一种非水电解液及二次电池的制作方法

文档序号:22683314发布日期:2020-10-28 12:47阅读:102来源:国知局

本发明属于材料技术领域,具体涉及一种非水电解液及二次电池。



背景技术:

近年来,手机、笔记本电脑等便携式电子设备的普及促进了高能量密度二次电池的需求。在众多二次电池中,以锂离子的嵌入和脱出实现能量转换的锂离子二次电池具有比铅酸电池和镍氢电池更高的能量密度,自面世以来发展尤为迅速,其应用领域涵盖了数码产品、电动工具、电动汽车、通信基站和电网储能等。

二次电池主要包括正极、负极、隔膜和电解液。电解液作为充放电反应的介质,对二次电池的性能有着重要影响。

使用碳、硅材料作为负极活性物质的锂离子二次电池中,在充放电过程中负极活性物质容易与电解液发生反应,导致电解液的分解,一般通过添加剂使电解液在负极表面形成固体电解质界面膜(sei),可以抑制电解液中溶剂分子的分解反应。通过向电解液中添加碳酸亚乙烯酯(vc),可以起到对碳、硅负极表面成膜的作用,然而当电池处于高温环境时,表面膜会发生分解与再生,其保护作用随之减弱,并会导致电池内阻增加。

采用含锰的锂过渡金属复合氧化物(如limn2o4、lini1/3co1/3mn1/3o2等)作为正极活性物质的锂离子二次电池中,由于过渡金属离子的溶出和在负极表面的沉积,会导致电池性能的恶化。采用licoo2或lini0.5co0.2mn0.3o2作为正极活性物质时,为了获得更高的电池容量,有时会将充电截止电压设置为4.3v或更高值(常规值为4.2v),在这种高电压环境下,电解液更易发生氧化分解反应。因此,对电池正极表面的保护也应引起重视。

专利文献jp3439085b2公开了通过二氟磷酸锂在电池正负极表面成膜,改善电池的存储性能。

文献(chem.mater.2018,30,2726-2741)公开了三苯基氧化磷具有正极成膜的效果,可以提高lini0.8co0.1mn0.1o2/石墨电池循环性能。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够提高电池的循环性能及高温储存性能的非水电解液及二次电池。

为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:

本发明的一个目的是提供一种非水电解液,包括锂盐、有机溶剂和添加剂,所述的添加剂包括添加剂a和添加剂b,所述的添加剂a为二氟磷酸锂、二氟二草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂中的一种或多种;所述的添加剂b为三苯基氧化磷。

优选地,所述的添加剂a的投料质量为所述的非水电解液总质量的0.1%~3%。

进一步优选地,所述的添加剂a的投料质量为所述的非水电解液总质量的0.2%~1.5%。

优选地,所述的添加剂b的投料质量为所述的非水电解液总质量的0.1%~3%。

进一步优选地,所述的添加剂b的投料质量为所述的非水电解液总质量的0.2%~1%。

根据一种实施方式,所述的添加剂还包括其他添加剂,所述的其他添加剂为1,3-丙烷磺内酯、1,3-(1-丙烯)磺内酯、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、亚硫酸乙烯酯中的一种或多种。

优选地,所述的锂盐为选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、无水高氯酸锂、二(三氟甲基磺酸酰)亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、二草酸硼酸锂、单草酸双氟硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂中的一种或者几种。

优选地,所述的锂盐的摩尔浓度为0.001~2mol/l。

进一步优选地,所述的锂盐的摩尔浓度为0.1~2mol/l。

更优选地,所述的锂盐的摩尔浓度为0.5~1.5mol/l。

优选地,所述的有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丙酯、环丁砜、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚中的一种或几种。

本发明的另一个目的是提供一种二次电池,其采用所述的非水电解液。

优选地,所述的二次电池的正极材料和负极材料均为能够吸收和解吸锂离子的材料。

由于上述技术方案运用,本发明与现有技术相比具有下列优点:

本发明通过添加剂的协同效应,使二次电池能够发挥优异的循环耐久性及高温存储性能。

具体实施方式

下面结合实施例详述本申请,但本申请并不局限于这些实施例。本文中若未特殊说明,“%”代表质量百分比,比例代表质量比。

实施例1:

[正极的制造]

按照质量比90:5:5称取lini0.6co0.2mn0.2o2、导电炭黑和pvdf,加入适量nmp,充分搅拌,得到正极浆料。将正极浆料涂布在铝箔上,干燥后进行辊压、裁切得到正极。

[负极的制造]

按照质量比95:3:2称取石墨、丁苯橡胶和羧甲基纤维素,加入适量去离子水,充分搅拌,得到负极浆料。将负极浆料涂布在铜箔上,干燥后进行辊压、裁切得到负极。

[非水电解液的制备]

按照质量比3:7混合碳酸乙烯酯(ec)、碳酸二乙酯(emc)得到混合溶剂,将六氟磷酸锂以1.1摩尔/升的浓度溶解于其中。向六氟磷酸锂溶液中加入基于电解液总质量的0.5wt%的二氟二草酸磷酸锂(lidfop)和0.5wt%的三苯基氧化磷(tppo),得到非水电解液。

[电池的制造]

使用上述正极、负极、非水电解液,选择厚度20微米的pe隔膜,采用卷绕工艺制造成软包电池,型号为053048。

[电池性能测试]

电池充放电测试的电压范围是3.0~4.3v。将电池以0.1c倍率化成后,以0.2c倍率预循环3周。然后进行高温存储性能测试和循环性能测试。

高温存储性能测试是首先在25℃下将电池以0.5c恒流充电至4.3v,恒压充电至电流下降到0.05c,然后将电池置于60℃的烘箱中存储14天。测试电池(满电态)存储前后的内阻。内阻变化率=[(存储后的内阻-存储前的内阻)/存储前的内阻]*100%。

循环性能测试是在45℃下,将电池以1c充放电循环500周,计算容量保持率。容量保持率=(500周放电容量/首周放电容量)*100%。

实施例2~8、对比例1~3:

除了添加剂有变化,电池以与实施例1相同的方式制造。电池性能测试以与实施例1相同的方式进行测试。

实施例1~8和对比例1~3的添加剂成分及质量分数、电池性能测试结果见表1。

其中,二氟二草酸磷酸锂简写为lidfop,四氟草酸磷酸锂简写为litfop,1,3-丙烷磺内酯简写为ps。

实施例1~8和对比例1~3的电池性能测试结果如表1所示。

表1

由表1中各实施例和对比例含添加剂的非水电解液制备的电池的容量保持率和内阻变化率数据说明,根据本发明实施例制造的二次电池具有更优异的循环性能及高温存储性能。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围,凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1