CN115207442A - 一种富锰锂离子电池 - Google Patents
一种富锰锂离子电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115207442A CN115207442A CN202110392945.2A CN202110392945A CN115207442A CN 115207442 A CN115207442 A CN 115207442A CN 202110392945 A CN202110392945 A CN 202110392945A CN 115207442 A CN115207442 A CN 115207442A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cyclic
- group
- groups
- equal
- manganese
- 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.)
- Pending
Links
- 239000011572 manganese Substances 0.000 title claims abstract description 91
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 48
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 48
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 32
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 32
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 56
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims abstract description 55
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 14
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims description 83
- -1 cyclic sulfone Chemical class 0.000 claims description 35
- 150000005676 cyclic carbonates Chemical class 0.000 claims description 16
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims description 16
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 claims description 15
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 13
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N Sulfurous acid Chemical compound OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 11
- 125000001273 sulfonato group Chemical group [O-]S(*)(=O)=O 0.000 claims description 11
- 125000001174 sulfone group Chemical group 0.000 claims description 11
- 125000003375 sulfoxide group Chemical group 0.000 claims description 11
- 125000004018 acid anhydride group Chemical group 0.000 claims description 10
- 150000007942 carboxylates Chemical group 0.000 claims description 8
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 claims description 8
- 125000006833 (C1-C5) alkylene group Chemical group 0.000 claims description 7
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 7
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 claims description 7
- 125000006274 (C1-C3)alkoxy group Chemical group 0.000 claims description 6
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 125000001188 haloalkyl group Chemical group 0.000 claims description 5
- 125000003262 carboxylic acid ester group Chemical group [H]C([H])([*:2])OC(=O)C([H])([H])[*:1] 0.000 claims description 4
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000006527 (C1-C5) alkyl group Chemical group 0.000 claims description 3
- 229910016087 LiMn0.5Ni0.5O2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910016118 LiMn1.5Ni0.5O4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910014689 LiMnO Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims description 3
- 125000000743 hydrocarbylene group Chemical group 0.000 claims description 2
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 22
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 23
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 23
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 16
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 14
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 13
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 13
- BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 1,1-Difluoroethene Chemical compound FC(F)=C BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 10
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 10
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 10
- 229910015645 LiMn Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 7
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 6
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 6
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000008064 anhydrides Chemical group 0.000 description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 5
- 239000011883 electrode binding agent Substances 0.000 description 5
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- VDVLPSWVDYJFRW-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(fluorosulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FS(=O)(=O)[N-]S(F)(=O)=O VDVLPSWVDYJFRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 4
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000005678 chain carbonates Chemical class 0.000 description 4
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 4
- VEWLDLAARDMXSB-UHFFFAOYSA-N ethenyl sulfate;hydron Chemical compound OS(=O)(=O)OC=C VEWLDLAARDMXSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HCDGVLDPFQMKDK-UHFFFAOYSA-N hexafluoropropylene Chemical group FC(F)=C(F)C(F)(F)F HCDGVLDPFQMKDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 4
