锂离子二次电池制造技术

本发明专利技术公开了一种锂离子二次电池，包括电芯和电解液，所述电芯的正极活性物质包括锂锰基正极活性材料；所述电解液包括溶剂、锂盐及添加剂，所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯；其中，所述电解液的重量与所述电芯中正极活性物质层的总重量的百分比q、所述电解液中所述碳酸亚乙烯酯的重量百分含量r、所述电芯中负极活性物质层的压实密度s及所述正极活性物质中锰元素的重量百分含量p之间满足0.05≤q·r·s/p≤6，其中，q、r及p的单位均为wt％，s的单位为g/cm

Lithium ion secondary battery

【技术实现步骤摘要】
锂离子二次电池
本专利技术属于电池
，尤其涉及一种锂离子二次电池。
技术介绍
锂离子二次电池能够提供稳定的电压和电流，具有高电压平台、高能量密度及宽广的温度使用范围，无记忆效应，并且环境友好、携带方便，已成为各类消费类电子产品、电动交通工具及机械设备的主流动力源。随着锂离子二次电池的应用越来越广泛，人们对锂离子二次电池的安全性能提出了更高的要求。其中正极活性物质对锂离子二次电池的安全性能具有重要影响，通过采用含有锰元素的正极活性材料，能够改善锂离子二次电池的安全性能，但是由于正极中的锰容易发生歧化反应，生成的Mn2+溶于电解液中，并迁移到负极界面，与负极中的锂发生离子交换，占据负极嵌锂位置，且不易脱出，导致负极储锂能力降低，而且离子交换脱出的锂离子将不能再参与正负极之间的脱嵌，从而造成容量损失，导致锂离子二次电池的循环性能及存储性能变差，而在高温(40℃以上)下的影响更为严重。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种锂离子二次电池，旨在使锂离子二次电池同时兼顾较高的安全性能、循环性能及存储性能。本专利技术实施例第一方面提供一种锂离子二次电池，锂离子二次电池包括电芯和电解液，电芯的正极活性物质包括锂锰基正极活性材料，电解液包括溶剂、锂盐及添加剂，添加剂包括碳酸亚乙烯酯；其中，电解液的重量与电芯中正极活性物质层的总重量的百分比q、电解液中碳酸亚乙烯酯的重量百分含量r、电芯中负极活性物质层的压实密度s及正极活性物质中锰元素的重量百分含量p之间满足式(1)，式(1)中，q、r及p的单位均为wt％，s的单位为g/cm3。本专利技术实施例提供的锂离子二次电池，由于正极极片采用锂锰基正极活性材料作为正极活性物质，该种正极活性物质具有更好的结构稳定性，能够承受更剧烈的结构破坏力，减少材料结构破坏带来的热失控，并且该种正极活性物质表面电解液氧化作用更低，能够减少电解液在正极活性物质表面的副反应，抑制产气、减少产热量，从而有效改善锂离子二次电池的安全性能；同时电解液中含有添加剂碳酸亚乙烯酯，并且使锂离子二次电池中电芯及电解液之间满足关系式(1)，能够在负极界面生成结构和组成更优化且更稳定的致密性界面膜，明显减少Mn2+与负极中锂的离子交换作用，抑制锰对负极的破坏，提高负极的稳定性，并保证较低的负极界面阻抗及合适的电解液粘度，从而能够提高锂离子二次电池循环和存储过程中的容量保持率，使得锂离子二次电池具有较高的循环性能及存储性能，其在高温下也能够具有较高的安全性能、循环性能及存储性能。具体实施方式为了使本专利技术的专利技术目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本专利技术，并非为了限定本专利技术。为了简便，本文仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，尽管未明确记载，但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。在本文的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“以上”、“以下”为包含本数，“一种或多种”中的“多种”的含义是两种以上，“一个或多个”中的“多个”的含义是两个以上。本专利技术的上述
技术实现思路
并不意欲描述本专利技术中的每个公开的实施方式或每种实现方式。如下描述更具体地举例说明示例性实施方式。在整篇申请中的多处，通过一系列实施例提供了指导，这些实施例可以以各种组合形式使用。在各个实例中，列举仅作为代表性组，不应解释为穷举。本专利技术实施例提供一种锂离子二次电池，包括电芯和电解液。其中，电芯包括一个或多个正极极片、一个或多个负极极片和位于正极极片和负极极片之间的隔离膜。正极极片包括正极集流体以及设置于正极集流体至少一个表面上的正极活性物质层。作为一个示例，正极集流体在自身厚度方向上包括相对的两个表面，正极活性物质层层叠设置于正极集流体的两个表面中的任意一者或两者上。正极活性物质层中含有正极活性物质，在工作过程中能够进行锂离子的可逆脱嵌/入嵌；正极集流体汇集和传导电流。负极极片包括负极集流体以及设置于负极集流体至少一个表面上的负极活性物质层。作为一个示例，负极集流体在自身厚度方向上包括相对的两个表面，负极活性物质层层叠设置于负极集流体的两个表面中的任意一者或两者上。负极活性物质层中含有负极活性物质，在工作过程中能够进行锂离子的可逆脱嵌/入嵌；负极集流体汇集和传导电流。电解液包括溶剂、锂盐及添加剂，在电池正、负两极之间起传输锂离子的作用。正极极片和负极极片交替层叠设置，并在正极极片与负极极片之间设置隔离膜以起到隔离正极极片和负极极片的作用，得到电芯，也可以是经卷绕后得到电芯；将电芯置于外壳中，注入电解液，使电解液充分浸润于正极活性物质层、负极活性物质层和隔离膜的孔隙中，并封口，得到锂离子二次电池。进一步地，正极活性物质为锂锰基正极活性材料，电解液的添加剂包括碳酸亚乙烯酯(VC)，并且，电芯及电解液之间满足式(1)，式(1)中，q为电解液的重量与电芯中正极活性物质层的总重量的百分比，单位为wt％；r为电解液中碳酸亚乙烯酯的重量百分含量，单位为wt％；s为电芯中负极活性物质层的压实密度，单位为g/cm3；p为正极活性物质中锰元素的重量百分含量，单位为wt％。上述电芯中正极活性物质层的总重量指的是，电芯中所有正极极片上的正极活性物质层的重量之和。在本文中，式(1)的计算仅涉及数值的计算，举例来说，电解液的重量与电芯中正极活性物质层的总重量的百分比q为51wt％，电解液中碳酸亚乙烯酯的重量百分含量r为2.2wt％，电芯中负极活性物质层的压实密度s为1.6g/cm3，正极活性物质中锰元素的重量百分含量p为30wt％，则，本专利技术实施例的锂离子二次电池，采用锂锰基正极活性材料作为正极活性物质，锂锰基正极活性材料具有更好的结构稳定性，能够承受更剧烈的结构破坏力，减少材料结构破坏带来的热失控，并且锂锰基正极活性材料表面电解液氧化作用更低，能够减少电解液在正极活性物质表面的副反应，抑制产气、减少产热量，从而有效改善锂离子二次电池的安全性能；同时电解液中含有添加剂碳酸亚乙烯酯，并且锂离子二次电池中电芯及电解液之间满足关系式(1)，能够在负极界面生成结构和组成更优化且更稳定的致密性界面膜，明显减少Mn2+与负极中锂的离子交换作用，抑制锰对负极的破坏，提高负极的稳定性，并保证较低的负极界面阻抗及合适的电解液粘度，从而在保证锂离子二次电池较高的容量发挥和动力学性能的同时，提高锂离子二次电池循环和存储过程中的容量保持率，使得锂离子二次电池兼具较高的循环性能及存储性能。因此，本专利技术实施例的锂离子二次电池能够同时兼顾较高的安全性能、循环性能及存储性能，其兼具高温下较高的安全性能、循环性能及存储性能。优选地，电解液的重量与电芯中正极活性物质层的总重量的百分比q、电解液中碳酸亚乙烯酯的重量百分含量r、电芯中负极活性物质层的压实密度s及正极活性物质中锰元素的重量百分含量p之间满足式(2)，式(2)中，q、r及p的单位均为wt％，s的单位为g本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子二次电池，包括电芯和电解液，其特征在于：所述电芯的正极活性物质包括锂锰基正极活性材料；所述电解液包括溶剂、锂盐及添加剂，所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯；其中，所述电解液的重量与所述电芯中正极活性物质层的总重量的百分比q、所述电解液中所述碳酸亚乙烯酯的重量百分含量r、所述电芯中负极活性物质层的压实密度s及所述正极活性物质中锰元素的重量百分含量p之间满足式(1)，

