CN111900473B - 一种用于提高正极材料性能的锂离子电池电解液及锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于提高正极材料性能的锂离子电池电解液和锂离子电池，该锂离子电池电解液包括锂盐、无水有机溶剂和添加剂，所述添加剂选自LiBH4、LiAlH4和NaBH4中的至少一种。本发明通过简单添加的形式制备了一种用于提高正极材料性能的锂离子电池电解液，有效提高了正极材料，尤其是富锂锰氧化物正极材料及其锂离子电池的循环性能、容量和首次库伦效率，且不降低材料的放电中点电压。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池的技术领域，尤其涉及一种用于提高正极材料性能的锂离子电池电解液及锂离子电池。
背景技术
锂离子电池因其高体积/重量储能密度等特性，已在便携式电子产品、电动汽车、混合动力汽车和储能电站等领域都具有广泛的应用需求。同时对锂离子电池的性能要求也在不断提高。目前，作为影响锂离子电池性能的关键材料，高性能正极材料和与其相匹配的电解液还面临着许多挑战。发展高性能锂离子电池正极材料及与其相匹配的电解液对于提高锂离子电池的性能十分关键。与商用正极材料LiCoO2(容量≈140mAh/g)、LiFePO4(容量≈160mAh/g)、锰酸锂LiMn2O4(容量≈120mAh/g)和镍钴锰三元材料LiNi1-x-yCoxMnyO2(0<x，y<1，0<x+y<1，比较典型的是LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)(容量≈160～210mAh/g)相比，层状富锂锰氧化物正极材料(基本组成式为xLi2MnO3·(1-x)LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2，其中0＜x＜1)的比容量高达260mAh/g以上(放电电位为2.0～4.8V)，其还具有低成本，制备过程简单，安全性高等优点，是一种极具潜力的高容量和高能量密度的正极材料。
但层状富锂锰氧化物正极材料存在循环稳定性及倍率性能差、首次库伦效率低及循环过程中电压衰减等问题，严重制约了其实际应用。层状富锂锰氧化物正极材料循环过程中过渡金属(TM)会在电解液中发生溶解，TM离子在循环过程中会发生迁移，会导致富锂锰晶体结构重排，初始富锂锰氧化物的层状结构部分向尖晶石结构转变，造成其在循环过程中容量和电压衰减。在首次充电(脱锂反应)时，在高电位区域，锂离子从Li2MnO3中脱出会导致氧气的释放和形成Li2O，造成其较高的首次不可逆容量。在循环过程，在高电位脱锂过程中也一直伴有氧的析出。
目前，常用的提高富锂锰正极电化学性能的改性方法主要是通过对富锂锰正极材料的成分和结构的改性，主要有：在材料制备过程中在富锂锰材料表面包覆氧化物，如包覆Al2O3、CeO2、ZnO和AlPO4等；对富锂锰材料进行离子掺杂/替代，如Mg、Fe和Ti的掺杂及替代；对材料中Li、Ni、Mn和Co等元素含量进行调控，等，从而提高富锂锰氧化物正极材料的成分和结构稳定性，提高其循环性能，抑制循环过程中的电压衰退，提高其首次库伦效率。但目前富锂锰氧化物正极材料其高的容量和低的循环稳定性的矛盾和其首次库伦效率低的问题依然没有完全解决，妨碍了其规模化应用。
发明内容
针对上述问题，本发明公开了一种用于提高正极材料性能的锂离子电池电解液，有效提高了正极材料，尤其是富锂锰氧化物正极材料及其锂离子电池的循环性能、容量和首次库伦效率，且不降低材料的放电中点电压。
具体技术方案如下：
一种用于提高正极材料性能的锂离子电池电解液，包括锂盐、无水有机溶剂和添加剂，所述添加剂选自LiBH4、LiAlH4和NaBH4中的至少一种。
优选的，所述正极材料选自锰酸锂、镍钴锰三元材料或层状富锂锰氧化物；进一步优选，所述正极材料选自层状富锂锰氧化物。
本发明中所述层状富锂锰氧化物正极材料，其基本成分采用xLi2MnO3·(1-x)LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2体系，其中0＜x＜1。优选的，所述0.4＜x＜0.6，进一步优选，所述x＝0.5。该优选组成的层状富锂锰氧化物正极材料本身具有良好的综合的电化学性能，是本领域常用的品种。