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 4
- JQWHASGSAFIOCM-UHFFFAOYSA-M sodium periodate Chemical compound [Na+].[O-]I(=O)(=O)=O JQWHASGSAFIOCM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- FYSNRJHAOHDILO-UHFFFAOYSA-N thionyl chloride Chemical compound ClS(Cl)=O FYSNRJHAOHDILO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HIXDQWDOVZUNNA-UHFFFAOYSA-N 2-(3,4-dimethoxyphenyl)-5-hydroxy-7-methoxychromen-4-one Chemical compound C=1C(OC)=CC(O)=C(C(C=2)=O)C=1OC=2C1=CC=C(OC)C(OC)=C1 HIXDQWDOVZUNNA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- IGILRSKEFZLPKG-UHFFFAOYSA-M lithium;difluorophosphinate Chemical compound [Li+].[O-]P(F)(F)=O IGILRSKEFZLPKG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 3
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 3
- GETTZEONDQJALK-UHFFFAOYSA-N (trifluoromethyl)benzene Chemical compound FC(F)(F)C1=CC=CC=C1 GETTZEONDQJALK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MIZLGWKEZAPEFJ-UHFFFAOYSA-N 1,1,2-trifluoroethene Chemical group FC=C(F)F MIZLGWKEZAPEFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 1,2-butylene carbonate Chemical compound CCC1COC(=O)O1 ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JIXDOBAQOWOUPA-UHFFFAOYSA-N 1-fluoro-2-methoxybenzene Chemical compound COC1=CC=CC=C1F JIXDOBAQOWOUPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BJWMSGRKJIOCNR-UHFFFAOYSA-N 4-ethenyl-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound C=CC1COC(=O)O1 BJWMSGRKJIOCNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1COC(=O)O1 SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OZJPLYNZGCXSJM-UHFFFAOYSA-N 5-valerolactone Chemical compound O=C1CCCCO1 OZJPLYNZGCXSJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 2
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 2
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N Trichloroethylene Chemical group ClC=C(Cl)Cl XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 239000006183 anode active material Substances 0.000 description 2
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003660 carbonate based solvent Substances 0.000 description 2
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 description 2
- 229940125782 compound 2 Drugs 0.000 description 2
- 238000010277 constant-current charging Methods 0.000 description 2
- 150000004292 cyclic ethers Chemical class 0.000 description 2
- DMEGYFMYUHOHGS-UHFFFAOYSA-N cycloheptane Chemical compound C1CCCCCC1 DMEGYFMYUHOHGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N dilithium;dioxido(dioxo)manganese Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Mn]([O-])(=O)=O QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NKDDWNXOKDWJAK-UHFFFAOYSA-N dimethoxymethane Chemical compound COCOC NKDDWNXOKDWJAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N dipropyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OCCC VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- XUCNUKMRBVNAPB-UHFFFAOYSA-N fluoroethene Chemical group FC=C XUCNUKMRBVNAPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004216 fluoromethyl group Chemical group [H]C([H])(F)* 0.000 description 2
- GAEKPEKOJKCEMS-UHFFFAOYSA-N gamma-valerolactone Chemical compound CC1CCC(=O)O1 GAEKPEKOJKCEMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 description 2
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 2
- 159000000002 lithium salts Chemical group 0.000 description 2
- LBSANEJBGMCTBH-UHFFFAOYSA-N manganate Chemical compound [O-][Mn]([O-])(=O)=O LBSANEJBGMCTBH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZAUUZASCMSWKGX-UHFFFAOYSA-N manganese nickel Chemical compound [Mn].[Ni] ZAUUZASCMSWKGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UZKWTJUDCOPSNM-UHFFFAOYSA-N methoxybenzene Substances CCCCOC=C UZKWTJUDCOPSNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RDOXTESZEPMUJZ-UHFFFAOYSA-N methyl phenyl ether Natural products COC1=CC=CC=C1 RDOXTESZEPMUJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 2
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N phthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1C(O)=O XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000012488 sample solution Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 2
- 150000001911 terphenyls Chemical class 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920006259 thermoplastic polyimide Polymers 0.000 description 2
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 2