【技术特征摘要】
1.一种锂离子二次电池，包括电芯和电解液，其特征在于：所述电芯的正极活性物质包括锂锰基正极活性材料；所述电解液包括溶剂、锂盐及添加剂，所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯；其中，所述电解液的重量与所述电芯中正极活性物质层的总重量的百分比q、所述电解液中所述碳酸亚乙烯酯的重量百分含量r、所述电芯中负极活性物质层的压实密度s及所述正极活性物质中锰元素的重量百分含量p之间满足式(1)，所述式(1)中，q、r及p的单位均为wt％，s的单位为g/cm3。2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于，所述电解液的重量与所述电芯中正极活性物质层的总重量的百分比q、所述电解液中所述碳酸亚乙烯酯的重量百分含量r、所述电芯中负极活性物质层的压实密度s及所述正极活性物质中锰元素的重量百分含量p之间满足式(2)，所述式(2)中，q、r及p的单位均为wt％，s的单位为g/cm3。3.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于，所述锂离子二次电池中，所述碳酸亚乙烯酯的分子个数与所述锰元素的原子个数之比为0.1:100～1.3:100。4.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于，所述电解液的重量与所述电芯中正极活性物质层的总重量的百分比q为20wt％～70wt％。5.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于，所述电解液中所述碳酸亚乙烯酯的重量百分含量r为0.01wt％～3.5wt％。6.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于，所述电芯中负极活性物质层的压实密度s为1.3g/cm3～1.65g/cm3；和/或，所述电芯中正极活性物质层的压实密度为3.0g/cm3～3.6g/cm3。7.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志强，韩昌隆，
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