除基本成分外，所述层状富锂锰氧化物正极材料还包括通过离子掺杂/替代引入Mg、Fe、Ti等金属，或者是在该基本成分上对其中的Li、Ni、Mn和Co等元素含量进行调控后获得的正极材料。
相对于另外两种正极材料，层状富锂锰氧化物具有更高的比容量，应用前景更好，但同时其循环稳定性差、首次库伦效率低及循环过程中电压衰减的问题也尤为突出。
本发明通过向基础电解液中添加功能性添加剂，改变电解液的成分特性来提高包括锰酸锂、镍钴锰三元材料或层状富锂锰氧化物等正极材料的电化学性能，尤其是针对富锂锰氧化物正极材料，对电化学性能的提高尤为突出。具体以富锂锰氧化物正极材料为例，本发明中公开的添加剂，为LiBH4、LiAlH4和NaBH4中的至少一种，具有强或较强的还原性，通过和电解液反应和/或与富锂锰氧化物正极材料发生反应，在富锂锰氧化物正极材料的表面形成保护性薄膜，包括Li、B、Al和Na元素的单元或多元氧化物，抑制了在循环过程中富锂锰正极材料中活性物质在电解液中的溶出，减缓了电解液对富锂锰正极材料的腐蚀，提高了富锂锰材料的晶体结构稳定性。添加剂的强或较强的还原性还能抑制富锂锰氧化物在首次和随后循环过程中的析氧反应，稳定电极成分和晶体结构。LiBH4、LiAlH4和NaBH4在基础电解液中的溶解特性，使其与富锂锰材料的接触好，形成的保护层均匀。上述多种作用有效提高了富锂锰材料在循环过程中成分和晶体结构和电极形貌结构的稳定性，从而达到在不降低材料的放电中点电压的前提下，有效提高富锂锰电极和其相应锂离子电池的循环稳定性、容量和首次库伦效率的技术效果。
经试验发现，由于锂离子电池电解液中反应机理复杂，采用性能类似的具有强或较强的还原性的添加剂，如LiH和NaAlH4，却无法有效提高富锂锰电极和其相应锂离子电池的循环稳定性、容量和首次库伦效率。
本发明采用的基础电解液为本技术领域所熟知的锂离子电池电解液，其组分包括锂盐、无水有机溶剂。所述锂盐选自但不限于高氯酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、三氟甲基磺酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双乙二酸硼酸锂中的至少一种。所述无水有机溶剂选自但不限于碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丙酯中的至少一种。
优选的，所述锂离子电池电解液中，锂盐的摩尔浓度为0.5～2M；进一步优选为0.8～1.2M。
进一步优选，所述基础电解液的组成为：
1M的六氟磷酸锂，采用的无水有机溶剂为重量比1:1:1的碳酸乙烯酯(EC)：碳酸二乙酯(DEC)：碳酸甲乙酯(EMC)；
1M双乙二酸硼酸锂(LiBOB)，溶剂为重量比为1:1的EC：DEC；
1M的LiClO4(高氯酸锂)，溶剂为重量比为1:1的EC：DMC(碳酸二甲酯)。
优选的，所述添加剂的质量为所述锂离子电池电解液总质量的0.05～1.00wt％；进一步优选为0.10～0.50wt％。再优选为0.10～0.30wt％；再进一步优选为0.10wt％。
进一步优选，所述添加剂选自LiBH4。
经试验发现，通过对添加剂种类与含量的不断优选，最终制备的锂离子电池的循环稳定性、容量和首次库伦效率均不断提高。
本发明还公开了一种锂离子电池，包括正极材料、负极材料与电解液，所述电解液选自上述的锂离子电池电解液。
所述正极材料选自锰酸锂、镍钴锰三元材料或层状富锂锰氧化物，进一步优选为层状富锂锰氧化物。
所述负极材料采用本技术领域所熟知的锂离子电池负极材料，包括但不限于碳基负极材料、金属氧化物基负极材料、Si基负极材料、Sn基负极材料中的至少一种。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明公开了一种用于提高正极材料性能的锂离子电池电解液，采用向基础电解液中直接添加添加剂的方式，方法简单，容易操作。
本发明公开的特殊添加剂，为LiBH4、LiAlH4和NaBH4中的至少一种，具有强或较强的还原性以及特定的元素组成，通过多种作用有效提高了正极材料，尤其是富锂锰氧化物正极材料在循环过程中成分、晶体结构和电极形貌结构的稳定性。
附图说明
