[0129] 例如,含碳的材料可为晶体碳、
无定形碳或其混合物。晶体碳可为石墨。无定形碳的例子包括软碳(低温
煅烧碳)、硬碳、中间相
沥青碳化的产物和煅烧的
焦炭。
[0130] 在阳极活性物质组合物中,可使用与阴极活性物质组合物中使用的那些相同的导电材料和粘合剂。
[0131] 阳极活性物质、导电材料、粘合剂和溶剂的量可为与一般的锂电池中使用的那些相同的水平。根据期望的锂电池的用途和构成可省略导电材料、粘合剂和溶剂中的至少一
种。
[0132] 可以制备合适的隔板并设置在阴极和阳极之间。
[0133] 作为隔板,可使用对于转移电解质中的离子具有低抗性并且具有高电解质保持能
力的隔板。隔板的例子可包括玻璃纤维、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)和其组合,其各自可为非编织物或编织物。例如,在锂离子电池中可使用由聚乙烯或聚丙烯等形成的可卷绕的隔板,在锂离子聚合物电池中可使用具有高有机电解质溶液保持能力的隔板。
例如,隔板可根据下述方法制造。
[0134] 聚合物
树脂、填料和溶剂可混合在一起,而制备隔板组合物。然后,隔板组合物可直接涂布在电极上并且干燥,以形成隔板。在另一实施方式中,隔板组合物可浇铸在支撑件上并且干燥,并且然后,可将与支撑件分开的隔板
薄膜层压在电极的上部,从而完成隔板的制造。
[0135] 用于制造隔板的聚合物树脂可包括用于电极板的粘合剂的合适材料。例如,聚合物树脂可为偏二氟乙烯/六氟丙烯共聚物、PVDF、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯或其混合物等。
[0136] 可制备如上所述的有机电解质溶液。
[0137] 如图7中所说明的,锂电池1包括阴极3、阳极2和隔板4。阴极3、阳极2和隔板4被缠绕或折叠然后置于电池壳体5中。随后,将有机电解质溶液注入电池壳体5中,电池壳体5用帽组件6密封,从而完成锂电池1的制造。电池壳体5可具有圆柱形、矩形或薄膜形状。
[0138] 隔板4可设置在阴极3和阳极2之间,以形成
电池组件。多个电池组件可堆叠为双电池结构并且用有机电解质溶液浸渍,并且所得物置入袋中并且密封,从而完成锂电池的制
造。
[0139] 可堆叠电池组件,以形成电池组,并且这种电池组可用于需要高容量和高功率输出的任何装置。例如,电池组可用于笔记本计算机、智能手机或电动
汽车等。
[0140] 锂电池具有卓越的寿命特性和高倍率特性并且因此可用于电动汽车(EV)。例如,锂电池可用于混合动力汽车比如插电式混合电动汽车(PHEV)等。锂电池也可用于需要储存
大量
电能的场所。例如,锂电池可用于电动
自行车或
马达驱动的工具等。
[0141] 提供下述实施例和比较例,以便强调一个或多个实施方式的特征,但是应当理解,实施例和比较例不应被解释为限制实施方式的范围,比较例也不应被解释为超出实施方式的范围。此外,应当理解,实施方式不限于实施例和比较例中描述的具体细节。
[0142] 添加剂的合成
[0143] 制备例1:式6化合物的合成
[0144] 式6的化合物可根据下面的反应方案1制备:
[0145] <反应方案1>
[0146]
[0147] 化合物A的合成
[0148] 将68.0g(0.499mol)的季戊四醇和100g的分子筛(4A型)添加至体积比为1:1的四氢呋喃(THF)和二氯甲烷(DCM,CH2Cl2)的混合溶剂中并且使所得溶液回流20分钟。随后,将
110ml(2.8当量,1.40mol)的亚硫酰氯(SOCl2)添加至所得物中并且使所得溶液回流8小时
直到季戊四醇全部被反应消耗掉,而获得浅黄色溶液。将获得的浅黄色溶液过滤并且浓缩,而获得包括浅黄色固体的残渣。其后,将1L的饱和的
碳酸氢钠(NaHCO3)溶液以使冒泡最小
