一种高镍锂离子电池制造技术

为克服现有技术中的不饱和亚磷酸酯类化合物对高镍锂离子电池的高温储存和高温循环性能效果改善不够理想的问题，本发明专利技术提供一种高镍锂离子电池，包括正极活性材料，所述正极活性材料选自LiNi

【技术实现步骤摘要】
一种高镍锂离子电池
本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种锂离子电池，尤其是高镍锂离子电池。
技术介绍
目前消费类电子数码产品和新能源汽车的发展，电池的能量密度要求越来越高，使得商用锂离子电池难以满足要求。采用高电压正极材料和高能量密度正负极材料(如正极采用高镍材料，负极采用硅碳材料)是提升锂离子电池能量密度的有效途径。虽然采用这些正负极材料的电池已经商业化，但在高温储存或高温循环性能上还无法让人满意。本申请人提交的CN103107363A号中国专利公开了采用不饱和亚磷酸酯类化合物作为电解液添加剂，可以在一定程度上提高电池的高温存储性能和高温循环性能。但是当正极材料中镍含量较高时，一方面，Li+与Ni2+半径相似更易发生阳离子晶位混合，导致材料晶格结构破坏，另一方面，高镍材料在充电过程中Ni4+具有更高的催化活性。在长时间高温储存或高温循环过程中，正极金属离子的溶出会更加严重，当上述含不饱和亚磷酸酯类化合物的电解液用于高镍锂离子电池中时，由于高镍材料所带来的特殊性质，使含有不饱和亚磷酸酯类化合物的锂离子电池的高温储存或高温循环的改善效果不够理想。
技术实现思路
针对现有技术中的不饱和亚磷酸酯类化合物对高镍锂离子电池的高温储存和高温循环性能效果改善不够理想的问题，本专利技术提供了一种高镍锂离子电池。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：本专利技术提供了一种锂离子电池，包括正极、负极和非水电解液；所述正极包括正极活性材料，所述正极活性材料选自LiNixCoyL(1-x-y)O2中的至少一种，其中0.5≤x≤1，0≤y<0.5，L为Mn、Al、Sr、Mg、Ti、Ca、Zr、Zn、Si或Fe中的至少一种；所述非水电解液中添加有结构式一所示的不饱和亚磷酸酯类化合物：其中，R1为含有碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的炔基，R2为碳原子数为1-4的氟代烷基或氰基，R3为碳原子数为1-4的烷基、碳原子数为6-10的芳基、碳原子数为2-5的烯基、碳原子数为2-5的炔基、碳原子数为1-5的氟代烷基或氰基。本专利技术的专利技术人通过大量实验发现，不饱和亚磷酸酯化合物中的磷原子与高镍正极材料中的Ni有一定的作用力，降低了充电态正极材料的催化活性，但不饱和磷酸酯活性较高，在高镍电池的电解液中不能稳定存在而导致失效。而本专利技术提供的高镍锂离子电池中，在非水电解液中添加了结构式一所示的不饱和亚磷酸酯类化合物，其中R2含有的氟代烷基或氰基等具有较强的吸电子诱导效应，可以降低磷原子上电子密度而稳定存在，同时还能保持与Ni之间的作用力，降低高镍正极材料表面的催化活性，从而提升高镍正极材料在充放电循环中的界面稳定性，促进对电池高温循环和高温存储性能的改善效果。可选的，所述正极活性材料包括镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂中的一种或多种。可选的，所述镍钴锰酸锂选自LiNix’Coy’Mn1-x’-y’O2，其中，0.5≤x’<1，0.1≤y’≤0.3；所述镍钴铝酸锂选自LiNiz’ConAl1-z’-nO2，其中，0.5≤z<1，0.1≤n≤0.3。可选的，所述负极包括负极活性材料，所述负极活性材料选自石墨和含硅碳材料的一种或多种。可选的，所述锂离子电池还包括有隔膜，所述隔膜位于所述正极和所述负极之间。可选的，所述结构式一所示的不饱和亚磷酸酯类化合物选自如下化合物中的一种或多种：可选的，以所述非水电解液的总质量为100％计，所述结构式一所示的不饱和亚磷酸酯类化合物的质量百分含量为0.1％-5％。可选的，所述非水电解液中包括有溶剂，所述溶剂为环状碳酸酯和链状碳酸酯的混合物；所述环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯或碳酸丁烯酯中的一种或多种，所述链状碳酸酯包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯或碳酸甲丙酯中的一种或多种。可选的，所述非水电解液中包括有锂盐，所述锂盐包括LiPF6、LiBF4、LiBOB、LiSbF6、LiAsF6、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiC(SO2CF3)3和LiN(SO2F)2中的一种或多种。可选的，所述锂离子电池非水电解液还包括不饱和环状碳酸酯和氟代环状碳酸酯中的一种或多种；以所述非水电解液的总质量为100％计，所述不饱和环状碳酸酯的含量为0.01-10％；所述氟代环状碳酸酯的含量为0.01-10％。可选的，所述不饱和环状碳酸酯包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯和亚甲基碳酸乙烯酯中的一种或多种；所述氟代环状碳酸酯包括氟代碳酸乙烯酯、三氟甲基碳酸乙烯酯和双氟代碳酸乙烯酯中的一种或多种。具体实施方式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。本专利技术一实施例提供了一种锂离子电池，包括正极、负极和非水电解液；所述正极包括正极活性材料，所述正极活性材料选自LiNixCoyL(1-x-y)O2中的至少一种，其中0.5≤x≤1，0≤y<0.5，L为Mn、Al、Sr、Mg、Ti、Ca、Zr、Zn、Si或Fe中的至少一种；所述非水电解液中添加有结构式一所示的不饱和亚磷酸酯类化合物：其中，R1为含有碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的炔基，R2为碳原子数为1-4的氟代烷基或氰基，R3为碳原子数为1-4的烷基、碳原子数为6-10的芳基、碳原子数为2-5的烯基、碳原子数为2-5的炔基、碳原子数为1-5的氟代烷基或氰基。本专利技术的专利技术人通过大量实验发现，不饱和亚磷酸酯化合物中的磷原子与高镍正极材料中的Ni有一定的作用力，降低了充电态正极材料的催化活性，但不饱和磷酸酯活性较高，在高镍电池的电解液中不能稳定存在而导致失效。而本专利技术提供的高镍锂离子电池中，在非水电解液中添加了结构式一所示的不饱和亚磷酸酯类化合物，其中R2含有的氟代烷基或氰基等具有较强的吸电子诱导效应，可以降低磷原子上电子密度而稳定存在，同时还能保持与Ni之间的作用力，降低高镍正极材料表面的催化活性，从而提升高镍正极材料在充放电循环中的界面稳定性，促进对电池高温循环和高温存储性能的改善效果。在一些实施例中，所述正极活性材料包括镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂中的一种或多种。在更优选的实施例中，所述镍钴锰酸锂选自LiNix’Coy’Mn1-x’-y’O2，其中，0.5≤x’<1，0.1≤y’≤0.3；所述镍钴铝酸锂选自LiNiz’ConAl1-z’-nO2，其中，0.5≤z’<1，0.1≤n≤0.3。所述正极还包括有用于引出电流的正极集流体，所述正极活性材料覆盖于所述正极集流体上。在一些实施例中，所述负极包括负极活性材料，所述负极活性材料选自石墨和含硅碳材料的一种或多种。所述负极还包括有用于引出电流的负极集流体，所述负极活性材料覆盖于所述负极集流体上。...

