用於4.8v鋰離子電池的高電壓電解液的製作方法
2023-10-11 23:45:34 2
用於4.8v鋰離子電池的高電壓電解液的製作方法
【專利摘要】本發明涉及用於4.8V鋰離子電池的高電壓電解液，成分：有機溶劑80~89%，鋰鹽10~15%，添加劑0.5~5%；添加劑為苯並咪唑酮類衍生物，是2-苯並咪唑酮、1-(2-丙烯基)-2-苯並咪唑酮、1,3-二氫-1-(1-甲基乙炔基)-2H-苯並咪唑-2-酮、5-硝基-2-苯並咪唑酮、5,6-二氨基苯並咪唑-2-酮中的一種或兩種以上。所用添加劑有效改善鋰離子電池高壓循環性能，可將普通電解液的電壓提高至4.8V，效果明顯，電解液在4.8V高電壓下不易分解。
【專利說明】用於4.8V鋰離子電池的高電壓電解液
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於4.8V鋰離子電池的高電壓電解液，屬於鋰離子電池【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前，鋰離子電池作為目前商業化的最高效的儲能設備，已經被廣泛應用於移動電子設備中，但是其能量密度還有待於進一步提高。近些年，很多課題組都致力於具有高放電容量和高電壓平臺的正極材料的研發。目前高電壓正極材料的研究已經很多，如LiNiMnO4,LiNiCoMnO2,LiCoPO4能夠在較高的電壓下發生鋰離子的脫嵌反應，但是與之相匹配的高電壓電解液的研究相對較少。傳統基於碳酸酯類溶劑的電解液會在4.5V以上氧化分解，而且材料表面的過度金屬離子會加速催化電解液在更低的電位下分解，電解液的持續分解嚴重影響了高電壓 正極材料的電化學性能。因此，對高電壓電解液的研究具有重要的理論意義和廣泛的實用價值。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種用於4.8V鋰離子電池的高電壓電解液。
[0004]本發明的目的通過以下技術方案來實現:
用於4.8V鋰離子電池的高電壓電解液，包含以下重量百分比成分:有機溶劑8(Γ89%，鋰鹽l(Tl5%，添加劑0.5^5% ;所述添加劑為苯並咪唑酮類衍生物，是2-苯並咪唑酮、1-(2-丙烯基)-2-苯並咪唑酮、1，3- 二氫-1-(1-甲基乙炔基)-2H-苯並咪唑_2_酮、5-硝基-2-苯並咪唑酮、5，6- 二氨基苯並咪唑-2-酮中的一種或兩種以上。
[0005]進一步地，上述的用於4.8V鋰離子電池的高電壓電解液，所述有機溶劑為碳酸酯類溶劑，是酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯中的兩種或兩種以上組合。
[0006]更進一步地，上述的用於4.8V鋰離子電池的高電壓電解液，所述鋰鹽為LiC104、LiBF4, LiPF6, LiBOB, LiODFB, LiN (CF3SO2) 2 中的一種，鋰鹽濃度為 0.8?1.2M。
[0007]本發明技術方案突出的實質性特點和顯著的進步主要體現在:
本發明所用添加劑有效改善鋰離子電池高壓循環性能，可將普通電解液的電壓提高至4.8V，效果明顯。電解液在4.8V高電壓下不易分解，顯著提高鋰離子電池的循環性能。
【具體實施方式】
[0008]用於4.8V鋰離子電池的高電壓電解液，成分:有機溶劑80?89%，鋰鹽10?15%，添加劑0.5^5% ;添加劑為苯並咪唑酮類衍生物，是2-苯並咪唑酮、1-(2-丙烯基)-2-苯並咪唑酮、1，3-二氫-1-(1-甲基乙炔基)-2H-苯並咪唑-2-酮、5-硝基-2-苯並咪唑酮、5，6-二氨基苯並咪唑-2-酮中的一種或兩種以上。有機溶劑為碳酸酯類溶劑，是酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯中的兩種或兩種以上組合。鋰鹽為LiC104、LiBF4、LiPF6, LiBOB, LiODFB, LiN (CF3SO2) 2 中的一種，鋰鹽濃度為 0.8?1.2M。
[0009]實施例1
4.8V高電壓下不易分解的鋰離子電池電解液，包含一種苯並咪唑酮類衍生物，其為1-(2-丙烯基)-2-苯並咪唑酮，所述的高電壓添加劑在用於鋰離子電池電解液中時，在電解液中所佔的質量百分比為1.0%。電解液中的有機溶劑為碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)，其中EC,DMC的質量比為30%: 70%ο鋰離子電池的電解質分別為1.0 M的LiPF6記為電解液B，未添加添加劑的電解液記為A。