化的速度直接添加至残渣中,而获得悬液。强力搅拌悬液20分钟。其后,过滤悬液并且将获得的固体添加至1L的纯化水中,而制备混合物。然后,强力搅拌混合物20分钟,进行抽气过滤,并且在空气中干燥,而获得104.61g(0.458mol)的化合物A(产率:92%)。
[0149] 化合物A的1H-NMR和13C-NMR数据与文献中的那些相同。
[0150] 化合物B的合成
[0151] 如上面反应方案1中显示,根据Canadian Journal of Chemistry,79,2001,1042页公开的方法由化合物A合成由下面式6表示的化合物B。
[0152] 使合成的化合物在体积比为2:1的1,2-二氯乙烷和乙腈的混合溶剂中重结晶,其然后用于制备电解质溶液。
[0153] <式6>
[0154]
[0155] 有机电解质溶液的制备
[0156] 实施例1:SEI-1316 1.0wt%
[0157] 将作为锂盐的0.90M LiPF6和1wt%的式6化合物添加到体积比为3:5:2的碳酸亚乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合溶剂中,以制备有机电解质溶液。
[0158] <式6>
[0159]
[0160] 实施例2:SEI-1316 1.0wt%+VC 0.5wt%
[0161] 除了使用1wt%的式6化合物和0.5wt%的碳酸亚乙烯酯(VC)作为添加剂之外,以与实施例1相同的方式制备有机电解质溶液。
[0162] 实施例3:SEI-1316 0.5wt%
[0163] 除了将用作添加剂的式6化合物的量变为0.5wt%之外,以与实施例1相同的方式制备有机电解质溶液。
[0164] 实施例4:SEI-1316 0.2wt%
[0165] 除了将用作添加剂的式6化合物的量变为0.2wt%之外,以与实施例1相同的方式制备有机电解质溶液。
[0166] 实施例5:SEI-1316 0.3wt%
[0167] 除了将用作添加剂的式6化合物的量变为0.3wt%之外,以与实施例1相同的方式制备有机电解质溶液。
[0168] 实施例6:SEI-1316 0.7wt%
[0169] 除了将用作添加剂的式6化合物的量变为0.7wt%之外,以与实施例1相同的方式制备有机电解质溶液。
[0170] 实施例7:SEI-1316 1.5wt%
[0171] 除了将用作添加剂的式6化合物的量变为1.5wt%之外,以与实施例1相同的方式制备有机电解质溶液。
[0172] 实施例8:SEI-1316 2wt%
[0173] 除了将用作添加剂的式6化合物的量变为2wt%之外,以与实施例1相同的方式制备有机电解质溶液。
[0174] 实施例9:SEI-1316 3wt%
[0175] 除了将用作添加剂的式6化合物的量变为3wt%之外,以与实施例1相同的方式制备有机电解质溶液。
[0176] 实施例9a:SEI-1316 4wt%
[0177] 除了将用作添加剂的式6化合物的量变为4wt%之外,以与实施例1相同的方式制备有机电解质溶液。
[0178] 实施例10:SEI-1316 5wt%
[0179] 除了将用作添加剂的式6化合物的量变为5wt%之外,以与实施例1相同的方式制备有机电解质溶液。
[0180] 比较例1:SEI-1316 0wt%
[0181] 除了不使用作为添加剂的式6化合物之外,以与实施例1相同的方式制备有机电解质溶液。
[0182] 锂电池的制造(实施例1-1至3-1和比较例1-1)
[0183] 实施例1-1
[0184] 阳极的制造
[0185] 将98wt%的人造石墨(由天津市贝特瑞新
能源科技有限公司(Tianjin BTR New Energy Technology Co.,Ltd.)制造的BSG-L)、1.0wt%的作为粘合剂的苯乙烯-丁二烯橡
胶(SBR)(由瑞翁(Zeon)制造)和1.0wt%的羧甲基
纤维素(CMC)(由日本A&L(NIPPON A&L)制
