一种锂离子电池制造技术

为克服现有技术中锂离子电池高电压下高温存储和循环性能差的问题，本发明专利技术提供了一种锂离子电池，包括正极、负极和电解液，所述正极包括正极活性物质层，所述正极活性物质层包括正极活性材料和补锂添加剂，所述电解液包括溶剂、锂盐和磺酸锂类化合物，所述溶剂包括硅代溶剂，所述硅代溶剂结构如下所示：其中，R1和R2各自独立地选自碳原子数为1

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池因具有高能量密度、快充快放性能及自放电小等优势，被广泛应用于电子产品以及新能源汽车；作为新能源领域的重要组成部分，锂电产业发展迅速，如今对锂离子电池容量和性能要求不断提升，锂离子电池的性能受多种因素影响，其中能量密度和循环性能是两个尤为关键的指标；目前的锂离子电池难以承受高充电电压，高电压下锂离子电池的高温存储和循环性能变差，易在高电位下与电解液发生副反应造成电极界面阻抗增大，恶化电池倍率性能。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中锂离子电池高电压下高温存储和循环性能差的问题，提供一种锂离子电池。
[0004]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
[0005]本专利技术提供一种锂离子电池，包括正极、负极和电解液，所述正极包括正极活性物质层，所述正极活性物质层包括正极活性材料和补锂添加剂，所述电解液包括溶剂、锂盐和磺酸锂类化合物，所述溶剂包括硅代溶剂，所述硅代溶剂结构如下所示：
[0006][0007]其中，R1和R2各自独立地选自碳原子数为1
‑
5的烷基、硅烷或硅氧烷，R1和R2中至少有一个为含1
‑
5个碳原子的硅烷或硅氧烷；
[0008]所述磺酸锂类化合物结构通式如下所示：
[0009][0010]其中R选自1
‑
4个碳原子的烃基；
[0011]所述补锂添加剂选自Li
x
M
y
O
z
，其中1≤x≤6，1≤y≤6，2≤z≤12，M为Ni、Co、Fe、Cu、Al、Mn、Ti、P、Si、C中的一种或多种。
[0012]可选的，所述硅代溶剂包括如下化合物中的一种或多种：
[0013][0014]其中，硅代溶剂占所述溶剂总质量的3～15wt％。
[0015]可选的，所述磺酸锂类化合物包括如下化合物中的一种或多种：
[0016]甲基异氰酸酯基磺酸锂、乙基异氰酸酯基磺酸锂、异丙基氰酸酯基磺酸锂。
[0017]可选的，所述补锂添加剂包括如下化合物中的一种或多种：
[0018]Li2NiO2、Li5FeO4、Li2O、Li2MnO3、Li6CoO4、Li6MnO4、Li5ReO6。
[0019]可选的，以所述电解液总质量为100％计，所述磺酸锂类化合物的质量百分含量为0.01～10％，所述硅代溶剂质量百分含量为3～15％。
[0020]可选的，以所述正极的总质量为100％计，所述补锂添加剂的质量百分含量为0.01～10％。
[0021]可选的，还包括成膜添加剂，以所述电解液总质量为100％计，所述成膜添加剂的质量百分含量为3～15％。
[0022]可选的，所述成膜添加剂为碳酸亚乙烯基酯及其衍生物、卤素取代的环状碳酸酯、螯合原硼酸酯和螯合正磷酸酯中的一种或多种。
[0023]可选的，所述锂盐选自有机电解质盐和无机电解质盐中的一种或多种，所述锂盐包括LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiTaF6、LiAlCl4、Li2B
10
Cl
10
、Li2B
10
F
10
、LiClO4、LiCF3SO
3 LiB(C2O4)2、LiB(O2CCH2CO2)2、LiB(O2CCF2CO2)2、LiB(C2O4)(O2CCH2CO2)、LiB(C2O4)(O2CCF2CO2)、LiP(C2O4)3和LiP(O2CCF2CO2)3中的一种或多种。
[0024]可选的，所述正极活性材料占正极活性物质层质量比的80～99％，所述正极活性材料包括磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、钴酸锂和LiNi
x
Co
y
Mn
z
O2(x+y+z＝1，x≥y)中的一种或多种。
[0025]本专利技术提供的锂离子电池，所述正极活性物质层添加的补锂添加剂可在首次充电时提供锂源，补偿SEI膜所消耗的锂；随着补锂添加剂添加量的增加，电池的首次效率增加，但补锂添加剂脱锂后结构不稳定，易在高电位下与电解液发生副反应造成电极界面阻抗增大恶化电池倍率性能，由于所述磺酸锂类化合物具有良好成膜性能，促进电解液在负极上形成具有高导电性和强机械性能的SEI膜，可有效改善补锂添加剂造成的电极界面阻抗增大等副反应，同时提升电池的倍率性能和循环性能；硅代溶剂中Si
