻唑基、咪唑基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、吲哚基、喹啉基。
基、取代或未取代的C1~C6胺基、取代或未取代的C2~C6烯基、取代或未取代的C2~C6炔基、
取代或未取代的C6~C12芳基、取代或未取代的C2~C12杂环基;进一步优选地,R1、R2、R3、R4各
自独立地选自氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、取代或未取代的C1~C3直链或支链烷基、取
代或未取代的C5~C7环状烷基、取代或未取代的C1~C3烷氧基、取代或未取代的C1~C3胺基、
取代或未取代的C2~C3烯基、取代或未取代的C2~C3炔基、取代或未取代的C6~C8芳基、取代
或未取代的C2~C7杂环基。其中,取代基选自卤素原子中的一种或几种。
取代基选自卤素原子中的一种或几种,优选地,取代基选自氟原子。
基、取代或未取代的C1~C6胺基、取代或未取代的C2~C6烯基、取代或未取代的C2~C6炔基、
取代或未取代的C6~C12芳基、取代或未取代的C2~C12杂环基;进一步优选地,R1、R2、R3、R4各
自独立地选自氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、取代或未取代的C1~C3直链或支链烷基、取
代或未取代的C5~C7环状烷基、取代或未取代的C1~C3烷氧基、取代或未取代的C1~C3胺基、
取代或未取代的C2~C3烯基、取代或未取代的C2~C3炔基、取代或未取代的C6~C8芳基、取代
或未取代的C2~C7杂环基。其中,取代基选自卤素原子中的一种或几种。
烷氧基。其中,取代基选自卤素原子中的一种或几种,优选地,取代基选自氟原子。
取代或未取代的C1~C6胺基、取代或未取代的C2~C6烯基、取代或未取代的C2~C6炔基、取代
或未取代的C6~C12芳基、取代或未取代的C2~C12杂环基;进一步优选地,R1、R2、R3各自独立
地选自氢原子、氟原子、氯原子、溴原子、取代或未取代的C1~C3直链或支链烷基、取代或未
取代的C5~C7环状烷基、取代或未取代的C1~C3烷氧基、取代或未取代的C1~C3胺基、取代或
未取代的C2~C3烯基、取代或未取代的C2~C3炔基、取代或未取代的C6~C8芳基、取代或未取
代的C2~C7杂环基。其中,取代基选自卤素原子中的一种或几种。
基。其中,取代基选自卤素原子中的一种或几种,优选地,取代基选自氟原子。
种或几种。
量过高,则其吸附在正极活性材料表面形成的络合物层过于厚和致密,影响锂离子的扩散
迁移,正极阻抗大幅增高,同时添加剂A含量过高还导致电解液整体黏度提升、离子电导率
下降,因此过高的含量反而影响锂离子电池的性能。所述添加剂A含量范围的上限可任选自
10%、9%、8%、7%、6%、5%、4.5%、4%、3.5%、3%、2.5%、2%、1.5%、1%、0.8%,所述添
加剂A含量范围的下限可任选自0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、
0.9%、1.0%、1.2%。
剂B含量过高,则其反应产生的产物会大幅提高电池整体阻抗,同时过高的含量会导致电解
液的离子电导率下降,进而影响锂离子电池性能的发挥。所述添加剂B含量范围的上限可任
选自10%、9%、8%、7%、6%、5%、4.5%、4%、3.5%、3%、2.5%、2%、1.5%、1%、0.8%,所
述添加剂B含量范围的下限可任选自0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、
0.8%、0.9%、1.0%、1.2%。
过高,则其在负极反应产生的产物会大量沉积在负极表面,显著提高负极阻抗,同时由于自
身热稳定性较差、容易分解,还会导致锂离子电池大量产气,造成电池内部出现气泡、电解
液断桥现象,进一步提高电池阻抗,因此过高的含量反而影响锂离子电池的性能。所述添加
剂C含量范围的上限可任选自30%、28%、25%、22%、19%、16%、15%、14%、13%、12%、
11%、10%、9%、8%、7%、6%、5%,所述添加剂C含量范围的下限可任选自0.1%、0.2%、
0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1%、2%、3%、4%、5%。
和存储性能,且易于将电解液的电导率调节至合适的范围,从而更有利于添加剂A、添加剂
B、添加剂C达到更好的成膜效果。