造)混合在一起,将混合物添加至蒸馏水,并且使用机械搅拌器搅拌所得溶液60分钟,以制备阳极活性物质料浆。使用刮刀,将阳极活性物质料浆涂覆在厚度为10μm的铜(Cu)集电器上至厚度为约60μm,并且使集电器在热
风干燥器中在100℃下干燥0.5小时,随后在下述条件下进一步干燥:在
真空中,120℃下,4小时,然后辊压,从而完成阳极板的制造。
[0186] 阴极的制造
[0187] 将97.45wt%的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、0.5wt%的粉末型人造石墨(由特密高(Timcal)制造的SFG6)作为导电材料、0.7wt%的炭黑(由ECP制造的科琴黑)、0.25wt%的改性的丙烯腈橡胶(由瑞翁公司(Zeon Corporation)制造的BM-720H)、0.9wt%的聚偏二氟乙
烯(由索尔维(Solvay)制造的PVDF,S6020)和0.2wt%的PVDF(由索尔维(Solvay)制造的
S5130)混合在一起,将混合物添加至作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮,并且使用机械搅拌器搅拌所得溶液30分钟,以制备阴极活性物质料浆。使用刮刀将阴极活性物质料浆涂覆在厚
度为20μm的铝(Al)集电器上至厚度为约60μm,并且使集电器在热风干燥器中在100℃下干燥0.5小时,随后在真空中120℃下进一步干燥4小时,然后辊压,从而完成阴极板的制造。
[0188] 阴极侧涂布有陶瓷的厚度为14μm的聚乙烯隔板,和根据实施例1制备的有机电解质溶液用于完成锂电池的制造。
[0189] 实施例2-1和3-1
[0190] 除了使用根据实施例2和3分别制备的有机电解质溶液代替实施例1的有机电解质溶液之外,以与实施例1-1相同的方式制造锂电池。
[0191] 比较例1-1
[0192] 除了使用根据比较例1制备的有机电解质溶液代替实施例1的有机电解质溶液之外,以与实施例1-1相同的方式制造锂电池。
[0193] 评估例1:在4.25V和室温(25℃)下充电和放电特性的评估
[0194] 根据实施例1-1至3-1和比较例1-1制造的锂电池各自以0.1C倍率的恒定
电流在25℃下充电,直到电压达到4.25V(相对于Li),并且然后,在保持4.25V的恒定电压的同时,以
0.05C倍率的电流切断充电过程。随后,各锂电池以0.1C倍率的恒定电流放电,直到电压达到2.8V(相对于Li)(形成操作,第一次循环)。
[0195] 各锂电池在形成操作的第一次循环之后以0.2C倍率的恒定电流,在25℃下充电,直到电压达到4.25V(相对于Li),并且然后,在保持4.25V的恒定电压的同时,以0.05C倍率的电流切断充电过程。随后,各锂电池以0.2C倍率的恒定电流放电,直到电压达到2.8V(相对于Li)(形成操作,第二次循环)。
[0196] 各锂电池在形成操作的第二次循环之后,以1.0C倍率的恒定电流,在25℃下充电,直到电压达到4.25V(相对于Li),并且然后,在保持4.25V的恒定电压的同时,以0.05C倍率的电流切断充电过程。随后,各锂电池以1.0C倍率的恒定电流放电,直到电压达到2.75V(相对于Li),并且将该充电和放电循环重复380次。
[0197] 在充电和放电的所有循环中,在充电/放电的每次循环结束时存在10分钟的静置时间段。
[0198] 一部分充电和放电实验结果显示在下面表1以及图1和2中。使用下面等式1定义在第380次循环时的容量保持率:
[0199] 等式1
[0200] 容量保持率=[在第380次循环时的放电容量/在第一次循环时的放电容量]x100
[0201] 表1
[0202]
[0203] 如表1以及图1和2中显示,包括根据本公开的实施方式的添加剂的实施例1-1和2-1的锂电池,相比不包括这种添加剂的比较例1-1的锂电池,展现了在室温下明显增强的放
电容量和寿命特性。
[0204] 评估例2:在4.25V和高温(45℃)下充电和放电特性的评估