- UBOXGVDOUJQMTN-UHFFFAOYSA-N trichloroethylene Natural products ClCC(Cl)Cl UBOXGVDOUJQMTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SPEUIVXLLWOEMJ-UHFFFAOYSA-N 1,1-dimethoxyethane Chemical compound COC(C)OC SPEUIVXLLWOEMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GOYDNIKZWGIXJT-UHFFFAOYSA-N 1,2-difluorobenzene Chemical compound FC1=CC=CC=C1F GOYDNIKZWGIXJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CYSGHNMQYZDMIA-UHFFFAOYSA-N 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon Chemical compound CN1CCN(C)C1=O CYSGHNMQYZDMIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FSSPGSAQUIYDCN-UHFFFAOYSA-N 1,3-Propane sultone Chemical compound O=S1(=O)CCCO1 FSSPGSAQUIYDCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IOBWAHRFIPQEQL-UHFFFAOYSA-N 1,3-difluoro-2-methoxybenzene Chemical compound COC1=C(F)C=CC=C1F IOBWAHRFIPQEQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxolane Chemical compound C1COCO1 WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HUDMAQLYMUKZOZ-UHFFFAOYSA-N 1,4-difluoro-2-methoxybenzene Chemical compound COC1=CC(F)=CC=C1F HUDMAQLYMUKZOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GUYHXQLLIISBQF-UHFFFAOYSA-N 1-cyclohexyl-2-fluorobenzene Chemical compound FC1=CC=CC=C1C1CCCCC1 GUYHXQLLIISBQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YAOIFBJJGFYYFI-UHFFFAOYSA-N 1-cyclohexyl-4-fluorobenzene Chemical compound C1=CC(F)=CC=C1C1CCCCC1 YAOIFBJJGFYYFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KLECYOQFQXJYBC-UHFFFAOYSA-N 1-fluoro-2-phenylbenzene Chemical group FC1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 KLECYOQFQXJYBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GGYVTHJIUNGKFZ-UHFFFAOYSA-N 1-methylpiperidin-2-one Chemical compound CN1CCCCC1=O GGYVTHJIUNGKFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KYEACNNYFNZCST-UHFFFAOYSA-N 1-methylpyrrolidine-2,5-dione Chemical compound CN1C(=O)CCC1=O KYEACNNYFNZCST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HFZLSTDPRQSZCQ-UHFFFAOYSA-N 1-pyrrolidin-3-ylpyrrolidine Chemical compound C1CCCN1C1CNCC1 HFZLSTDPRQSZCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CRMJLJFDPNJIQA-UHFFFAOYSA-N 2,4-difluoro-1-methoxybenzene Chemical compound COC1=CC=C(F)C=C1F CRMJLJFDPNJIQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UHOPWFKONJYLCF-UHFFFAOYSA-N 2-(2-sulfanylethyl)isoindole-1,3-dione Chemical compound C1=CC=C2C(=O)N(CCS)C(=O)C2=C1 UHOPWFKONJYLCF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OSSBKXMASZTOSG-UHFFFAOYSA-N 2-(trifluoromethyl)oxolane Chemical compound FC(F)(F)C1CCCO1 OSSBKXMASZTOSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QHTJSSMHBLGUHV-UHFFFAOYSA-N 2-methylbutan-2-ylbenzene Chemical class CCC(C)(C)C1=CC=CC=C1 QHTJSSMHBLGUHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IFDLFCDWOFLKEB-UHFFFAOYSA-N 2-methylbutylbenzene Chemical compound CCC(C)CC1=CC=CC=C1 IFDLFCDWOFLKEB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VWIIJDNADIEEDB-UHFFFAOYSA-N 3-methyl-1,3-oxazolidin-2-one Chemical compound CN1CCOC1=O VWIIJDNADIEEDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XKTYXVDYIKIYJP-UHFFFAOYSA-N 3h-dioxole Chemical compound C1OOC=C1 XKTYXVDYIKIYJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VMAJRFCXVOIAAS-UHFFFAOYSA-N 4-phenyl-1,3-dioxol-2-one Chemical compound O1C(=O)OC=C1C1=CC=CC=C1 VMAJRFCXVOIAAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000019901 Anxiety disease Diseases 0.000 description 1
- DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N Butyl acetate Natural products CCCCOC(C)=O DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical group [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N D-Glucitol Natural products OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N D-glucitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N 0.000 description 1
- 229910000846 In alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000799 K alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015015 LiAsF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013188 LiBOB Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013528 LiN(SO2 CF3)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013385 LiN(SO2C2F5)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013872 LiPF Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012513 LiSbF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 101150058243 Lipf gene Proteins 0.000 description 1