[0010]將A、B兩種電解液注入到正極為LiNiCoMnO2,負極為人造石墨的鋁殼鋰離子電池中(標稱容量為650Ah)，在3.(Γ5.0V電壓範圍內進行IC充放電循環。使用A電解液的電池循環100周之後容量保持率在30%左右，而使用B電解液的電池容量保持率達到90%以上。
[0011]實施例2
4.8V高電壓下不易分解的鋰離子電池電解液，包含一種腈類化合物，其為5-硝基-2-苯並咪唑酮，所述的高電壓添加劑在用於鋰離子電池電解液中時，在電解液中所佔的質量百分比為2.0%。電解液中的有機溶劑為碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)的混合物，其中EC、DMC的質量比為30%:70%。鋰離子電池的電解質為1.0 M的LiPF6記為電解液C。
[0012]將C電解液注入到正極為LiNiCoMnO2,負極為人造石墨的鋁殼鋰離子電池中(標稱容量為650Ah)，在3.(Γ5.0V電壓範圍內進行IC充放電循環。電解液的電池循環100周之後電池容量保持率達到85%以上。
[0013]實施例3
4.8V高電壓下不易分解的鋰離子電池電解液，包含一種腈類化合物，其為5，6- 二氨基苯並咪唑-2-酮，所述的高電壓添加劑在用於鋰離子電池電解液中時，在電解液中所佔的質量百分比為3.0%。電解液中的有機溶劑為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)的混合物，其中EC、DMC的質量比為30%:70%。鋰離子電池的電解質為1.0 M的LiPF6記為電解液D。
[0014]將D電解液注入到正極為LiNiCoMnO2,負極為人造石墨的鋁殼鋰離子電池中(標稱容量為650Ah)，在3.(Γ5.0V電壓範圍內進行IC充放電循環，電解液的電池循環100周之後電池容量保持率達到90%以上。
[0015]實施例4
4.8V高電壓下不易分解的鋰離子電池電解液，包含兩種腈類化合物，其為1，3_ 二氫-1-(1-甲基乙炔基)-2H-苯並咪唑-2-酮和2-苯並咪唑酮，所述的高電壓添加劑在用於鋰離子電池電解液中時，在電解液中所佔的質量百分比分別為1，3-二氫-1-(1-甲基乙炔基)-2H-苯並咪唑-2-酮2.0%，2-苯並咪唑酮1.0%。電解液中的有機溶劑為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)的混合物，其中EC、DMC的質量比為30%:70%。鋰離子電池的電解質為1.0 M的LiPF6記為電解液E。
[0016]將E電解液注入到正極為LiNiCoMnO2,負極為人造石墨的鋁殼鋰離子電池中(標稱容量為650Ah)，在3.(Γ5.0V電壓範圍內進行IC充放電循環，電解液的電池循環100周之後電池容量保持率達到90%以上。
[0017]上述實施例1?4的電解液進行測試比較，結果如下表I。[0018]注:表中電解液均採用溶劑EC、DMC質量比為30%:70%%，電解液鋰鹽濃度為1.0 M。
[0019]表I
【權利要求】
1.用於4.8V鋰離子電池的高電壓電解液，其特徵在於包含以下重量百分比成分:有機溶劑80?89%，鋰鹽10?15%，添加劑0.5?5% ;所述添加劑為苯並咪唑酮類衍生物，是2-苯並咪唑酮、1-(2-丙烯基)-2-苯並咪唑酮、1,3-二氫-1-(1-甲基乙炔基)-2H-苯並咪唑-2-酮、5-硝基-2-苯並咪唑酮、5，6- 二氨基苯並咪唑-2-酮中的一種或兩種以上。
2.根據權利要求1所述的用於4.8V鋰離子電池的高電壓電解液，其特徵在於:所述有機溶劑為碳酸酯類溶劑，是酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯中的兩種或兩種以上組合。
3.根據權利要求1所述的用於4.8V鋰離子電池的高電壓電解液，其特徵在於:所述鋰鹽為 LiClO4, LiBF4, LiPF6, LiBOB, LiODFB, LiN(CF3SO2) 2 中的一種，鋰鹽濃度為 0.8?1.2M。
【文檔編號】H01M10/0567GK103427115SQ201310384270
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2013年8月29日 優先權日:2013年8月29日
【發明者】劉明賢, 徐海林, 肖軍 申請人:嘉德力電源科技（蘇州）有限公司