[0205] 使用与评估例1使用的相同方法评估实施例1-1至3-1和比较例1-1的锂电池的充电和放电特性,不同之处是充电和放电
温度改变至45℃。同时,充电和放电循环的数量改变为200次循环。
[0206] 一部分充电和放电实验结果显示在下面表2以及图3和4中。使用下面的等式2定义在第200次循环时的容量保持率:
[0207] 等式2
[0208] 容量保持率=[在第200次循环时的放电容量/在第一次循环时的放电容量]x100
[0209] 表2
[0210]
[0211] 如表2以及图3和4中所显示,包括根据本公开的实施方式的添加剂的实施例1-1和2-1的锂电池,相比不包括这种添加剂的比较例1-1的锂电池,展现了在高温下明显增强的
放电容量和寿命特性。
[0212] 评估例3:在4.30V和室温(25℃)下充电和放电特性的评估
[0213] 实施例1-1和比较例1-1的锂电池各自以0.1C倍率的恒定电流在25℃下充电,直到电压达到4.30V(相对于Li),并且然后,在保持4.30V的恒定电压的同时,以0.05C倍率的电流切断充电过程。随后,各锂电池以0.1C倍率的恒定电流放电,直到电压达到2.8V(相对于Li)(形成操作,第一次循环)。
[0214] 各锂电池在形成操作的第一次循环之后以0.2C倍率的恒定电流,在25℃下充电,直到电压达到4.30V(相对于Li),并且然后,在保持4.30V的恒定电压的同时,以0.05C倍率的电流切断充电过程。随后,各锂电池以0.2C倍率的恒定电流放电,直到电压达到2.8V(相对于Li)(形成操作,第二次循环)。
[0215] 各锂电池在形成操作的第二次循环之后,以0.5C倍率的恒定电流,在25℃下充电,直到电压达到4.30V(相对于Li),并且然后,在保持4.30V的恒定电压的同时,以0.05C倍率的电流切断充电过程。随后,各锂电池以1.0C倍率的恒定电流放电,直到电压达到2.75V(相对于Li),并且重复该充电和放电循环250次。
[0216] 在充电和放电的所有循环中,在充电/放电的每次循环结束时存在10分钟的静置时间段。
[0217] 一部分充电和放电实验结果显示在下面表3和图5中。使用下面等式3定义在第250次循环时的容量保持率:
[0218] 等式3
[0219] 容量保持率=[在第250次循环时的放电容量/在第一次循环时的放电容量]x100
[0220] 表3
[0221]
[0222] 如表3和图5中显示,包括根据本公开的实施方式的添加剂的实施例1-1的锂电池,相比不包括这种添加剂的比较例1-1的锂电池,展现了在室温下明显增强的放电容量和寿
命特性。
[0223] 评估例4:在4.30V和高温(45℃)下充电和放电特性的评估
[0224] 使用与评估例3中使用的相同方法评估实施例1-1和比较例1-1的锂电池的充电和放电特性,不同之处是充电和放电温度改变至45℃。而且,充电和放电循环的数量改变为
200次循环。
[0225] 一部分充电和放电实验结果显示在下面表4和图6中。使用下面等式4定义在第200次循环时的容量保持率:
[0226] 等式4
[0227] 容量保持率=[在第200次循环时的放电容量/在第一次循环时的放电容量]x100
[0228] 表4
[0229]
[0230] 如表4和图6中显示,包括根据本公开的实施方式的添加剂的实施例1-1的锂电池,相比不包括这种添加剂的比较例1-1的锂电池,展现了在高温下明显增强的放电容量和寿
命特性。
[0231] 评估例5:高温(60℃)稳定性评估
[0232] 实施例1-1至3-1和比较例1-1的锂电池如下进行充电和放电的第一次循环。各锂电池以0.5C倍率的恒定电流,在25℃下充电,直到电压达到4.3V,并且然后,在保持4.3V的恒定电压的同时,各锂电池充电,直到电流达到0.05C,并且然后,以0.5C倍率的恒定电流放电,直到电压达到2.8V。