【技术保护点】
1.一种高镍锂离子电池，其特征在于，包括正极、负极和非水电解液；/n所述正极包括正极活性材料，所述正极活性材料选自LiNi

【技术特征摘要】
1.一种高镍锂离子电池，其特征在于，包括正极、负极和非水电解液；
所述正极包括正极活性材料，所述正极活性材料选自LiNixCoyL(1-x-y)O2中的至少一种，其中0.5≤x≤1，0≤y<0.5，L为Mn、Al、Sr、Mg、Ti、Ca、Zr、Zn、Si或Fe中的至少一种，
所述非水电解液中添加有结构式一所示的不饱和亚磷酸酯类化合物：



其中，R1为含有碳原子数为2-5的烯基或碳原子数为2-5的炔基，R2为碳原子数为1-4的氟代烷基或氰基，R3为碳原子数为1-4的烷基、碳原子数为6-10的芳基、碳原子数为2-5的烯基、碳原子数为2-5的炔基、碳原子数为1-5的氟代烷基或氰基。


2.根据权利要求1所述的高镍锂离子电池，其特征在于，所述正极活性材料包括镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂中的一种或多种。


3.根据权利要求2所述的高镍锂离子电池，其特征在于，所述镍钴锰酸锂选自LiNix’Coy’Mn1-x’-y’O2，其中，0.5≤x’<1，0.1≤y’≤0.3；所述镍钴铝酸锂选自LiNiz’ConAl1-z’-nO2，其中，0.5≤z’<1，0.1≤n≤0.3。


4.根据权利要求1所述的高镍锂离子电池，其特征在于，所述负极包括负极活性材料，所述负极活性材料选自石墨和含硅碳材料的一种或多种。


5.根据权利要求1所述的高镍锂离子电池，其特征在于，所述结构式一所示的不饱和亚磷酸酯类化合物选自如下化合物中的一种或多种：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡时光，贠娇娇，张海玲，曹朝伟，熊得军，
申请(专利权)人：深圳新宙邦科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44