锂离子电池制造技术

本申请提供一种锂离子电池。所述锂离子电池包括包含正极活性材料的正极片，包含负极活性材料的负极片以及电解液。所述正极活性材料包括内核以及包覆层。所述包覆层包覆在所述内核的表面且所述包覆层中含有硼元素。所述电解液包括锂盐、非水有机溶剂以及电解液添加剂。所述电解液添加剂包括有机钛化合物。本申请的锂离子电池正极活性材料的包覆层中含有硼元素，且电解液中含有有机钛化合物，在两者的共同作用下锂离子电池具有较好的高温循环性能和高温存储性能。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池
本申请涉及电池领域，尤其涉及一种锂离子电池。
技术介绍
近年来，锂离子电池在EV、HEV、储能设备等领域已展现了良好的应用前景，成为领域内的宠儿。随着电子产品市场需求的扩大以及动力、储能设备的发展，人们对锂离子电池的能量密度的要求也不断提高，因此，开发具有高能量密度的锂离子电池成为当务之急。开发更高电压或更高放电比容量的锂离子电池正极活性材料是近年来研究的热点。然而当锂离子电池的电压进一步升高或放电比容量进一步提高时，正极活性材料本身的稳定性成为非常关键的问题，同时正极活性材料与电解液的副反应也会进一步加剧，随之锂离子电池的电化学性能出现严重恶化。为了提高锂离子电池在高电压或高放电比容量下的电化学性能，越来越多的研究人员致力于对正极活性材料的改性研究，目前动力锂离子电池使用的正极活性材料主要有磷酸铁锂、三元材料(NCM/NCA)。三元锂镍钴锰(NCM)材料由于具备容量高(可高达250mAh/g，为理论容量的91％)、安全好、价格低廉等优点而得到了研究者广泛的关注。然而，对于动力锂离子电池而言，高温存储下不胀气，且具有较长的循环使用寿命是其关键指标，三元锂镍钴锰(NCM)材料无法兼顾高温存储性能和循环性能是限制其在动力锂离子电池领域应用的瓶颈。目前对于三元锂镍钴锰(NCM)材料的改性手段主要有体相掺杂和表面包覆两种手段，包括选用一些过渡金属氧化物或非过渡金属氧化物对正极活性材料进行掺杂以及在正极活性材料表面包覆一层惰性金属氧化物等。但对正极活性材料前躯体包覆时往往存在活性位点包覆不完全的情况，依然无法阻止正极活性材料容量的较快衰减。因此，亟需提供一种技术手段，使得正极活性材料在长期循环过程中能够保持稳定，以改善锂离子电池的高温存储和循环寿命等性能。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
中存在的问题，本申请的目的在于提供一种锂离子电池，所述锂离子电池正极活性材料的包覆层中含有硼元素，且电解液中含有有机钛化合物，在两者的共同作用下锂离子电池具有较好的高温循环性能和高温存储性能。为了达到上述目的，本申请提供了一种锂离子电池，其包括包含正极活性材料的正极片，包含负极活性材料的负极片以及电解液。所述正极活性材料包括内核以及包覆层。所述包覆层包覆在所述内核的表面且所述包覆层中含有硼元素。所述电解液包括锂盐、非水有机溶剂以及电解液添加剂。所述电解液添加剂包括有机钛化合物，所述有机钛化合物选自式1、式2、式3、式4、式5所示的化合物中的一种或几种；其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R11、R12、R13、R14各自独立地选自取代或未取代的C1～C12的烷基、取代或未取代的C1～C12的羟基烷基、取代或未取代的C2～C12的烯基、取代或未取代的C2～C12的炔基、取代或未取代的C1～C12的磺酰基、金属离子中的一种，R8、R9、R10各自独立地选自取代或未取代的C1～C12的烷基、取代或未取代的C2～C12的烯基、取代或未取代的C2～C12的炔基、卤素中的一种，R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28各自独立地选自取代或未取代的C1～C6的烷基、取代或未取代的C1～C6的磺酰基中的一种。相对于现有技术，本申请的有益效果为：本申请的锂离子电池正极活性材料的包覆层中含有硼元素，且电解液中含有有机钛化合物，在两者的共同作用下锂离子电池具有较好的高温循环性能和高温存储性能。具体实施方式下面详细说明根据本申请的锂离子电池。首先说明根据本申请第一方面的锂离子电池。根据本申请第一方面所述的锂离子电池包括包含正极活性材料的正极片、包含负极活性材料的负极片以及电解液。所述正极活性材料包括内核以及包覆层。所述包覆层包覆在所述内核的表面且所述包覆层中含有硼元素。所述电解液包括锂盐、非水有机溶剂以及电解液添加剂。所述电解液添加剂包括有机钛化合物。所述有机钛化合物选自式1、式2、式3、式4、式5所示的化合物中的一种或几种。其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R11、R12、R13、R14各自独立地选自取代或未取代的C1～C12的烷基、取代或未取代的C1～C12的羟基烷基、取代或未取代的C2～C12的烯基、取代或未取代的C2～C12的炔基、取代或未取代的C1～C12的磺酰基、金属离子中的一种，R8、R9、R10各自独立地选自取代或未取代的C1～C12的烷基、取代或未取代的C2～C12的烯基、取代或未取代的C2～C12的炔基、卤素中的一种，R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28各自独立地选自取代或未取代的C1～C6的烷基、取代或未取代的C1～C6的磺酰基中的一种。在根据本申请第一方面所述的锂离子电池中，在正极活性材料中，一方面，正极活性材料包覆层中的硼元素具有良好的锂离子扩散能力，可以降低锂离子电池的DCR，改善锂离子电池的功率性能，同时还可以提高正极活性材料的首次效率，从而提高锂离子电池的容量，一定程度上改善锂离子电池的电化学性能，另一方面，包覆层中的硼元素还可以和正极活性材料内核中的过渡金属(例如镍钴锰等)通过电子络合相互作用，稳定正极活性材料的晶体结构，减少过渡金属溶出，从而可进一步提升锂离子电池的功率性能、高温循环性能和高温存储性能；对电解液而言，在加入的电解液添加剂有机钛化合物的结构中，与钛相连的均为富电子的氧或氮，当电压较高(大于3.8V)时易在正极表面发生电化学氧化，在正极表面发生均匀的电化学沉积，形成一层含钛膜层，均匀地覆盖在正极活性材料的活性位点，阻止电解液对正极活性材料的侵蚀，尤其是对包覆层的侵蚀，进一步减缓正极活性材料中的过渡金属溶出，防止正极活性材料的晶体结构塌陷，达到进一步改善锂离子电池的电化学性能的目的。因此本申请的锂离子电池在具有含硼元素包覆层的正极活性材料和含有有机钛化合物的电解液的联合作用下表现出较好的高温循环性能和高温存储性能。在根据本申请第一方面所述的锂离子电池中，取代基可选自卤素原子、氧原子中的一种或几种。在根据本申请第一方面所述的锂离子电池中，所述内核选自磷酸铁锂(LiFePO4)、锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物、锂镍钴铝氧化物以及上述氧化物添加其他过渡金属或非过渡金属得到的化合物中的一种或几种；优选地，所述内核选自钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)、磷酸铁锂(LiFePO4)、镍钴锰金属氧化物(NCM)中的一种或几种；进一步优选地，所述内核选自LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2中的一种或几种。在根据本申请第一方面所述的锂离子电池中，所述正极活性材料的内核分为大颗粒内核和小颗粒内核，其中，大颗粒内核的粒径D50为10μm～14μm，小颗粒内核的粒径D50为3μm～6μm，大颗粒内核和小颗粒内核搭配使用既可提升正极活性材料的压实密度也能增加电解液因毛细作用对正极片的浸润能力。在根据本申请第一方面所述的锂离子电池中，在所述正极活性材料的内核中，所述大颗粒内核与所述小颗粒内核的重量比为(5～9):(1～5)，在此范围内大颗粒内核和小颗粒内核配合可进一步提高正极活性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池，包括：包含正极活性材料的正极片；包含负极活性材料的负极片；以及电解液；其特征在于，所述正极活性材料包括：内核；以及包覆层，包覆在所述内核的表面且所述包覆层中含有硼元素；所述电解液包括：锂盐、非水有机溶剂以及电解液添加剂，所述电解液添加剂包括有机钛化合物，所述有机钛化合物选自式1、式2、式3、式4、式5所示的化合物中的一种或几种；