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000528 Na alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Natural products OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N Succinic acid Natural products OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JFBZPFYRPYOZCQ-UHFFFAOYSA-N [Li].[Al] Chemical compound [Li].[Al] JFBZPFYRPYOZCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZVLDJSZFKQJMKD-UHFFFAOYSA-N [Li].[Si] Chemical compound [Li].[Si] ZVLDJSZFKQJMKD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KFDQGLPGKXUTMZ-UHFFFAOYSA-N [Mn].[Co].[Ni] Chemical compound [Mn].[Co].[Ni] KFDQGLPGKXUTMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QWJYDTCSUDMGSU-UHFFFAOYSA-N [Sn].[C] Chemical compound [Sn].[C] QWJYDTCSUDMGSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 150000007933 aliphatic carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical group [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000036506 anxiety Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 150000004074 biphenyls Chemical class 0.000 description 1
- 239000012490 blank solution Substances 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N butanedioic acid Chemical compound O[14C](=O)CC[14C](O)=O KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 150000001733 carboxylic acid esters Chemical class 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000007600 charging Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 229940125904 compound 1 Drugs 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 150000003983 crown ethers Chemical class 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- IGARGHRYKHJQSM-UHFFFAOYSA-N cyclohexylbenzene Chemical class C1CCCCC1C1=CC=CC=C1 IGARGHRYKHJQSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 150000004826 dibenzofurans Chemical class 0.000 description 1
- SBZXBUIDTXKZTM-UHFFFAOYSA-N diglyme Chemical compound COCCOCCOC SBZXBUIDTXKZTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- USIUVYZYUHIAEV-UHFFFAOYSA-N diphenyl ether Chemical class C=1C=CC=CC=1OC1=CC=CC=C1 USIUVYZYUHIAEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000007323 disproportionation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 239000004210 ether based solvent Substances 0.000 description 1
- CYEDOLFRAIXARV-UHFFFAOYSA-N ethyl propyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OCC CYEDOLFRAIXARV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- ZTOMUSMDRMJOTH-UHFFFAOYSA-N glutaronitrile Chemical compound N#CCCCC#N ZTOMUSMDRMJOTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N hexanoic acid Chemical compound CCCCCC(O)=O FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- LHJOPRPDWDXEIY-UHFFFAOYSA-N indium lithium Chemical compound [Li].[In] LHJOPRPDWDXEIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- BDKWOJYFHXPPPT-UHFFFAOYSA-N lithium dioxido(dioxo)manganese nickel(2+) Chemical compound [Mn](=O)(=O)([O-])[O-].[Ni+2].[Li+] BDKWOJYFHXPPPT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002102 lithium manganese oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- FRMOHNDAXZZWQI-UHFFFAOYSA-N lithium manganese(2+) nickel(2+) oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mn+2].[Ni+2].[Li+] FRMOHNDAXZZWQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OBTSLRFPKIKXSZ-UHFFFAOYSA-N lithium potassium Chemical compound [Li].[K] OBTSLRFPKIKXSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VVNXEADCOVSAER-UHFFFAOYSA-N lithium sodium Chemical compound [Li].[Na] VVNXEADCOVSAER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UIDWHMKSOZZDAV-UHFFFAOYSA-N lithium tin Chemical compound [Li].[Sn] UIDWHMKSOZZDAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VLXXBCXTUVRROQ-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido-oxo-(oxomanganiooxy)manganese Chemical compound [Li+].[O-][Mn](=O)O[Mn]=O VLXXBCXTUVRROQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 description 1
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 description 1
- CUONGYYJJVDODC-UHFFFAOYSA-N malononitrile Chemical compound N#CCC#N CUONGYYJJVDODC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002931 mesocarbon microbead Substances 0.000 description 1
- KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N methyl propyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OC KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- PYLWMHQQBFSUBP-UHFFFAOYSA-N monofluorobenzene Chemical compound FC1=CC=CC=C1 PYLWMHQQBFSUBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YKYONYBAUNKHLG-UHFFFAOYSA-N n-Propyl acetate Natural products CCCOC(C)=O YKYONYBAUNKHLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N octane Chemical compound CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- MHYFEEDKONKGEB-UHFFFAOYSA-N oxathiane 2,2-dioxide Chemical compound O=S1(=O)CCCCO1 MHYFEEDKONKGEB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AICOOMRHRUFYCM-ZRRPKQBOSA-N oxazine, 1 Chemical compound C([C@@H]1[C@H](C(C[C@]2(C)[C@@H]([C@H](C)N(C)C)[C@H](O)C[C@]21C)=O)CC1=CC2)C[C@H]1[C@@]1(C)[C@H]2N=C(C(C)C)OC1 AICOOMRHRUFYCM-ZRRPKQBOSA-N 