图1为采用实施例1制备的电解液的富锂锰正极材料组装的电池在(a)20mA/g充放电电流密度下的首次充放电曲线，(b)20mA/g充放电电流密度下的循环性能曲线，(c)200mA/g充放电流密度下的循环性能曲线，(d)20mA/g充放电电流密度下的放电中点电压在循环过程中的变化，(e)20mA/g下充放电150个循环后的正极极片SEM形貌，(f)200mA/g下充放电300个循环后的正极极片SEM形貌，(g)充放电前初始正极片的SEM形貌；
图2为采用实施例2制备的电解液的富锂锰正极材料组装的电池在(a)20mA/g充放电电流密度下的首次充放电曲线，(b)20mA/g充放电电流密度下的循环性能曲线，(c)200mA/g充放电电流密度下的循环性能曲线，(d)20mA/g充放电电流密度下的放电中点电压在循环过程中的变化；
图3为采用实施例3制备的电解液的富锂锰正极材料组装的电池在(a)20mA/g充放电电流密度下的首次充放电曲线，(b)20mA/g充放电电流密度下的循环性能曲线，(c)200mA/g充放电电流密度下的循环性能曲线，(d)20mA/g充放电电流密度下经150个循环后的正极片SEM形貌，(e)200mA/g充放电电流密度下经300个循环后的正极片SEM形貌；
图4为采用实施例4制备的电解液的富锂锰正极材料组装的电池在20mA/g充放电电流密度下的循环性能曲线；
图5为采用实施例5制备的电解液的富锂锰正极材料组装的电池在20mA/g充放电电流密度下的循环性能曲线；
图6为采用实施例6制备的电解液的富锂锰正极材料组装的电池在20mA/g充放电电流密度下的循环性能曲线；
图7为采用对比例1的基础电解液的富锂锰正极材料组装的电池在(a)20mA/g充放电电流密度下的首次充放电曲线，(b)20mA/g充放电电流密度下的循环性能曲线，(c)200mA/g充放电电流密度下的循环性能曲线，(d)20mA/g充放电电流密度下的放电中点电压在循环过程中的变化，(e)20mA/g充放电电流密度下经150个循环后富锂锰正极片的SEM形貌，(f)200mA/g充放电电流密度下经300个循环后富锂锰正极片的SEM形貌；
图8为对比例2制备的电解液的富锂锰正极材料组装的电池在20mA/g充放电电流密度下的首次充放电曲线(a)和循环性能曲线(b)；
图9为对比例3制备的电解液的富锂锰正极材料组装的电池在20mA/g充放电电流密度下的首次充放电曲线(a)和循环性能曲线(b)。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不局限于以下实施例。
实施例1
在充有高纯氩气的手套箱内配制含有0.1wt％LiBH4添加剂的电解液，所采用的基础电解液为锂盐浓度为1M的六氟磷酸锂，采用的无水有机溶剂为重量比1:1:1的碳酸乙烯酯(EC)：碳酸二乙酯(DEC)：碳酸甲乙酯(EMC)，混合均匀。向上述基础电解液中加入占电解液总重量0.1wt％的LiBH4，混合均匀得到所需电解液。
用该电解液组装测试电池，采用2025扣式电池，所用正极材料为0.5Li2MnO3·0.5LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2富锂锰材料，颗粒尺寸约为200～500nm，采用Super P为导电剂，羧甲基纤维素钠(CMC)为粘结剂，其重量比为85:10:5。参比电极和对电极为金属锂片，隔膜为Celgard-2400。
将组装好的电池在室温下，2.0～4.8V对锂电位范围内分别在20mA/g和200mA/g电流密度下测试电池的循环性能，采用的电化学测试仪为深圳新威电池测试系统(NewareBTS–610)。将循环后的电池在手套箱中拆卸，拆卸后的正极极片用碳酸二甲酯(DMC)清洗，去除表面残留的LiPF6等物质，采用扫描电镜(SEM)观察其表面形貌，观察循环后电极表面形貌变化。
图1(a)为本实施例富锂锰正极在20mA/g电流密度下的首次充放电曲线，首次放电比容量为272mAh/g，首次不可逆容量为66mAh/g，首次库伦效率为80％。和对比例1，采用未添加LiBH4的电解液的正极性能相比，采用本实施例电解液，富锂锰正极材料的首次放电比容量和首次库伦效率都得到有效提高。图1(b)和(c)分别为富锂锰正极在20mA/g和200mA/g电流密度下的循环性能曲线。在20mA/g下，经150个循环后放电比容量保持有242mAh/g，容量保持率88.9％。在200mA/g下，首次放电比容量212mAh/g，300个循环后放电比容量196mAh/g，容量保持率92.4％。和对比例1相比，本发明电解液可有效提高富锂锰正极材料的放电比容量、循环稳定性和首次库伦效率。图1(d)为本实施例的富锂锰正极材料在20mA/g下循环过程中的放电中点电压的变化。与对比例1相比，两者的放电中点电压基本相等，说明采用本发明的电解液，在提高电极的循环性能和首次库伦效率的前提下，不降低材料的放电中点电压。
