锂离子二次电池及其制备方法与包含锂离子二次电池的电子产品和电动产品技术

本发明专利技术公开了一种锂离子二次电池及其制备方法与包含锂离子二次电池的电子产品和电动产品。锂离子二次电池包括正极极片、负极极片、隔离膜和电解液，其中，所述正极极片包括正极集流体以及设置在所述正极集流体的至少一个表面上的正极膜片，所述正极膜片中含有化学式Li

【技术实现步骤摘要】
锂离子二次电池及其制备方法与包含锂离子二次电池的电子产品和电动产品
[0001]本专利技术是基于申请号为201811014430.3、申请日为2018年08月31日、申请人为宁德时代新能源科技股份有限公司、专利技术名称为“锂离子二次电池”的专利技术提出的分案申请。


[0002]本专利技术属于电池
，具体涉及一种锂离子二次电池。

技术介绍

[0003]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、高比能量及宽广的温度使用范围，并且环境友好、携带方便，已成为当前各类消费类电子产品及电动产品的主流动力源。采用三元体系正极活性物质的锂离子二次电池放电容量大、能量密度高，是非常有潜力的锂离子二次电池，但该锂离子二次电池的安全性能较差。随着人们对锂离子二次电池的性能提出了越来越高的要求，如何使锂离子二次电池兼具较高的安全性能、高温存储性能及循环性能，成为亟待攻克的技术难题。