[0233] 各锂电池如下进行充电和放电的第二次循环。各锂电池以0.5C倍率的恒定电流充电,直到电压达到4.3V,并且然后,在保持4.3V的恒定电压的同时,各锂电池充电,直到电流达到0.05C,并且然后,以0.2C倍率的恒定电流放电,直到电压达到2.8V。
[0234] 各锂电池如下进行充电和放电的第三次循环。各锂电池以0.5C倍率的恒定电流充电,直到电压达到4.3V,并且然后,在保持4.3V的恒定电压的同时,各锂电池充电,直到电流达到0.05C,并且然后,以0.2C倍率的恒定电流放电,直到电压达到2.80V。在第3次循环时的放电容量视为标准容量。
[0235] 各锂电池如下进行充电和放电的第4次循环。各锂电池以0.5C倍率充电,直到电压达到4.30V,并且然后,在保持4.30V的恒定电压的同时,各锂电池充电,直到电流达到
0.05C,充电的电池储存在60℃的烘箱中10天和30天,并且然后,从烘箱中取出电池,并且然后,以0.1C倍率放电,直到电压达到2.80V。
[0236] 一部分充电和放电评估结果显示在下面表5中。使用下面等式5定义高温储存之后的容量保持率:
[0237] 等式5
[0238] 高温储存之后的容量保持率[%]=[高温下在第4次循环时的放电容量/标准容量]x100(本文中,标准容量为在第3次循环时的放电容量)
[0239] 表5
[0240] 在10天储存之后的容量保持率[%] 在30天储存之后的容量保持率[%]
实施例3-1 91 87
比较例1-1 90 86
[0241] 如表5中显示,包括根据本公开的实施方式的有机电解质溶液的实施例3-1的锂电池,相比不包括本发明的有机电解质溶液的比较例1-1的锂电池,展现了明显增强的高温稳定性。
[0242] 评估例6:高温(60℃)储存之后的直流内
电阻(DC-IR)评估
[0243] 使用下述方法在室温下(25℃),测量实施例1-1至3-1和比较例1-1的各锂电池,放置在60℃烘箱之前,在60℃的烘箱中储存10天之后和在60℃的烘箱中储存30天之后的DC-
IR。
[0244] 各锂电池如下进行充电和放电的第一次循环。各锂电池以0.5C的电流充电,直到电压达到50%SOC(充电状态),以0.02C切断充电过程,并且然后,使各锂电池静置10分钟。
随后,各锂电池进行下述过程:以0.5C的恒定电流放电30秒,随后静置30秒,并且以0.5C的恒定电流充电30秒,随后静置10分钟;以1.0C的恒定电流放电30分钟,随后静置30秒,并且以0.5C的恒定电流充电1分钟,随后静置10分钟;以2.0C的恒定电流放电30秒,随后静置30秒,并且以0.5C的恒定电流充电2分钟,随后静置10分钟;以3.0C的恒定电流放电30秒,随后静置30秒,并且以0.5C的恒定电流充电2分钟,随后静置10分钟。
[0245] 在各C倍率下,30秒的平均电压下降值为直流电压值。
[0246] 由测量的初始直流内电阻和高温储存之后的直流内电阻计算的一部分直流内电阻增长显示在下面表6中。直流内电阻增长由下面等式6表示:
[0247] 等式6
[0248] 直流内电阻增长[%]=[高温储存之后的直流内电阻/初始直流内电阻]x100
[0249] 表6
[0250]
[0251] 如表6中显示,包括根据本公开的实施方式的有机电解质溶液的实施例3-1的锂电池,相比不包括有机电解质溶液的比较例1-1的锂电池,展现了高温储存之后直流内电阻增长的下降。
[0252] 锂电池的制造(参照例B1至B4、实施例B1至B7和比较例B1至B3)
[0253] 参照例B1:人造石墨:天然石墨=1:0+SEI-1316 1wt%
[0254] 阳极的制造
[0255] 将98wt%的人造石墨(由ShanShan Co.,Ltd.制造的AG-1)、1.0wt%的作为粘合剂的SBR(由瑞翁(Zeon)制造)和1.0wt%的CMC(由日本A&L(NIPPON A&L)制造)混合在一起,将