图1(e)和(f)分别为测试电池在20mA/g和200mA/g电流密度下循环150和300次后富锂锰正极极片的表面SEM形貌，上述两种循环条件下，极片表面裂纹均较少。图1(g)为初始富锂锰正极片表面的SEM形貌。而对比例1正极经相应循环后，正极表面产生了大量裂纹(图7(e)～(f))。对比发现，本发明电解液对正极结构起到了明显的稳定作用，有效防止富锂锰正极活性物质的开裂。此外，上述两种循环条件下，极片表面裂纹均较少，且富锂锰材料颗粒粉化程度低，和初始形貌相比，变化较小。
实施例2
在充有高纯氩气的手套箱内配制含有0.3wt％LiBH4添加剂的电解液，所采用的基础电解液与实施例1相同。向基础电解液中加入占电解液总重量0.3wt％的LiBH4，混合均匀得到所需电解液。采用该电解液对富锂锰正极材料的容量和循环性能进行测试。采用的富锂锰正极材料同实施例1。富锂锰正极的制备和测试电池的制备方法同实施例1，仅为采用的电解液不同。采用和实施例1相同的测试方法测试富锂锰正极的电化学性能。
图2(a)为本实施例富锂锰正极材料在20mA/g的充放电条件下的首次充放电曲线，首次放电比容量280mAh/g，首次不可逆容量79mAh/g，首次库伦效率78.0％，与对比例1相比，其首次放电比容量和首次库伦效率都有提高。图2(b)和(c)分别为富锂锰正极材料在20mA/g和200mA/g电流密度下的循环性能曲线。在20mA/g的充放电条件下，150个循环后的放电比容量保持有247mAh/g，容量保持率为88.3％。在200mA/g的充放电条件下，首次放电比容量为222mAh/g，300个循环后放电比容量保持有191mAh/g，容量保持率为86.2％。和对比例1相比，采用本发明电解液可有效得提高富锂锰正极材料的放电比容量和循环稳定性。图2(d)为本实施例富锂锰正极材料在20mA/g下循环过程中的放电中点电压的变化。与对比例1相比，两者的放电中点电压基本相等，说明采用本发明的电解液，在提高电极的循环性能和首次库伦效率的前提下，不降低材料的放电中点电压。
实施例3
在充有高纯氩气的手套箱内配制含有0.5wt％LiBH4添加剂的电解液，所采用的基础电解液与实施例1相同。向基础电解液中加入占电解液总重量0.5wt％的LiBH4，混合均匀得到所需电解液。采用该电解液对富锂锰正极材料的容量和循环性能进行测试。采用的富锂锰正极材料同实施例1。富锂锰正极的制备和测试电池的制备方法同实施例1，仅为采用的电解液不同。采用和实施例1相同的测试方法测试富锂锰正极的电化学性能。
图3(a)为本实施例富锂锰正极材料在20mA/g的充放电条件下的首次充放电曲线，首次放电比容量276mAh/g，首次不可逆容量71mAh/g，首次库伦效率79.0％，与对比例1相比，其首次放电比容量和首次库伦效率都有提高。图3(b)和(c)分别为富锂锰正极材料在20mA/g和200mA/g电流密度下的循环性能曲线。在20mA/g的充放电电流密度下，150个循环后放电比容量212mAh/g，容量保持率77.1％。在200mA/g的充放电电流密度下，首次放电比容量224mAh/g，300个循环后放电比容量197mAh/g，容量保持率87.8％。和对比例1相比，采用本发明电解液可有效得提高富锂锰正极材料的放电比容量和循环稳定性。
将循环后的电池在手套箱中拆卸，拆卸后的富锂锰正极片用碳酸二甲酯(DMC)清洗，去除表面残留的LiPF6等物质，采用SEM观察其表面形貌，观察循环后电极表面形貌变化。
图3(d)和(e)分别为测试电池在20mA/g和200mA/g电流密度下循环150和300次后富锂锰正极极片的SEM形貌，可以看到正极片在循环后表面都产生了裂纹，但是与对比例1相比开裂程度明显低，但开裂程度较实施例1略严重。
实施例4
在充有高纯氩气的手套箱内配制含有0.5wt％NaBH4添加剂的电解液，所采用的基础电解液与实施例1相同。向基础电解液中加入占电解液总重量0.5wt％的NaBH4，混合均匀得到所需电解液。采用该电解液对富锂锰正极材料的容量和循环性能进行测试。采用的富锂锰正极材料同实施例1。富锂锰正极的制备和测试电池的制备方法同实施例1，仅为采用的电解液不同。采用和实施例1相同的测试方法测试富锂锰正极的电化学性能。