低的特点,可有效防止锂离子和电解液中阴离子的缔合,同时在离子传导方面比环状碳酸
酯和链状碳酸酯更有优势,尤其是在低温下,能可保证电解液具有良好的离子传导特性。
的质量百分含量可为0.1%~70%,优选为5%~50%。
一种或几种。
酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸二丁酯中的一种或几种的对称链状碳酸酯;链状碳酸酯还可为
上述非对称链状碳酸酯和对称链状碳酸酯的混合物。
酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯中的一种或几种。
与LiF的络盐”,其中优选选自LiPF6、LiBF4、LiAsF6,更优选选自LiPF6、LiBF4。
中的一种或几种的“含有S(=O)2O结构的锂盐”,其中更优选选自LiSO3F、CH3SO4Li、
C2H5SO4Li或LiTFMSB。
的一种或几种的“以草酸盐配位体为正离子的锂盐”,其中更优选选自LiBOB、LiPFO。
(LiBOB)、二氟双[草酸根‑O,O’]磷酸锂(LiPFO)和四氟[草酸根‑O,O’]磷酸锂中的一种或几
种。进一步优选地,锂盐选自LiPF6、LiBF4、LiSO3F、三氟((甲磺酰)氧基)硼酸锂(LiTFMSB)、
LiPO2F2、双[草酸根‑O,O’]硼酸锂(LiBOB)和二氟双[草酸根‑O,O’]磷酸锂(LiPFO)中的一种
或几种。更进一步优选地,锂盐为LiPF6。
Ti0.01O1.9F0.1、Li1.1Co0.95Mg0.01Zr0.01Al0.03O2、Li1.04Co0.95Mg0.02Zr0.03O1.95F0.05、
Li1.06Co0.96Mg0.02Ti0.02O2、Li1.08Co0.97Mg0.01Zr0.01Al0.01O1.9S0.1、Li1.09Co0.98Mg0.01Ti0.005Al0.00
5O2、Li1.085Co0.98Zr0.01Ti0.005Al0.005O1.9Cl0.1、Li1.03Co0.96Mg0.01Zr0.01Ti0.01Al0.01O2、Li1.04Co0.9
7Zr0.01Al0.02O1.9F0.1、Li1.07Co0.97Zr0.01Ti0.01Al0.01O1.9S0.1、Li1.02Co0.96Mg0.02Zr0.015Ti0.005O1.
9S0.1、Li1.03Co0.98Ti0.01Al0.01O1.9Cl0.1、Li1.05Co0.97Mg0.01Zr0.01Al0.01O1.9Cl0.1、Li1.04Co0.95Zr0.0
2Ti0.03O1.9F0.1、Li1.09Co0.97Mg0.02Ti0.01O1.95F0.05、Li1.03Co0.95Mg0.03Ti0.02O1.9S0.1、Li1.04Co0.97
Zr0.01Ti0.01Al0.01O1.9S0.1中的一种或几种。
金属得到的化合物中的一种或几种。
极片。导电剂以及粘结剂的种类和含量不受具体的限制,可根据实际需求进行选择。正极集
流体的种类也不受具体的限制,可根据实际需求进行选择,优选可为铝箔。
极片。导电剂以及粘结剂的种类和含量不受具体的限制,可根据实际需求进行选择。负极集
流体的种类也不受具体的限制,可根据实际需求进行选择,优选可为铜箔。
何隔膜材料,例如聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯以及它们的多层复合膜,但不仅限于这些。
小于4.35V。
述包装袋通常包括容纳部和密封部,其中容纳部用于容纳电极组件和电解液,而密封部用
于将电极组件和电解液密封。本申请对于软包装锂离子电池性能的改善更明显,原因在于
软包装锂离子电池在使用时很容易发生鼓胀,而本申请的电解液可以极大降低电池产气
量,避免软包装锂离子电池鼓胀造成寿命缩短。
液体中间产物I‑1‑1;继续加入K2CO3、KI、无水乙腈,快速搅拌成固液混合相,于40℃~60℃
下快速加入原料P‑3,继续搅拌10h~20h后冷却至室温,分离提纯得到式I‑1所示的化合物。
本申请,并非为了限定本申请,实施例的配方、比例等可因地制宜做出选择而对结果并无实
质性影响。
法合成。
加入K2CO3、KI、无水乙腈,快速搅拌成固液混合相,之后于60℃下0.5h内加入β‑氯丙腈,继续
搅拌17h后冷却至室温,分离提纯得到A1。核磁共振碳谱如图1所示。
本申请,并非为了限定本申请,实施例的配方、比例等可因地制宜做出选择而对结果并无实
质性影响。
法合成。