混合物添加至蒸馏水,并且使用机械搅拌器搅拌所得溶液60分钟,以制备阳极活性物质料
浆。使用刮刀,将阳极活性物质料浆涂覆在厚度为10μm的Cu集电器上至厚度为约60μm,并且使集电器在热风干燥器中在100℃下干燥0.5小时,随后在真空中,120℃下,进一步干燥4小时,然后辊压,从而完成阳极板的制造。
[0256] 阴极的制造
[0257] 将97.45wt%的Li1.02Ni0.60Co0.20Mn0.20O2、0.5wt%的粉末型人造石墨(由特密高(Timcal)制造的SFG6)作为导电材料、0.7wt%的炭黑(由ECP制造的科琴黑)、0.25wt%的改性的丙烯腈橡胶(由瑞翁公司(Zeon Corporation)制造的BM-720H)、0.9wt%的PVDF(由索尔维(Solvay)制造的S6020)和0.2wt%的PVDF(由索尔维(Solvay)制造的S5130)混合在一
起,将混合物添加至作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮中,并且使用机械搅拌器搅拌所得溶液
30分钟,以制备阴极活性物质料浆。使用刮刀,将阴极活性物质料浆涂覆在厚度为20μm的Al集电器上至厚度为约60μm,并且使集电器在热风干燥器中在100℃下干燥0.5小时,随后在真空中,120℃下,进一步干燥4小时,然后辊压,从而完成阴极板的制造。
[0258] 使用厚度为14μm、阴极侧涂有陶瓷的聚乙烯隔板和根据实施例1制备的有机电解质溶液来完成锂电池的制造。
[0259] 实施例B1:人造石墨:天然石墨=1:1+SEI-1316 1wt%
[0260] 除了使用重量比为1:1的人造石墨(由ShanShan Co.,Ltd.制造的AG-1)和天然石墨(由天津市贝特瑞新能源科技有限公司(Tianjin BTR New Energy Technology Co.,
Ltd.)制造的C-SNG)的混合物作为阳极活性物质之外,以与参照例B1相同的方式制造锂电
池。
[0261] 实施例B2:人造石墨:天然石墨=2:1+SEI-1316 1wt%
[0262] 除了使用重量比为2:1的人造石墨(由ShanShan Co.,Ltd.制造的AG-1)和天然石墨(由天津市贝特瑞新能源科技有限公司(Tianjin BTR New Energy Technology Co.,
Ltd.)制造的C-SNG)的混合物作为阳极活性物质之外,以与参照例B1相同的方式制造锂电
池。
[0263] 实施例B3:人造石墨:天然石墨=3:1+SEI-1316 0.5wt%
[0264] 除了使用重量比为3:1的人造石墨(由ShanShan Co.,Ltd.制造的AG-1)和天然石墨(由天津市贝特瑞新能源科技有限公司(Tianjin BTR New Energy Technology Co.,
Ltd.)制造的C-SNG)的混合物作为阳极活性物质,以及使用根据实施例3制备的有机电解质
溶液作为电解液之外,以与参照例B1相同的方式制造锂电池。
[0265] 实施例B4:人造石墨:天然石墨=3:1+SEI-1316 0.7wt%
[0266] 除了使用重量比为3:1的人造石墨(由ShanShan Co.,Ltd.制造的AG-1)和天然石墨(由天津市贝特瑞新能源科技有限公司(Tianjin BTR New Energy Technology Co.,
Ltd.)制造的C-SNG)的混合物作为阳极活性物质,以及使用根据实施例6制备的有机电解质
溶液作为电解液之外,以与参照例B1相同的方式制造锂电池。
[0267] 实施例B5:人造石墨:天然石墨=3:1+SEI-1316 1wt%
[0268] 除了使用重量比为3:1的人造石墨(由ShanShan Co.,Ltd.制造的AG-1)和天然石墨(由天津市贝特瑞新能源科技有限公司(Tianjin BTR New Energy Technology Co.,