技术实现思路

[0004]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、高温存储性能及循环性能。
[0005]本专利技术实施例第一方面提供一种锂离子二次电池，包括正极极片、负极极片、隔离膜和电解液；
[0006]其中，正极极片包括正极集流体以及设置在正极集流体的至少一个表面上的正极膜片，正极膜片中包括化学式(1)所示的第一正极活性物质和化学式(2)所示的第二正极活性物质，
[0007]Li
1+x
Ni
a
Co
b<br/>M1‑
a
‑
b
O2‑
y
A
y
ꢀꢀꢀ
化学式(1)
[0008]Li
1+z
Mn
c
N2‑
c
O4‑
d
B
d
ꢀꢀꢀ
化学式(2)
[0009]化学式(1)中，
‑
0.1≤x≤0.2，0&lt;a&lt;1，0&lt;b&lt;1，0&lt;a+b&lt;1，0≤y&lt;0.2，M包括Mn、Fe、Cr、Ti、Zn、V、Al、Zr及Ce中的一种或多种，A包括S、N、F、Cl、Br及I中的一种或多种，
[0010]化学式(2)中，
‑
0.1≤z≤0.2，0&lt;c≤2，0≤d&lt;1，N包括Ni、Fe、Cr、Ti、Zn、V、Al、Mg、Zr及Ce中的一种或多种，B包括S、N、F、Cl、Br及I中的一种或多种；
[0011]正极极片的电阻率r小于等于3500Ω
·
m；以及
[0012]电解液中含有含氟锂盐型添加剂。
[0013]本专利技术实施例提供的锂离子二次电池中，正极极片包括第一正极活性物质和第二正极活性物质，通过第一正极活性物质与第二正极活性物质之间的协同作用，使正极活性物质具有高克容量的同时，还具有较高的热稳定性。第一正极活性物质与第二正极活性物质之间的协同作用能保证正极活性物质在高温下晶体结构的稳定性，同时减少正极活性物质中金属离子如锰离子等的溶出。同时，使正极极片的电阻率小于等于3500Ω
·
m，使得锂
离子二次电池内部具有低的直流阻抗。因此，锂离子二次电池能在具有较高能量密度的同时，提高高温存储性能及循环性能。
[0014]在电解液中添加含氟锂盐添加剂，能够在正极活性物质表面形成稳定的LiF钝化层。LiF钝化层能更好地保护正极活性物质，一方面提高正极活性物质的结构稳定性及耐腐蚀性，另一方面减少正极活性物质与电解液之间的副反应，从而进一步提高锂离子二次电池的安全性能、高温存储性能及循环性能。并且由于正极极片的电阻率小于等于3500Ω
·
m，能有效控制LiF钝化层可能带来的电池内部阻抗增加，从而改善锂离子二次电池的循环性能。
[0015]因此，本专利技术实施例的锂离子二次电池能够具有高的比容量及能量密度，并同时兼顾较高的安全性能、高温存储性能及循环性能。
[0016]锂离子二次电池中，正极极片与电解液满足关系式：
‑
1.2≤lnr
‑
s1≤2。在一些实施例中，
‑
0.5≤lnr
‑
s1≤1.5。式中，r为正极极片的电阻率，单位为Ω
·
m；s1为电解液在25℃时的离子电导率，单位为mS/cm。专利技术人进一步发现，使正极极片与电解液满足上述关系，能进一步改善锂离子二次电池的高温存储性能和循环性能。
[0017]在本专利技术的任一实施方式中，正极极片的电阻率≤2500Ω
·
m，优选为≤1200Ω
·
m。
[0018]在本专利技术的任一实施方式中，化学式(1)中，0.5≤a&lt;1，0&lt;b&lt;0.5，0.7≤a+b&lt;1，0≤y&lt;0.1，M为Mn及Al中的一种或两种，A为S及F中的一种或两种。
[0019]在本专利技术的任一实施方式中，含氟锂盐型添加剂可选自化学式(3)所示的化合物及化学式(4)所示的化合物中的一种或多种。
[0020][0021][0022]化学式(3)中，R为F、Cl、Br及I中的一种或多种、且R包括F，M为P或B，当M为P时，n+2m＝6、且m为1或2，当M为B时，n+2m＝4、且m为0或1。
[0023]化学式(4)中，G为F、Cl、Br及I中的一种或多种、且G包括F，E为P或B，当E为P时，x+2y＝6、且y为1或2，当E为B时，x+2y＝4、且y为0或1。
[0024]采用上述含氟锂盐型添加剂，能进一步改善锂离子二次电池的高温存储性能及循环性能。
[0025]在本专利技术的任一实施方式中，含氟锂盐型添加剂可选自二氟磷酸锂LiPO2F2、二氟草酸磷酸锂LiDFOP、四氟硼酸锂LiBF4及二氟草酸硼酸锂LiDFOB中的一种或多种。采用合适的含氟锂盐型添加剂，能进一步改善电池的高温存储性能及循环性能。
[0026]在本专利技术的任一实施方式中，电解液中含氟锂盐型添加剂的重量百分含量u为0.005wt％～3wt％，优选为0.1wt％～2wt％。
[0027]在本专利技术的任一实施方式中，第一正极活性物质和第二正极活性物质的重量比为
2:8～99.5:0.5。正极活性物质中第一正极活性物质和第二正极活性物质的比例在适当范围内，有利于改善锂离子二次电池的安全性能、高温存储性能及循环性能。
[0028]在本专利技术的任一实施方式中，每单位面积正极膜片中包含的锰元素的重量v为1.1
×
10
‑3g/cm2～9.1
×
10
‑3g/cm2，优选为1.1
×
10
‑3g/cm2～8.2
×
10
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子二次电池，包括正极极片、负极极片、隔离膜和电解液，其特征在于：所述正极极片包括正极集流体以及设置在所述正极集流体的至少一个表面上的正极膜片，所述正极膜片中含有正极活性物质，所述正极活性物质包括化学式(1)所示的第一正极活性物质和化学式(2)所示的第二正极活性物质，Li
1+x
Ni
a
Co
b
Me1‑
a
‑
b
O2‑
y
A
y
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
化学式(1)Li
1+z
Mn
c
N2‑
c
O4‑
d
B
d
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
化学式(2)所述化学式(1)中，
‑
0.1≤x≤0.2，0&lt;a&lt;1，0&lt;b&lt;1，0&lt;a+b&lt;1，0≤y&lt;0.2，Me包括Mn、Fe、Cr、Ti、Zn、V、Al、Zr及Ce中的一种或多种，A包括S、N、F、Cl、Br及I中的一种或多种，所述化学式(2)中，
‑
0.1≤z≤0.2，0&lt;c≤2，0≤d&lt;1，N包括Ni、Fe、Cr、Ti、Zn、V、Al、Mg、Zr及Ce中的一种或多种，B包括S、N、F、Cl、Br及I中的一种或多种；所述正极极片的电阻率r≤3500Ω
·
m；以及，所述电解液中含有含氟锂盐型添加剂；所述锂离子二次电池中，所述正极极片与所述电解液满足关系式：
‑
1.2≤lnr
‑
s1≤2，其中，r为所述正极极片的电阻率，单位为Ω
·
m；s1为所述电解液在25℃时的离子电导率，单位为mS/cm。2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于，所述锂离子二次电池中，所述正极极片与所述电解液满足关系式：
‑
0.5≤lnr
‑
s1≤1.5。3.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于，所述正极极片的电阻率≤2500Ω
·
m，优选为≤1200Ω
·
m。4.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于，所述化学式(1)中，0.5≤a&lt;1，0&lt;b&lt;0.5，0.7≤a+b&lt;1，0≤y&lt;0.1，M为Mn及Al中的一种或两种，A为S及F中的一种或两种。5.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于，所述含氟锂盐型添加剂选自化学式(3)所示的化合物及化学式(4)所示的化合物中的一种或多种，所述化学式(3)中，R为F、Cl、Br及I中的一种或多种、且R包括F，M为P或B，当M为P时，n+2m＝6、且m为1或2，当M为B时，n+2m＝4、且m为0或1，所述化学式(4)中，G为F、Cl、Br及I中的一种或多种、且G包括F，E为P或B，当E为P时，x+2y＝6、且y为1或2，当E为B时，x+2y＝4、且y为0或1。6.根据权利要求5所述的锂离子二次电池，其特征在于，所述含氟锂盐型添加剂选自二氟磷酸锂LiPO2F2、二氟草酸磷酸锂LiDFOP、四氟硼酸锂LiBF4及二氟草酸硼酸锂LiDFOB中的一种或多种。7.根据权利要求1所...

【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：