‑
O键能够耐受更高的温度，热稳定性好，提升了电池的抗热冲击能力和高温存储性能；另外，硅代溶剂可以降低溶剂的粘度，因此在与补锂添加剂联用时，可以提高锂离子在溶剂中的穿梭能力，有效提升电池的低温倍率性能；所述磺酸锂类化合物、补锂添加剂以及硅代溶剂三者联用，协同提升电池高温循环性能和倍率性能，尤其适用于硅碳、硅氧等为负极材料的电池。
具体实施方式
[0026]为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术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专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0027]本专利技术提供一种锂离子电池，包括正极、负极和电解液，所述正极包括正极活性物质层，所述正极活性物质层包括正极活性材料和补锂添加剂，所述电解液包括溶剂、锂盐和磺酸锂类化合物，所述溶剂包括硅代溶剂，所述硅代溶剂结构如下所示：
[0028][0029]其中，R1和R2各自独立地选自碳原子数为1
‑
5的烷基、硅烷或硅氧烷，R1和R2中至少有一个为含1
‑
5个碳原子的硅烷或硅氧烷；
[0030]所述磺酸锂类化合物结构通式如下所示：
[0031][0032]其中R选自1
‑
4个碳原子的烃基；
[0033]所述补锂添加剂选自Li
x
M
y
O
z
，其中1≤x≤6，1≤y≤6，2≤z≤12，M为Ni、Co、Fe、Cu、Al、Mn、Ti、P、Si、C中的一种或多种。
[0034]所述磺酸锂类化合物中的磺酸锂基团具有良好成膜性能，促进电解液在负极形成高导电和强机械性能的SEI膜，缓解硅碳、硅氧等负极材料循环过程中因体积膨胀造成的SEI膜破碎，同时提升电池的低温倍率性能。磺酸锂类化合物中的异氰酸酯基团与电解液中微量水以及电池表面的活泼氢作用，减少由活泼氢导致的锂盐分解；磺酸锂基团和异氰酸酯基团有机结合，共同提升电池的循环性能和倍率性能。
[0035]在一些实施例中，所述溶剂还包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯和四氢呋喃中的一种或多种。
[0036]在一些实施例中，所述硅代溶剂包括如下化合物中的一种或多种：
[0037][0038]其中，硅代溶剂占所述溶剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极、负极和电解液，所述正极包括正极活性物质层，所述正极活性物质层包括正极活性材料和补锂添加剂，所述电解液包括溶剂、锂盐和磺酸锂类化合物，所述溶剂包括硅代溶剂，所述硅代溶剂结构如下所示：其中，R1和R2各自独立地选自碳原子数为1
‑
5的烷基、硅烷或硅氧烷，R1和R2中至少有一个为含1
‑
5个碳原子的硅烷或硅氧烷；所述磺酸锂类化合物结构通式如下所示：其中R选自1
‑
4个碳原子的烃基；所述补锂添加剂选自Li
x
M
y
O
z
，其中1≤x≤6，1≤y≤6，2≤z≤12，M为Ni、Co、Fe、Cu、Al、Mn、Ti、P、Si、C中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的一种电解液，其特征在于，所述硅代溶剂包括如下化合物中的一种或多种：其中，硅代溶剂占所述溶剂总质量的3～15wt％。3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述磺酸锂类化合物包括如下化合物中的一种或多种：甲基异氰酸酯基磺酸锂、乙基异氰酸酯基磺酸锂、异丙基氰酸酯基磺酸锂。4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述补锂添加剂包括如下化合物中的一种或多种：Li2NiO2、Li5FeO4、Li2O、Li2MnO3、Li6CoO4、Li6MnO4、Li5ReO6。5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于，以所述电解液总质量为100％计，所述磺酸锂类化合物的质量百分含量为0.01～10％，所述硅代溶剂质量百分含量为3...

【专利技术属性】
技术研发人员：段凯嘉，李枫，张昌明，邓卫龙，胡大林，
申请(专利权)人：广东省豪鹏新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：