Ltd.)制造的C-SNG)的混合物作为阳极活性物质之外,以与参照例B1相同的方式制造锂电
池。
[0269] 实施例B6:人造石墨:天然石墨=3:1+SEI-1316 3wt%
[0270] 除了使用重量比为3:1的人造石墨(由ShanShan Co.,Ltd.制造的AG-1)和天然石墨(由天津市贝特瑞新能源科技有限公司(Tianjin BTR New Energy Technology Co.,
Ltd.)制造的C-SNG)的混合物作为阳极活性物质,以及使用根据实施例9制备的有机电解质
溶液作为电解液之外,以与参照例B1相同的方式制造锂电池。
[0271] 实施例B7:人造石墨:天然石墨=3:1+SEI-1316 5wt%
[0272] 除了使用重量比为3:1的人造石墨(由ShanShan Co.,Ltd.制造的AG-1)和天然石墨(由天津市贝特瑞新能源科技有限公司(Tianjin BTR New Energy Technology Co.,
Ltd.)制造的C-SNG)的混合物作为阳极活性物质,以及使用根据实施例10制备的有机电解
质溶液作为电解液之外,以与参照例B1相同的方式制造锂电池。
[0273] 参照例B2:人造石墨:天然石墨=0:1+SEI-1316 1wt%
[0274] 除了仅使用天然石墨(由天津市贝特瑞新能源科技有限公司(Tianjin BTR New Energy Technology Co.,Ltd.)制造的C-SNG)作为阳极活性物质代替人造石墨(由
ShanShan Co.,Ltd.制造的AG-1)之外,以与参照例B1相同的方式制造锂电池。
[0275] 参照例B3:人造石墨:天然石墨=3:1+SEI-1316 0.2wt%
[0276] 除了使用重量比为3:1的人造石墨(由ShanShan Co.,Ltd.制造的AG-1)和天然石墨(由天津市贝特瑞新能源科技有限公司(Tianjin BTR New Energy Technology Co.,
Ltd.)制造的C-SNG)的混合物作为阳极活性物质,以及使用根据实施例4制备的有机电解质
溶液作为电解液之外,以与参照例B1相同的方式制造锂电池。
[0277] 参照例B4:人造石墨:天然石墨=4:1+SEI-1316 1wt%
[0278] 除了使用重量比为4:1的人造石墨(由ShanShan Co.,Ltd.制造的AG-1)和天然石墨(由天津市贝特瑞新能源科技有限公司(Tianjin BTR New Energy Technology Co.,
Ltd.)制造的C-SNG)的混合物作为阳极活性物质之外,以与参照例B1相同的方式制造锂电
池。
[0279] 比较例B1:人造石墨:天然石墨=1:1+SEI-1316 0wt%
[0280] 除了使用重量比为1:1的人造石墨(由ShanShan Co.,Ltd.制造的AG-1)和天然石墨(由天津市贝特瑞新能源科技有限公司(Tianjin BTR New Energy Technology Co.,
Ltd.)制造的C-SNG)的混合物作为阳极活性物质,以及使用根据比较例1制备的有机电解质
溶液作为电解液之外,以与参照例B1相同的方式制造锂电池。
[0281] 比较例B2:人造石墨:天然石墨=2:1+SEI-1316 0wt%
[0282] 除了使用重量比为2:1的人造石墨(由ShanShan Co.,Ltd.制造的AG-1)和天然石墨(由天津市贝特瑞新能源科技有限公司(Tianjin BTR New Energy Technology Co.,
Ltd.)制造的C-SNG)的混合物作为阳极活性物质,以及使用比较例1的有机电解质溶液作为
电解液之外,以与参照例B1相同的方式制造锂电池。
[0283] 比较例B3:人造石墨:天然石墨=3:1+SEI-1316 0wt%
[0284] 除了使用重量比为3:1的人造石墨(由ShanShan Co.,Ltd.制造的AG-1)和天然石墨(由天津市贝特瑞新能源科技有限公司(Tianjin BTR New Energy Technology Co.,