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 229940090181 propyl acetate Drugs 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 239000002153 silicon-carbon composite material Substances 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 229910021384 soft carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000600 sorbitol Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 150000008053 sultones Chemical class 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- YTZKOQUCBOVLHL-UHFFFAOYSA-N tert-butylbenzene Chemical class CC(C)(C)C1=CC=CC=C1 YTZKOQUCBOVLHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QHGNHLZPVBIIPX-UHFFFAOYSA-N tin(ii) oxide Chemical compound [Sn]=O QHGNHLZPVBIIPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N valeric acid Chemical compound CCCCC(O)=O NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-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
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- 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
-
- 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
- H01M10/0568—Liquid materials characterised by the solutes
-
- 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
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
- H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
- H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
-
- 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)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
为克服现有富锰锂离子电池存在Mn离子溶出，影响电池循环的问题，本发明提供了一种富锰锂离子电池，包括正极、负极和非水电解液，所述正极包括正极材料层，所述正极材料层包括正极活性材料，所述正极活性材料包括LiaMnbLcQdOe和LifMngLhQiO4中的一种或多种，其中，L、Q各自独立地选自Al、Mg、Ni、Cr、V、Zn、Fe或Ti，0.5≤b≤1，0≤c+d≤0.5，a+b+c+d＝e，e为2或3，1≤g≤2，0≤h+i≤1,2f+g+h+i＝4；所述非水电解液包括溶剂、电解质盐和结构式1所示的化合物：A‑D‑B‑E‑C结构式1。本发明采用富锰正极材料和结构式1所示的化合物配合，能够有效抑制Mn离子溶出至非水电解液中，进而有利于保持电池循环的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于二次电池技术领域，具体涉及一种富锰锂离子电池。
背景技术
自1990年锂离子电池商业化以来，锂离子电池因其高能量密度、低自放电、宽温工作窗口等优势，发展迅速，尤其是在新能源汽车这个新兴产业领域得到高度重视。面对目前电动车存在的成本偏高、安全性欠缺、消费者们的“里程焦虑”等问题，开发新一代高能量密度的动力电池是未来的技术发展必然要求与趋势。
目前的锂离子电池正极比容量相对较低，因此新一代高容量正极材料富锂锰基正极的发展需求显得更加迫切。富锂锰基正极为层状结构，其放电比容量达250mAh/g，是磷酸铁锂(LFP)或三元镍钴锰正极材料(NCM)的两倍左右。与此同时Mn的价格便宜，减少了贵重金属的含量。但要将其实际应用还存在许多问题，例如其首次不可逆容量高、充放电循环性能差以及循环过程中压降严重等。
作为尖晶石结构的锰酸锂以及镍锰酸锂正极相对于层状结构来说更稳定，成本低，易工业化生产，但锰酸锂电池的缺点在于高温存储、循环性能差。镍锰酸锂正极中镍取代了部分+3价Mn离子，相比于锰酸锂正极增强了结构的稳定性以及电池的安全性。不仅如此它作为一种高电压正极材料，其电压平台在4.7V，比能量超过600Wh/kg。然而在高电压下电解液与正极材料之间反应剧烈，是限制其商业化的主要障碍。
由此可见改善富锰正极前景广阔，但共同存在的问题也十分突出：含金属锰(Mn)的正极在高温充放电循环过程中容易析氧导致Mn从+4价转变为+3价，引起晶格结构变化，与此同时+3价的Mn易发生歧化反应，生成可溶于电解液的+2价Mn。不仅如此，由于正极保护不足，电解液在高电压下发生分解，分解产物进一步对正极表面腐蚀，双重因素作用导致电池高温循环过程中，容量衰减快，阻抗增长明显。
发明内容
针对现有富锰锂离子电池存在Mn离子溶出，影响电池循环的问题，本发明提供了一种富锰锂离子电池。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
本发明提供了一种富锰锂离子电池，包括正极、负极和非水电解液，所述正极包括正极材料层，所述正极材料层包括正极活性材料，所述正极活性材料包括LiaMnbLcQdOe和LifMngLhQiO4中的一种或多种，其中，L、Q各自独立地选自Al、Mg、Ni、Cr、V、Zn、Fe或Ti，0.5≤b≤1，0≤c+d≤0.5，a+b+c+d＝e，e为2或3，1≤g≤2，0≤h+i≤1,2f+g+h+i＝4；
所述非水电解液包括溶剂、电解质盐和结构式1所示的化合物：
A-D-B-E-C
结构式1
其中，A、B、C各自独立地选自含有环状碳酸酯基、环状硫酸酯基、环状亚硫酸酯基、环状磺酸酯基、环状砜基、环状亚砜基、环状羧酸酯基或环状酸酐基的基团；
D、E各自独立地选自单键、或含有亚烃基、醚键、硫氧双键或碳氧双键的基团；
以所述非水电解液的总质量为100％计，所述结构式1所示的化合物的添加量为0.01～5.0％。
可选的，a和f满足以下条件：0.8≤a≤1.4，0.8≤f≤1.4。
可选的，所述正极活性材料选自LiMn0.5Ni0.5O2、Li2MnO3、LiMn1.5Ni0.5O4、LiMn2O4和LiMnO2中的一种或多种。
可选的，A、B、C各自独立地含有的环状碳酸酯基、环状硫酸酯基、环状亚硫酸酯基、环状磺酸酯基、环状砜基、环状亚砜基、环状羧酸酯基和环状酸酐基的数量为1～5，且A、B、C的环状碳酸酯基、环状硫酸酯基、环状亚硫酸酯基、环状磺酸酯基、环状砜基、环状亚砜基、环状羧酸酯基和环状酸酐基的总数量小于等于10。
可选的，A、C各自独立地选自结构式2所示的基团：
其中，n选自0～4的整数，R1选自氢、卤素、C1～C5的烃基或卤代烃基；R2、R3、R4、R5、R6、R7各自独立地选自C1～C3的亚烃基、C1～C3的烷氧基、氧原子、
R2、R3、R4中至少一个选自
且R2、R3、R4中至少一个选自氧原子，R5、R6、R7中至少一个选自
且R5、R6、R7中至少一个选自氧原子。
可选的，B选自结构式3所示的基团：
其中，m选自1～4的整数，R8、R9、R10各自独立地选自C1～C3的亚烃基、C1～C3的烷氧基、氧原子、
R8、R9、R10中至少一个选自
且R8、R9、R10中至少一个选自氧原子。
可选的，D、E各自独立地选自结构式4所示的基团：
其中，z选自0～4的整数，R11和R13各自独立地选自单键或C1～C5的亚烃基，R12选自单键、
可选的，D、E各自独立地选自单键或C1～C5的亚烃基，A、B、C各自独立地选自取代或未取代的环状碳酸酯基、环状硫酸酯基、环状亚硫酸酯基、环状磺酸酯基、环状砜基、环状亚砜基、环状羧酸酯基或环状酸酐基。
可选的，A、B或C经取代时，取代基选自卤素、烃基或卤代烃基。
可选的，A、B或C经取代时，取代基选自卤素、烷基或卤代烷基。
可选的，A与C彼此相同，A与B彼此相同或不同，D与E彼此相同。
可选的，所述结构式1所示的化合物选自以下化合物中的一种或多种：
根据本发明提供的富锰锂离子电池，发明人经研究推测认为，在非水电解液中加入了结构式1所示的化合物，结构式1所示的化合物的分解产物能够与正极材料层表层的Mn离子存在络合作用，形成覆盖正极材料层表面的保护膜，该保护膜能够有效抑制Mn离子的持续溶出，减少非水电解液中Mn离子浓度，提高非水电解液在循环过程中的稳定性，通过加入结构式1所示的化合物，高温循环后电解液中溶出的Mn金属离子含量小于500ppm；同时，保护膜对正极材料层形成较好的保护作用，避免电解液溶剂在正极材料层表面的分解，在循环过程中具有较好的稳定性。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种富锰锂离子电池，包括正极、负极和非水电解液，所述正极包括正极材料层，所述正极材料层包括正极活性材料，所述正极活性材料包括LiaMnbLcQdOe和LifMngLhQiO4中的一种或多种，其中，L、Q各自独立地选自Al、Mg、Ni、Cr、V、Zn、Fe或Ti，0.5≤b≤1，0≤c+d≤0.5，a+b+c+d＝e，e为2或3，1≤g≤2，0≤h+i≤1,2f+g+h+i＝4；
所述非水电解液包括溶剂、电解质盐和结构式1所示的化合物：
A-D-B-E-C
结构式1
其中，A、B、C各自独立地选自含有环状碳酸酯基、环状硫酸酯基、环状亚硫酸酯基、环状磺酸酯基、环状砜基、环状亚砜基、环状羧酸酯基或环状酸酐基的基团；
D、E各自独立地选自单键、或含有亚烃基、醚键、硫氧双键或碳氧双键的基团；
以所述非水电解液的总质量为100％计，所述结构式1所示的化合物的添加量为0.01～5.0％。