图4为本实施例测试电池在20mA/g电流密度下的循环性能曲线，其首次放电比容量为268mAh/g，150个循环后放电比容量215mAh/g，容量保持率80.2％。其首次库伦效率为76％。和对比例1相比，采用本发明电解液能有效得提高了富锂锰正极材料的循环稳定性。但与实施例1～3相比，采用本发明实施例电解液，富锂锰正极的首次放电容量、循环稳定性和首次库伦效率都略低。
经SEM形貌表征可知，本实施例组装的电池在20mA/g的电流密度下循环150次后，富锂锰正极极片的表面裂纹较少。
实施例5
在充有高纯氩气的手套箱内配制含有0.2wt％LiAlH4添加剂的电解液，所采用的基础电解液为1M的LiClO4(高氯酸锂)，溶剂为重量比为1:1的EC(碳酸乙烯酯)：DMC(碳酸二甲酯)。向基础电解液中加入占电解液总重量0.2wt％的LiAlH4，混合均匀得到所需电解液。采用该电解液对富锂锰正极材料的容量和循环性能进行测试。采用的富锂锰正极材料同实施例1。富锂锰正极的制备和测试电池的制备方法同实施例1，仅为采用的电解液不同。采用和实施例1相同的测试方法测试富锂锰正极的电化学性能。
图5为采用本发明实施例5电解液的富锂锰正极材料在20mA/g充放电电流密度下的循环性能曲线。其首次放电比容量为266mAh/g，150个循环后放电比容量205mAh/g，容量保持率77.0％。其首次库伦效率为80.1％。采用本实施例电解液，富锂锰正极材料的循环性能和首次库伦效率得到明显提高。
经SEM形貌表征可知，本实施例组装的电池在20mA/g的电流密度下循环150次后，富锂锰正极极片的表面裂纹较少。
实施例6
在充有高纯氩气的手套箱内配制含有0.1wt％LiBH4+0.1wt％LiAlH4添加剂的电解液，所采用的基础电解液为1M双乙二酸硼酸锂(LiBOB)，溶剂为重量比为1:1的EC(碳酸乙烯酯)：DEC(碳酸二乙酯)。向基础电解液中分别加入占电解液总重量0.1wt％的LiBH4和0.1wt％的LiAlH4，混合均匀得到所需电解液。采用该电解液对富锂锰正极材料的容量和循环性能进行测试。采用的富锂锰正极材料同实施例1。富锂锰正极的制备和测试电池的制备方法同实施例1，仅为采用的电解液不同。采用和实施例1相同的测试方法测试富锂锰正极的电化学性能。
采用本实施例电解液，富锂锰正极材料的循环性能和首次库伦效率得到明显提高。图6为采用本发明实施例6电解液的富锂锰正极材料在20mA/g充放电电流密度下的循环性能曲线。其首次放电比容量为270mAh/g，150个循环后放电比容量207mAh/g，容量保持率76.7％。其首次库伦效率为79.0％。采用本实施例电解液，富锂锰正极材料的循环性能和首次库伦效率得到提高。
经SEM形貌表征可知，本实施例组装的电池在20mA/g的电流密度下循环150次后，富锂锰正极极片的表面裂纹较少。
对比例1
采用与实施例1相同的基础电解液，即采用锂盐为浓度为1M的六氟磷酸锂，采用的无水有机溶剂为重量比1:1:1的碳酸乙烯酯(EC)：碳酸二乙酯(DEC)：碳酸甲乙酯(EMC)，混合均匀，不添加其它添加剂。采用与实施例1相同的富锂锰正极材料。正极片和测试电池的制备方法用实施例1。富锂锰正极材料电化学性能的测试方法同实施例1。
将循环后的电池在手套箱中拆卸，拆卸后的正极极片用DMC清洗，去除表面残留的LiPF6等物质，在扫描电镜下观察表面形貌。
图7(a)为本对比例正极材料在20mA/g电流密度下的首次充放电曲线，首次放电比容量263mAh/g，首次不可逆容量88mAh/g，首次库伦效率75.1％，其首次放电比容量和首次库伦效率都低于本发明实施例。图7(b)和(c)分别为电池在20mA/g和200mA/g电流密度下的循环性能曲线。在20mA/g下，经150个循环后放电比容量178mAh/g，容量保持率67.7％。在200mA/g下，首次放电比容量207mAh/g，300个循环后放电比容量169mAh/g，容量保持率81.8％，可见其放电比容量和循环稳定性皆低于本发明实施例。图7(d)为本对比例富锂锰正极材料在20mA/g下循环过程中的放电中点电压的变化。