Ltd.)制造的C-SNG)的混合物作为阳极活性物质,以及使用比较例1的有机电解质溶液作为
电解液之外,以与参照例B1相同的方式制造锂电池。
[0285] 评估例B1:在4.25V和高温(45℃)下充电和放电特性的评估
[0286] 评估根据实施例B1至B7、参照例B1至B4和比较例B1至B3制造的锂电池的高温充电和放电特性。
[0287] 一部分充电和放电实验结果显示在下面表B1中。使用下面等式7定义在第200次循环时的容量保持率:
[0288] 等式7
[0289] 容量保持率=[在第200次循环时的放电容量/在第一次循环时的放电容量]x100
[0290] 在表B1中,颗粒密度是指在2吨的压力下压制人造石墨、天然石墨或其混合物之后测得的密度。
[0291] 表B1
[0292]
[0293]
[0294] 如表B1所示,包含本公开的添加剂的实施例B1至B7的锂电池,与不含这种添加剂的比较例B1至B3的锂电池相比,在高温下表现出显著增强的寿命特性。
[0295] 此外,包含特定量范围内的人造石墨和天然石墨的实施例B1至B7的锂电池提供了类似于仅包含人造石墨的参照例B1的锂电池的寿命特性。
[0296] 评估例B2:高温(60℃)储存后的直流内电阻(DC-IR)评价
[0297] 将实施例B1至B7、参照例B1至B3和比较例B1至B3的锂电池在高温下储存,然后使用与评估例6中使用的相同的方法测量每个电池的DC-IR。
[0298] 由测量的初始DC-IR和高温储存后测量的DC-IR计算的一部分DC-IR增长显示在下表B2中。DC-IR增长由下面的等式6表示:
[0299] 等式6
[0300] 直流内电阻增长[%]=[高温储存后的直流内电阻/初始直流内电阻]×100
[0301] 表B2
[0302]
[0303]
[0304] 如表B2所示,包含本公开的添加剂的实施例B1至B7的锂电池表现出比不含这种添加剂的比较例B1至B3的锂电池更低的DC-IR增长。
[0305] 另外,包含特定量范围内的天然石墨的实施例B1至B7的每个锂电池都提供了类似于仅包含人造石墨的参照例B1的锂电池的DC-IR增长。
[0306] 通过总结和回顾,当锂电池在高操作电压下操作时,对于锂高度活性的水性电解质溶液可能不适于用在这种锂电池中。锂电池一般使用有机电解质溶液。通过将锂盐溶于
有机溶剂而制备有机电解质溶液。可使用在高电压下具有稳定性、高离子传导性、高
介电常数和低
粘度的有机溶剂。
[0307] 当锂电池使用普通的包括碳酸酯类的极性非水性溶剂的有机电解质溶液时,在初次充电期间会发生其中由于阳极/阴极和有机电解质溶液之间的副反应导致过度使用电荷
的不可逆的反应。由于这种不可逆的反应,可在阳极的表面形成
钝化层,比如固体电解质界面(SEI)层。另外,在阴极的表面形成保护层。
[0308] 就此而言,使用现有的有机电解质溶液形成的SEI层和/或保护层可能容易降解。例如,这种SEI层和/或保护层可在高温下展现下降的稳定性。
[0309] 所以,期望能够形成具有改善的高温稳定性的SEI层和/或保护层的有机电解质溶液。
[0310] 实施方式提供一种锂电池,其包括:包括天然石墨;和有机电解质溶液阳极,有机电解质溶液包括新型基于双环硫酸酯的添加剂。根据实施方式的锂电池表现出增强的高温特性和寿命特性。
[0311] 本文已经公开了示例性实施方式,并且尽管采用了具体的术语,但是仅仅以一般和描述性意思使用和解释它们而不是为了限制的目的。在一些情况下,如在本申请提交时
对本领域的普通技术人员显而易见的,结合具体的实施方式描述的特征、特点和/或要素可单独使用或者与结合其他实施方式描述的特征、特点和/或要素组合,除非以其他方式具体指出。因此,本领域技术人员将理解,在不背离下述
权利要求阐释的精神和范围的情况下,可进行形式和细节上的各种改变。