发明人经研究推测认为，结构式1所示的化合物的分解产物能够与正极材料层表层的Mn离子存在络合作用，形成覆盖正极材料层表面的保护膜，该保护膜能够有效抑制Mn离子的持续溶出，减少非水电解液中Mn离子浓度，提高非水电解液在循环过程中的稳定性，通过加入结构式1所示的化合物，高温循环后电解液中溶出的Mn金属离子含量小于500ppm；同时，保护膜对正极材料层形成较好的保护作用，避免电解液溶剂在正极材料层表面的分解，在循环过程中具有较好的稳定性。
在本发明提供的富锰锂离子电池中，其高温循环性能的提升与正极活性材料的锰含量和非水电解液中结构式1所示的化合物的含量相关联，当正极活性材料中的锰含量过少时，结构式1所示的化合物对电池的性能提升有限；仅当正极活性材料中锰含量处于较高水平(0.5≤b≤1，1≤g≤2)时，在非水电解液中添加结构式1所示的化合物能够有效提高电池的高温循环性能，推测是结构式1所示的化合物与Mn离子存在特异性地结合，有效抑制富锰正极材料的Mn离子溶出。同时，在所述结构式1所示的化合物的添加量过少时，起不到成膜保护作用，对电池性能的改善效果不明显；当所述结构式1所示的化合物的添加量过多时，不仅会成膜太厚造成阻抗增大，还会显著提高电解液的黏度，影响电池性能的发挥，因此，添加适量的结构式1所示的化合物才能与富锰正极材料具有较好的配合效果。
在优选的实施例中，a和f满足以下条件：0.8≤a≤1.4，0.8≤f≤1.4。
在一些实施例中，所述正极活性材料选自层状结构的富锂锰基材料及其掺杂物，具体的，所述正极活性材料选自LiaMnbLcQdOe，其中，L、Q各自独立地选自Al、Mg、Ni、Cr、V、Zn、Fe或Ti，0.5≤b≤1，0≤c+d≤0.5，a+b+c+d＝e，e为2或3。
富锂锰基材料具有高能量密度的特点，而其层状结构则是其能够大量嵌入和脱除锂离子的基础，当富锂锰基材料中Mn的含量过高时，容易导致晶格变化以及离子溶出，而发明人发现，通过在非水电解液加入结构式1所示的化合物，能够有效维持富锂锰基材料的层状结构的稳定性。
在一些实施例中，所述正极活性材料选自尖晶石结构的镍锰/锰酸锂材料及其掺杂物，具体的，所述正极活性材料选自LifMngLhQiO4，其中，L、Q各自独立地选自Al、Mg、Ni、Cr、V、Zn、Fe或Ti，1≤g≤2，0≤h+i≤1,2f+g+h+i＝4。
尖晶石结构的镍锰/锰酸锂材料是具有高功率和高电压的正极活性材料，在高电压的作用下，高价态锰元素更易发生价态变化而形成低价态的Mn离子溶出，通过结构式1所示的化合物形成的正极材料层表面的保护膜能够与Mn离子络合，抑制Mn离子溶出，进而避免了溶出的Mn离子在高电压的情况下催化电解液的分解。
在优选的实施例中，所述正极活性材料选自LiMn0.5Ni0.5O2、Li2MnO3、LiMn1.5Ni0.5O4、LiMn2O4和LiMnO2中的一种或多种。
在一些实施例中，在一些实施例中，A、B、C各自独立地含有的环状碳酸酯基、环状硫酸酯基、环状亚硫酸酯基、环状磺酸酯基、环状砜基、环状亚砜基、环状羧酸酯基和环状酸酐基的数量为1～5，且A、B、C的环状碳酸酯基、环状硫酸酯基、环状亚硫酸酯基、环状磺酸酯基、环状砜基、环状亚砜基、环状羧酸酯基和环状酸酐基的总数量小于等于10。
在一些实施例中，A、C各自独立地选自结构式2所示的基团：
其中，n选自0～4的整数，R1选自氢、卤素、C1～C5的烃基或卤代烃基；R2、R3、R4、R5、R6、R7各自独立地选自C1～C3的亚烃基、C1～C3的烷氧基、氧原子、
R2、R3、R4中至少一个选自
且R2、R3、R4中至少一个选自氧原子，R5、R6、R7中至少一个选自
且R5、R6、R7中至少一个选自氧原子。
在优选的实施例中，-R3-R2-R4-的组合基团和-R7-R5-R6-的组合基团各自独立地选自
在一些实施例中，B选自结构式3所示的基团：
其中，m选自1～4的整数，R8、R9、R10各自独立地选自C1～C3的亚烃基、C1～C3的烷氧基、氧原子、
R8、R9、R10中至少一个选自
且R8、R9、R10中至少一个选自氧原子。
在优选的实施例中，-R9-R8-R10-的组合基团各自独立地选自
在一些实施例中，D、E各自独立地选自结构式4所示的基团：
其中，z选自0～4的整数，R11和R13各自独立地选自单键或C1～C5的亚烃基，R12选自单键、
在一些实施例中，A与C彼此相同，A与B彼此相同或不同，D与E彼此相同。
当A与C彼此相同，以及D与E彼此相同时，所述结构式1所示的化合物为对称结构，相比于非对称结构，对称结构的结构式1所示的化合物在合成上更为便捷，产品的收率更高，有利于降低生产成本。
在一些实施例中，D、E各自独立地选自单键或C1～C5的亚烃基，A、B、C各自独立地选自取代或未取代的环状碳酸酯基、环状硫酸酯基、环状亚硫酸酯基、环状磺酸酯基、环状砜基、环状亚砜基、环状羧酸酯基或环状酸酐基。优选的，A、B或C经取代时，取代基选自卤素、烃基或卤代烃基，更优选地，A、B或C经取代时，取代基选自卤素、烷基或卤代烷基。
作为示例，结构式1所示的化合物可选自以下化合物中的一种或多种：
在一些实施例中，D、E各自独立地选自结构式4所示的基团：
其中，z选自1～4的整数，R11和R13各自独立地选自单键或C1～C5的亚烃基，R12选自
B、C各自独立地选自取代或未取代的环状碳酸酯基、环状硫酸酯基、环状亚硫酸酯基、环状磺酸酯基、环状砜基、环状亚砜基、环状羧酸酯基或环状酸酐基。优选的，A、B或C经取代时，取代基选自卤素、烃基或卤代烃基，更优选地，A、B或C经取代时，取代基选自卤素、烷基或卤代烷基。
作为示例，结构式1所示的化合物可选自以下化合物中的一种或多种：
在一些实施例中，所述结构式1所示的化合物还可选自以下化合物中的一种或多种：
需要说明的是，以上是本发明所要求保护的部分化合物，但不限于此，不应理解为对本发明的限制。
本领域技术人员在知晓结构式1的化合物的结构式的情况下，根据化学合成领域的公知常识可以知晓上述化合物的制备方法。例如：
化合物1可通过以下方法制成：
将山梨醇、碳酸二甲酯、甲醇碱性物质催化剂氢氧化钾以及DMF等有机溶剂置于反应容器中，在加热条件下进行反应数小时后，加入一定量的草酸调节pH至中性，过滤、重结晶后即可得到中间产物1，接着将中间产物1、碳酸酯、二氯亚砜等在高温条件下发生酯化反应得到中间产物2，再使用高碘酸钠等氧化剂将中间产物2氧化即可得到化合物1。
化合物2可通过以下方法制成：
将双丙酮-D-甘露醇、碳酸二甲酯、甲醇、碳酸钾和二氧六环等在加热、搅拌下进行反应数小时后，加入一定量的草酸调节溶液pH到中性，过滤、浓缩后获得中间产物3；在中间产物3中加入适量的纯水、碳酸酯、酸等进行水解反应获得中间产物4；然后将中间产物4、二氯亚砜和碳酸酯溶剂在加热的条件下制备得到中间产物5；最后使用高碘酸钠等氧化剂将中间产物5氧化即可得到化合物2。
在一些实施例中，所述溶剂包括醚类溶剂、腈类溶剂、碳酸酯类溶剂和羧酸酯类溶剂中的一种或多种。
其中，醚类溶剂包括环状醚或链状醚。
作为环状醚的例子，可以列举如：1,3-二氧戊烷(DOL)、1,4-二氧惡烷(DX)、冠醚、四氢呋喃(THF)、2-甲基四氢呋喃(2-CH3-THF)，2-三氟甲基四氢呋喃(2-CF3-THF)中的一种或多种。
作为链状醚的例子，可以列举如：二甲氧基甲烷(DMM)、1,2-二甲氧基乙烷(DME)、二甘醇二甲醚(TEGDME)中的一种或多种。
其中，作为腈类溶剂的例子，可以列举如：乙腈、戊二腈、丙二腈中的一种或多种。
其中，碳酸酯类溶剂包括环状碳酸酯或链状碳酸酯。
作为环状碳酸酯的例子，可以列举如：碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、γ-丁内酯(GBL)、碳酸亚丁酯(BC)中的一种或多种。
作为链状碳酸酯的例子，可以列举如：碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲基正丙基酯、碳酸乙基正丙基酯、碳酸二丙酯(DPC)中的一种或多种。
其中，羧酸酯类溶剂包括环状羧酸酯或链状碳酸酯。
作为环状羧酸酯的例子，可以列举如：γ-丁内酯、γ-戊内酯、δ-戊内酯中的一种或多种。
作为链状碳酸酯的例子，可以列举如：乙酸甲酯(MA)、乙酸乙酯(EA)、乙酸丙酯(EP)、乙酸丁酯、丙酸丙酯(PP)、丙酸丁酯中的一种或多种。
在一些实施例中，所述电解质盐选自锂盐。
在一些实施例中，所述电解质盐选自LiPF6、LiBF4、LiBOB、LiDFOB、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiC(SO2CF3)3、LiN(SO2F)2、LiClO4、LiAsF6、LiSbF6、LiCF3SO3、Li2B10Cl10、低级脂肪族羧酸锂盐、LiAlCl4中的一种或多种。
在一些实施例中，所述非水电解液中，所述电解质盐的浓度为0.1mol/L-8mol/L。
在优选的实施例中，所述非水电解液中，所述电解质盐的浓度为0.5mol/L-4mol/L。
具体的，所述电解质盐的浓度可以为0.5mol/L、1mol/L、1.5mol/L、2mol/L、2.5mol/L、3mol/L、3.5mol/L或4mol/L。
在一些实施例中，所述非水电解液还包括辅助添加剂，所述辅助添加剂包括不饱和环状碳酸酯类化合物、氟代环状碳酸酯类化合物、磺酸内酯类化合物、芳香族添加剂、含氟茴香醚化合物、二羧酸酐、二氟磷酸锂、硫酸乙烯酯(DTD)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)中的至少一种。
在一些实施例中，所述不饱和环状碳酸酯类化合物包括碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、4，5-二甲基碳酸亚乙烯酯、苯基碳酸亚乙烯酯、4，5-二乙烯基碳酸亚乙酯中的至少一种；
当所述非水电解液中含有不饱和环状碳酸酯类化合物时，以所述非水电解液的总质量为100％计，不饱和环状碳酸酯类化合物含量为0.1-5％；
在一些实施例中，所述氟代环状碳酸酯类化合物包括氟代碳酸乙烯酯(FEC)、4，4-二氟碳酸亚乙酯、4，5-二氟碳酸亚乙酯、4-氟-4-甲基碳酸亚乙酯、4，5-二氟-4-甲基碳酸亚乙酯、4-氟-5-甲基碳酸亚乙酯、4，4-二氟-5-甲基碳酸亚乙酯、4-(氟甲基)碳酸亚乙酯、4-(二氟甲基)碳酸亚乙酯、4-(三氟甲基)碳酸亚乙酯、4-(氟甲基)-4-氟碳酸亚乙酯、4-(氟甲基)-5-氟碳酸亚乙酯、4-氟-4，5-二甲基碳酸亚乙酯、4，5-二氟-4，5-二甲基碳酸亚乙酯、4，4-二氟-5，5-二甲基碳酸亚乙酯中的一种或多种。
当所述非水电解液中含有氟代环状碳酸酯类化合物时，以所述非水电解液的总质量为100％计，所述氟代环状碳酸酯类化合物含量为0.1-30％；
在一些实施例中，所述磺酸内酯类化合物选自1,3-丙烷磺内酯(PS)、1,4-丁烷磺内酯(BS)、1,3-丙烯磺内酯(PST)中的一种或多种。
当所述非水电解液中含有磺酸内酯类化合物时，以所述非水电解液的总质量为100％计，所述磺酸内酯类化合物的质量百分含量为0.1-5％。