图7(e)和(f)为本实施例正极片在20mA/g和200mA/g电流密度下循环150和300次后极片表面的SEM形貌，可以看到极片循环后表面都产生了明显裂纹，说明极片在循环过程中结构破坏严重。
对比例2
采用与实施例1相同的基础电解液，在基础电解液中添加0.5wt％NaAlH4。采用与实施例1相同的富锂锰正极材料。正极片和测试电池的制备方法用实施例1。富锂锰正极材料电化学性能的测试方法同实施例1。
图8为本对比例制备的电解液的富锂锰正极材料在20mA/g电流密度下的首次充放电曲线(a)和循环性能曲线(b)。其首次放电容量为257mA/g，首次库伦效率为74.6％。在20mA/g下，经100个循环后的放电比容量为195mAh/g，容量保持率仅为75.7％，其首次放电容量、首次库伦效率、循环性能和均比采用不添加NaAlH4的基础电解液还要低。
对比例3
采用与实施例1相同的基础电解液，在基础电解液中添加0.5wt％LiH。采用与实施例1相同的富锂锰正极材料。正极片和测试电池的制备方法用实施例1。富锂锰正极材料电化学性能的测试方法同实施例1。
图9为本对比例制备的电解液的富锂锰正极材料在20mA/g电流密度下的首次充放电曲线(a)和循环性能曲线(b)。其首次放电容量为265mA/g，首次库伦效率仅为64.3％。在20mA/g下，经50个循环后的放电比容量为228mAh/g，容量保持率为86.1％，但50个循环后，容量快速下降，经80次循环后，容量仅为165mAh/g，容量保持率为仅为62.6％。其首次库伦效率和循环性能和放电容量均比采用不添加LiH的基础电解液还要低。
下表1为采用实施例1～7和对比例1～3的电解液的富锂锰正极材料在20mA/g充放电电流密度下的电化学性能汇总。下表2为采用实施例1～3和对比例1的电解液的富锂锰正极材料在200mA/g充放电电流密度下的电化学性能汇总。
表1
表2
Claims (5)
1.一种锂离子电池，包括正极材料、负极材料与电解液，所述电解液包括锂盐、无水有机溶剂和添加剂，其特征在于：
所述正极材料选自层状富锂锰氧化物，基本成分为xLi2MnO3·(1-x)LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2，其中0.4＜x＜0.6；
所述添加剂选自LiBH4或LiAlH4；
所述添加剂的质量为所述电解液总质量的0.10～0.50wt％。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂盐选自高氯酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、三氟甲基磺酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双乙二酸硼酸锂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述无水有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丙酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述电解液中，锂盐的摩尔浓度为0.5～2M。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极材料选自碳基负极材料、金属氧化物基负极材料、Si基负极材料、Sn基负极材料中的至少一种。
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|---|---|---|---|
| CN202010684186.2A CN111900473B (zh) | 2020-07-16 | 2020-07-16 | 一种用于提高正极材料性能的锂离子电池电解液及锂离子电池 |
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| CN202010684186.2A CN111900473B (zh) | 2020-07-16 | 2020-07-16 | 一种用于提高正极材料性能的锂离子电池电解液及锂离子电池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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