加入K2CO3、KI、无水乙腈,快速搅拌成固液混合相,之后于60℃下0.5h内加入β‑氯丙腈,继续
搅拌17h后冷却至室温,分离提纯得到A1。核磁共振碳谱如图1所示。
解液总质量的12.5%。按照如表1所示的电解液组成加入各添加剂,其中各添加剂组分的含
量均为相对于电解液的总质量计算得到。
匀涂覆于铝箔上,将铝箔在室温晾干后转移至120℃的鼓风烘箱中干燥1h,然后经过冷压、
分切得到正极极片。
负极浆料;将负极浆料均匀涂覆于铜箔上,将铜箔在室温晾干后转移至120℃的鼓风烘箱中
干燥1h,然后经过冷压、分切得到负极极片。
量等工序,获得锂离子电池。
电容量为首次循环的放电容量。将锂离子电池按照上述方法进行200次循环充电/放电测
试,检测得到第200次循环的放电容量。
电容量为首次循环的放电容量。将锂离子电池按照上述方法进行200次循环充电/放电测
试,检测得到第200次循环的放电容量。
箱,存储24h后取出,测试此时锂离子电池的厚度并记为h1。
剂。掺杂元素M在正极活性材料中充当骨架,可以减小正极活性材料深度脱锂过程中的晶格
形变量,延缓正极活性材料体相结构的退化,大大改善锂离子电池在高电压情况下使用时
的结构稳定性。添加剂A为氧化电位较低的多腈基六元氮杂环化合物,其在电池化成时便能
在正极活性材料表面形成稳定的络合物层,有效钝化正极活性材料表面,降低正极活性材
料表面活性,隔绝电解液与正极活性材料表面的直接接触,使得表面副反应大大减少,副反
应中消耗的锂离子也就相应减少,也就是可逆锂离子的消耗速度大大减慢,最终显现出来
的实际效果是锂离子电池循环容量保持率大幅提升;部分表面副反应可产生气体,表面副
反应的减少还意味着电池产气量减少,最终显现出来的实际效果是高温下锂离子电池厚度
膨胀明显减轻。添加剂B具有阻燃效果,加入后能够有效提高电解液的热安全性,当锂离子
电池在高温存储或是在其他极端条件下发生热失控时,添加剂B能够降低锂离子电池发生
燃烧的风险,进而提高锂离子电池整体的安全性。添加剂C能够在含Si负极表面形成一层均
匀致密的保护膜,隔绝负极与电解液之间的电子传导,有效减少负极与电解液之间的副反
应,既能保护负极免受破坏,抑制负极阻抗的持续增长,又能减少锂离子电池使用过程中的
电解液消耗;此外,添加剂C在负极所成的保护膜具有优良的机械性能,在负极充放电过程
发生膨胀收缩时,这层保护膜能够保持完整性而不发生破坏,从而持续有效保护负极,提高
锂离子电池的循环容量保持率。由此,本申请能显著提高锂离子电池在高温高电压情况下
的循环性能和存储性能。
的间距,可以最大限度地发挥腈基的络合作用,且使更多数量的腈基发挥络合作用。因此本
申请的多腈基六元氮杂环化合物对正极活性材料表面过渡金属的覆盖作用更强,对正极活
性材料表面的钝化效果更好,对锂离子电池循环性能和存储性能的改善效果也更加出众。
又出现了下降的趋势,85℃存储24h厚度膨胀率一直减小。这是由于当添加剂A的加入量较
多时,首先添加剂A吸附在正极活性材料表面形成的络合物层容易更厚和致密,影响锂离子
的扩散迁移,正极阻抗大幅增高;其次添加剂A在形成络合物层的同时会消耗锂离子,导致
可用于循环的锂离子减少;最后添加剂A较高的加入量会引起电解液整体黏度提升、离子电
导率下降,最终锂离子电池在25℃和45℃时的循环容量保持率达到最佳后出现了下降的趋
势。因此,添加剂A的加入量需要适量,优选为0.1%~10%,进一步优选为0.1%~6%,更进
一步优选为0.1%~3.5%。
又出现了下降的趋势,85℃存储24h厚度膨胀率先降低后又出现了增加的趋势。这是由于当
添加剂B的加入量较多时,其反应产生的产物一方面会大幅提高电池整体阻抗,另一方面会
导致电解液的离子电导率下降,进而影响了锂离子电池性能的发挥。因此,添加剂B的加入
量需要适量,优选为0.1%~10%,进一步优选为0.1%~5%。
后又出现了下降的趋势,85℃存储24h厚度膨胀率先降低后又出现了增加的趋势。这是由于
当添加剂C的加入量较多时,其在负极反应产生的产物会大量沉积在负极表面,不断提高负
极阻抗,同时由于自身热稳定性较差、容易分解,加入量较多时还会导致锂离子电池大量产
气,造成电池内部出现气泡、电解液断桥现象,进一步增加电池阻抗,从而影响了锂离子电
池的循环性能和存储性能。因此,添加剂C的加入量需要适量,优选为0.1%~30%,进一步
优选为5%~15%。
申请的一些修改和变更也应当落入本申请的权利要求的保护范围内。此外,尽管本说明书
中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对本申请构成任何限制。