在一些实施例中，所述芳香族添加剂包括联苯、烷基联苯、三联苯、三联苯的部分氢化物、环己基苯、叔丁基苯、叔戊基苯、二苯醚、二苯并呋喃等芳香族化合物；2-氟联苯、邻环己基氟苯、对环己基氟苯中的一种或多种。
当所述非水电解液中含有芳香族添加剂时，以所述非水电解液的总质量为100％计，所述芳香族添加剂的质量百分含量为0.1-5％。
在一些实施例中，所述含氟茴香醚化合物包括2，4-二氟茴香醚、2，5-二氟茴香醚、2，6-二氟茴香醚中的一种或多种。
当所述非水电解液中含有含氟茴香醚化合物时，以所述非水电解液的总质量为100％计，所述含氟茴香醚化合物的质量百分含量为0.1-5％。
在一些实施例中，所述二羧酸酐包括琥珀酸、马来酸、苯二甲酸中的一种或多种。
当所述非水电解液中含有二羧酸酐时，以所述非水电解液的总质量为100％计，所述二羧酸酐的质量百分含量为0.1-5％。
在一些实施例中，当所述非水电解液中含有二氟磷酸锂时，以所述非水电解液的总质量为100％计，所述二氟磷酸锂的质量百分含量为0.1-2％；
在一些实施例中，当所述非水电解液中含有硫酸乙烯酯(DTD)时，以所述非水电解液的总质量为100％计，所述硫酸乙烯酯(DTD)的质量百分含量为0.1-5％；
在一些实施例中，当所述非水电解液中含有双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)时，以所述非水电解液的总质量为100％计，所述双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)的质量百分含量为0.1-5％。
在一些实施例中，所述辅助添加剂还包括1-甲基-2-吡咯烷酮、1-甲基-2-哌啶酮、3-甲基-2-噁唑烷酮、1，3-二甲基-2-咪唑烷酮、N-甲基琥珀酰亚胺等含氮化合物；庚烷、辛烷、环庚烷等烃化合物；氟苯、二氟苯、三氟甲苯等含氟芳香族化合物等。
需要说明的是，除非特殊说明，一般情况下，所述辅助添加剂中任意一种可选物质在非水电解液中的质量百分含量范围为10％以下，优选的，质量百分含量为0.1-5％。
在一些实施例中，所述正极还包括正极集流体，所述正极材料层覆盖于所述正极集流体的表面。
所述正极集流体选自可传导电子的金属材料，优选的，所述正极集流体包括Al、Ni、不锈钢的一种或多种，在更优选的实施例中，所述正极集流体选自铝箔。
在一些实施例中，所述正极材料层还包括有正极粘结剂和正极导电剂，所述正极活性材料、所述正极粘结剂和所述正极导电剂共混得到所述正极材料层。
所述正极粘结剂包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯的共聚物、聚四氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚的共聚物、乙烯-四氟乙烯的共聚物、偏氟乙烯-四氟乙烯的共聚物、偏氟乙烯-三氟乙烯的共聚物、偏氟乙烯-三氯乙烯的共聚物、偏氟乙烯-氟代乙烯的共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯的共聚物、热塑性聚酰亚胺、聚乙烯及聚丙烯等热塑性树脂；丙烯酸类树脂；以及苯乙烯丁二烯橡胶中的一种或多种。
所述正极导电剂包括导电炭黑、导电碳球、导电石墨、导电碳纤维、碳纳米管、石墨烯或还原氧化石墨烯中的一种或多种。
在一些实施例中，所述负极包括负极材料层，所述负极材料层包括负极活性材料，所述负极活性材料包括硅基负极、碳基负极、锡基负极、锂负极中的一种或多种。其中，所述硅基负极包括硅材料、硅的氧化物、硅碳复合材料以及硅合金材料中的一种或多种；所述碳基负极包括石墨、硬碳、软碳、石墨烯、中间相碳微球中的一种或多种；所述锡基负极包括锡、锡碳、锡氧、锡金属化合物中的一种或多种；所述锂负极包括金属锂或锂合金中的一种或多种。所述锂合金具体可以是锂硅合金、锂钠合金、锂钾合金、锂铝合金、锂锡合金和锂铟合金中的至少一种。
在一些实施例中，所述负极还包括负极集流体，所述负极材料层覆盖于所述负极集流体的表面。
所述负极集流体选自可传导电子的金属材料，优选的，所述负极集流体包括Cu、Ni、不锈钢的一种或多种，在更优选的实施例中，所述负极集流体选自铜箔。
在一些实施例中，所述负极材料层还包括有负极粘结剂和负极导电剂，所述负极活性材料、所述负极粘结剂和所述负极导电剂共混得到所述负极材料层。
所述负极粘结剂包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯的共聚物、聚四氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚的共聚物、乙烯-四氟乙烯的共聚物、偏氟乙烯-四氟乙烯的共聚物、偏氟乙烯-三氟乙烯的共聚物、偏氟乙烯-三氯乙烯的共聚物、偏氟乙烯-氟代乙烯的共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯的共聚物、热塑性聚酰亚胺、聚乙烯及聚丙烯等热塑性树脂；丙烯酸类树脂；以及苯乙烯丁二烯橡胶中的一种或多种。
所述负极导电剂包括导电炭黑、导电碳球、导电石墨、导电碳纤维、碳纳米管、石墨烯或还原氧化石墨烯中的一种或多种。
在一些实施例中，所述电池中还包括有隔膜，所述隔膜位于所述正极和所述负极之间。
所述隔膜可为现有常规隔膜，可以是陶瓷隔膜、聚合物隔膜、无纺布、无机-有机复合隔膜等，包括但不限于单层PP(聚丙烯)、单层PE(聚乙烯)、双层PP/PE、双层PP/PP和三层PP/PE/PP等隔膜。
以下通过实施例对本发明进行进一步的说明。
一、实施例1～28和对比例1～9
(1)电解液的制备：
在水氧含量均小于10ppm的手套箱中，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲乙酯(EMC)按照质量比＝3:5:2进行混合。冷冻后加入六氟磷酸锂(LiPF6)至浓度为1mol/L。然后按照以下各表格添加添加剂。添加剂的用量，按照占电解液的总质量的百分比计。
(2)锂离子二次电池的制备：
将上述制备好的电解液注入到标准容量为1500mAh的锂离子电池电芯中，其中，正极活性材料采用以下各表格所示的富锰正极材料，经过陈化，热压化成(0.05C电流，45℃且压力3kg/cm2恒流充电180min；0.2C电流，压力5kg/cm2恒流充电至3.8V)，测试电池在化成前后的产气量，老化，二次真空封口，然后进一步以0.2C的电流恒流充电至4.2V(LiMn2O4/AG)或5.0V(LiMn1.5Ni0.5O4/AG)或4.5V(LiMn0.5Ni0.5O2·Li2MnO3/AG)，常温搁置24hr后，以0.2C的电流恒流放电至3.0V，得到锂离子二次电池。
二、性能测试
对实施例1～28和对比例1～9制备得到的锂离子电池进行如下性能测试：
电池高温45℃循环性能测试：
将电池置于恒温45℃的烘箱中，以1C的电流恒流恒压充电至4.2V(LiMn2O4/AG)或5.0V(LiMn1.5Ni0.5O4/AG)或4.5V(LiMn0.5Ni0.5O2·Li2MnO3/AG)，截止电流为0.02C，然后以1C的电流恒流放电至3.0V，如此循环，记录第1圈的放电容量以及阻抗，最后一圈的放电容量以及阻抗，按下式计算高温循环的容量保持率和阻抗增长率：
容量保持率＝最后一圈的放电容量/第1圈的放电容量*100％
阻抗增长率＝(最后一圈的阻抗-第1圈的阻抗)/第1圈的阻抗*100％
循环后电池中电解液Mn含量测试：
取出循环后电解液样品于聚四氟乙烯烧杯中，在通风橱内电热板上低温加热，控制温度使溶液不炭化变黑，将电解液中溶剂完全挥发，白烟消失，电解液至干，加入0.2％硝酸溶液稍加热，将样品完全转移至25mL PP瓶中，以0.2％硝酸溶液定容，用ICP测出电解液中锰Mn元素含量。
式中：X－电解液中金属Mn离子的浓度，μg/g(ppm)；
V－样品溶液的体积，ml；
c－样品溶液中金属Mn的浓度，μg/mL；
c0－空白溶液中金属Mn的浓度，μg/mL；
m－电解液样品重，g。
1、将实施例1～8和对比例1～3得到的测试结果填入表1。
表1
由表1的测试结果可知，当正极活性材料采用LiMn2O4时，对比实施例1～9和对比例1的测试数据可知，在非水电解液中加入结构式1所示的化合物能够明显提高电池的高温循环容量保持率，同时抑制阻抗的增长，说明结构式1所示的化合物能够与LiMn2O4表层的Mn离子络合形成较为稳定的保护膜，提高正极活性材料的结构稳定性，同时有效抑制了Mn离子的溶出。
对比实施例1～8的数据可知，随着结构式1所示的化合物添加量的提高，其对电池的性能提升幅度先增大后降低，当结构式1所示的化合物的添加量在0.5％～1％之间时，对电池性能的提升幅度最大，另外，结合对比例2和对比例3的数据可知，过少或过量的结构式1所示的化合物对于电池性能的提升较弱。
2、将实施例9～18和对比例4、5得到的测试结果填入表2。
表2
表2中，对比实施例9～13和对比例4的测试结果可知，当正极活性材料采用LiMn0.5Ni0.5O2·Li2MnO3的富锂锰基正极材料时，结构式1的化合物对于电池的性能影响与采用LiMn2O4正极活性材料类似，均能够有效提升富锰锂离子电池的高温循环性能。同时，对比例实施例14～18和对比例5的测试结果可知，当正极活性材料采用LiMn1.5Ni0.5O4时，结构式1的化合物对于电池的性能影响也与采用LiMn2O4正极活性材料类似，说明通过在非水电解液中添加结构式1所示的化合物与不同的富锰正极活性材料均具有较好的配合效果。
3、将实施例5、12、17和对比例1、4、5、6～9得到的测试结果填入表3。
表3
表3中，对比实施例5、12、17和对比例1、4、5，以及对比对比例6～9可以发现，当正极活性材料的锰含量较低时，对比例6相对于对比例7的高温循环性能提升较弱，而且对比例8相对于对比例9的提升幅度也不高，远小于实施例5、12、17和对比例1、4、5之间的改善幅度，说明结构式1所示的化合物对电池性能的提升作用与正极活性材料中的锰含量明显相关，当正极活性材料中锰含量高于一定值时，结构式1所示化合物才能发挥较好的配合作用，当正极活性材料中的锰含量较低时，虽然电池性能也具有一定改善，但改善幅度并不十分明显。
4、将实施例5、18～28和对比例1得到的测试结果填入表4。
表4
对比实施例5、18～28和对比例1的测试结果可知，在非水电解液中加入不同的结构式1所示的化合物均对于富锰锂离子电池的高温循环的容量保持率具有较明显的提升，对高温循环下的阻抗增长具有较为明显抑制作用，有利于抑制富锰正极活性材料中Mn离子的溶出，说明结构式1所示的化合物与富锰正极活性材料具有较好的适配性，能够不同程度地提升富锰锂离子电池的高温循环性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种富锰锂离子电池，其特征在于，包括正极、负极和非水电解液，所述正极包括正极材料层，所述正极材料层包括正极活性材料，所述正极活性材料包括LiaMnbLcQdOe和LifMngLhQiO4中的一种或多种，其中，L、Q各自独立地选自Al、Mg、Ni、Cr、V、Zn、Fe或Ti，0.5≤b≤1，0≤c+d≤0.5，a+b+c+d＝e，e为2或3，1≤g≤2，0≤h+i≤1,2f+g+h+i＝4；