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池，包括：包含正极活性材料的正极片；包含负极活性材料的负极片；以及电解液；其特征在于，所述正极活性材料包括：内核；以及包覆层，包覆在所述内核的表面且所述包覆层中含有硼元素；所述电解液包括：锂盐、非水有机溶剂以及电解液添加剂，所述电解液添加剂包括有机钛化合物，所述有机钛化合物选自式1、式2、式3、式4、式5所示的化合物中的一种或几种；其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R11、R12、R13、R14各自独立地选自取代或未取代的C1～C12的烷基、取代或未取代的C1～C12的羟基烷基、取代或未取代的C2～C12的烯基、取代或未取代的C2～C12的炔基、取代或未取代的C1～C12的磺酰基、金属离子中的一种，R8、R9、R10各自独立地选自取代或未取代的C1～C12的烷基、取代或未取代的C2～C12的烯基、取代或未取代的C2～C12的炔基、卤素中的一种，R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28各自独立地选自取代或未取代的C1～C6的烷基、取代或未取代的C1～C6的磺酰基中的一种。2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，取代基选自卤素原子、氧原子中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述内核选自磷酸铁锂、锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物、锂镍钴铝氧化物以及上述氧化物添加其他过渡金属或非过渡金属得到的化合物中的一种或几种；优选地，所述内核选自LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4、镍钴锰金属氧化物中的一种或几种；进一步优选地，所述内核选自LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2中的一种或几种。4.根据权利要求3所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极活性材料的内核分为大颗粒内核和小颗粒内核，大颗粒内核的粒径为10μm～14μm，小颗粒内核的粒径为3μ...

【专利技术属性】
技术研发人员：湛英杰，颜剑，史松君，谢岚，刘文浩，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35