所述非水电解液包括溶剂、电解质盐和结构式1所示的化合物：
A-D-B-E-C
结构式1
其中，A、B、C各自独立地选自含有环状碳酸酯基、环状硫酸酯基、环状亚硫酸酯基、环状磺酸酯基、环状砜基、环状亚砜基、环状羧酸酯基或环状酸酐基的基团；
D、E各自独立地选自单键、或含有亚烃基、醚键、硫氧双键或碳氧双键的基团；
以所述非水电解液的总质量为100％计，所述结构式1所示的化合物的添加量为0.01～5.0％。
2.根据权利要求1所述的富锰锂离子电池，其特征在于，a和f满足以下条件：0.8≤a≤1.4，0.8≤f≤1.4。
3.根据权利要求1所述的富锰锂离子电池，其特征在于，所述正极活性材料选自LiMn0.5Ni0.5O2、Li2MnO3、LiMn1.5Ni0.5O4、LiMn2O4和LiMnO2中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的富锰锂离子电池，其特征在于，A、B、C各自独立地含有的环状碳酸酯基、环状硫酸酯基、环状亚硫酸酯基、环状磺酸酯基、环状砜基、环状亚砜基、环状羧酸酯基和环状酸酐基的数量为1～5，且A、B、C的环状碳酸酯基、环状硫酸酯基、环状亚硫酸酯基、环状磺酸酯基、环状砜基、环状亚砜基、环状羧酸酯基和环状酸酐基的总数量小于等于10。
5.根据权利要求1所述的富锰锂离子电池，其特征在于，A、C各自独立地选自结构式2所示的基团：
其中，n选自0～4的整数，R1选自氢、卤素、C1～C5的烃基或卤代烃基；R2、R3、R4、R5、R6、R7各自独立地选自C1～C3的亚烃基、C1～C3的烷氧基、氧原子、
R2、R3、R4中至少一个选自
且R2、R3、R4中至少一个选自氧原子，R5、R6、R7中至少一个选自
且R5、R6、R7中至少一个选自氧原子。
6.根据权利要求1所述的富锰锂离子电池，其特征在于，B选自结构式3所示的基团：
其中，m选自1～4的整数，R8、R9、R10各自独立地选自C1～C3的亚烃基、C1～C3的烷氧基、氧原子、
R8、R9、R10中至少一个选自
且R8、R9、R10中至少一个选自氧原子。
7.根据权利要求1所述的富锰锂离子电池，其特征在于，D、E各自独立地选自结构式4所示的基团：
其中，z选自0～4的整数，R11和R13各自独立地选自单键或C1～C5的亚烃基，R12选自单键、
8.根据权利要求1所述的富锰锂离子电池，其特征在于，D、E各自独立地选自单键或C1～C5的亚烃基，A、B、C各自独立地选自取代或未取代的环状碳酸酯基、环状硫酸酯基、环状亚硫酸酯基、环状磺酸酯基、环状砜基、环状亚砜基、环状羧酸酯基或环状酸酐基；
优选的，A、B或C经取代时，取代基选自卤素、烃基或卤代烃基，更优选的，A、B或C经取代时，取代基选自卤素、烷基或卤代烷基。
9.根据权利要求1-8任一项所述的富锰锂离子电池，其特征在于，
A与C彼此相同，A与B彼此相同或不同，D与E彼此相同。
10.根据权利要求1所述的富锰锂离子电池，其特征在于，所述结构式1所示的化合物选自以下化合物中的一种或多种：
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110392945.2A CN115207442A (zh) | 2021-04-13 | 2021-04-13 | 一种富锰锂离子电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110392945.2A CN115207442A (zh) | 2021-04-13 | 2021-04-13 | 一种富锰锂离子电池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115207442A true CN115207442A (zh) | 2022-10-18 |
Family
ID=83570897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110392945.2A Pending CN115207442A (zh) | 2021-04-13 | 2021-04-13 | 一种富锰锂离子电池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115207442A (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1877897A (zh) * | 2005-06-07 | 2006-12-13 | 日立麦克赛尔株式会社 | 非水电解液二次电池 |
| KR20110003484A (ko) * | 2008-04-09 | 2011-01-12 | 짓쏘 가부시끼가이샤 | 레터럴 불소를 갖는 3 고리 액정성 화합물, 액정 조성물 및 액정 표시 소자 |
| CN108847501A (zh) * | 2018-05-29 | 2018-11-20 | 深圳新宙邦科技股份有限公司 | 一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池 |
| EP3442070A1 (en) * | 2017-08-10 | 2019-02-13 | Baden-Württemberg Stiftung gGmbH | Polyhydroxyurethane-based gel polymer electrolytes for energy storage systems |
| CN110931853A (zh) * | 2018-09-19 | 2020-03-27 | 三星Sdi株式会社 | 锂电池 |
| CN111755753A (zh) * | 2020-07-09 | 2020-10-09 | 香河昆仑化学制品有限公司 | 一种锂离子电池电解液添加剂环碳酸硫酸乙烯酯及其制备方法 |
| CN114695869A (zh) * | 2020-12-31 | 2022-07-01 | 深圳新宙邦科技股份有限公司 | 一种锂离子电池 |
-
2021
- 2021-04-13 CN CN202110392945.2A patent/CN115207442A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1877897A (zh) * | 2005-06-07 | 2006-12-13 | 日立麦克赛尔株式会社 | 非水电解液二次电池 |
| KR20110003484A (ko) * | 2008-04-09 | 2011-01-12 | 짓쏘 가부시끼가이샤 | 레터럴 불소를 갖는 3 고리 액정성 화합물, 액정 조성물 및 액정 표시 소자 |
| EP3442070A1 (en) * | 2017-08-10 | 2019-02-13 | Baden-Württemberg Stiftung gGmbH | Polyhydroxyurethane-based gel polymer electrolytes for energy storage systems |
| CN108847501A (zh) * | 2018-05-29 | 2018-11-20 | 深圳新宙邦科技股份有限公司 | 一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池 |
| CN110931853A (zh) * | 2018-09-19 | 2020-03-27 | 三星Sdi株式会社 | 锂电池 |
| CN111755753A (zh) * | 2020-07-09 | 2020-10-09 | 香河昆仑化学制品有限公司 | 一种锂离子电池电解液添加剂环碳酸硫酸乙烯酯及其制备方法 |
| CN114695869A (zh) * | 2020-12-31 | 2022-07-01 | 深圳新宙邦科技股份有限公司 | 一种锂离子电池 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109950621B (zh) | 一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池 | |
| CN114464887B (zh) | 二次电池 | |
| CN114497692B (zh) | 二次电池 | |
| CN114583270B (zh) | 一种锂离子电池 | |
| CN109994776B (zh) | 一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池 | |
| CN105895958A (zh) | 一种电解液及锂离子电池 | |
| CN110931865A (zh) | 含新型添加剂的锂离子电池用电解液及锂离子电池 | |
| WO2022218145A1 (zh) | 一种非水电解液及锂离子电池 | |
| WO2022143191A1 (zh) | 一种锂离子电池 | |
| CN110416611B (zh) | 一种锂离子电池非水电解液及使用该电解液的锂离子电池 | |
| WO2022218143A1 (zh) | 一种磷酸铁锂电池 | |
| CN117728026A (zh) | 一种锂离子电池 | |
| WO2024212693A1 (zh) | 一种高电压锂离子电池 | |
| WO2022218144A1 (zh) | 一种锂离子电池 | |
| CN105336991B (zh) | 锂离子电池用高电压电解液 | |
| CN114122493B (zh) | 锂离子电池非水电解液以及锂离子电池 | |
| WO2023279953A1 (zh) | 一种非水电解液及电池 | |
| CN115207442A (zh) | 一种富锰锂离子电池 | |
| WO2022012601A1 (zh) | 一种硅烷类添加剂及含该添加剂的电解液和锂离子电池 | |
| CN115224361A (zh) | 一种非水电解液及二次电池 | |
| CN109301309A (zh) | 一种高压镍钴锰三元正极材料的电解液 | |
| CN118281327A (zh) | 一种非水电解液及二次电池 | |
| CN116826170A (zh) | 一种非水电解液及锂离子电池 | |
| CN118472377A (zh) | 一种非水电解液及锂离子电池 | |
| CN117525583A (zh) | 一种锂离子电池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |