锂离子电池组件、锂离子电池包及其制备方法技术

本申请涉及一种锂离子电池组件、锂离子电池包及其制备方法，锂离子电池组件包括正极电极及锂离子电解液，其中，锂离子电解液包括添加剂，通过在电解液中引入少量的添加剂，在充放电循环过程中，利用电化学一步法直接在镍基正极表面原位引入致密高界面兼容性的正极电解液界面保护层，去稳定高镍三元正极材料，抑制镍基正极表面相变释氧以及过渡金属离子的溶解，阻断活性氧和高氧化性金属离子与电池电解液和负极的氧化还原反应，从而提高锂离子电池的安全性。池的安全性。池的安全性。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池组件、锂离子电池包及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，特别是涉及一种锂离子电池组件、锂离子电池包及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车的迅猛发展，锂离子电池的发展也受到广泛关注，由于人们对续航能力要求的提高，高能量密度的电池成为研究的热点。而镍基正极材料相对于磷酸铁锂和锰酸锂等材料有较大的的能量密度优势，已经成为现在300Wh/kg能量密度锂离子电池的主流正极材料。
[0003]然而，随着采用高比能量的高镍正极材料，锂离子电池出现了安全性差这一严峻问题，譬如高镍正极材料相变释氧及表层Ni4+极易和电解液产生的自由集团反应，产生大量的热及气体诱发电池热失控。目前，表面包覆技术是最为常用和有效的改善电池热失控的手段，主要是通过使用安全材料包覆在正负级表面，从而阻止电极的副反应，保护基底，减少电池发热量，提高正极材料的导电性及稳定性，常用的包覆物包括单质碳，金属氧化物和金属氟化物。
[0004]但是，传统的表面包覆技术一般包覆层厚度不一，阻抗较高，在降低电池的电化学性能的同时增加了制备成本。并且，这种包覆式的表面改性，虽然可能在物理上阻隔电极和电解液直接接触，但是并不能有效地增加电池的安全性能。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述
技术介绍
中的问题，提供一种锂离子电池组件、锂离子电池包及其制备方法，在不影响电池电化学性能前提下，提高锂离子电池的安全性。
[0006]本申请的一方面提供一种锂离子电池组件，包括正极电极及锂离子电解液，所述锂离子电解液包括添加剂；所述正极电极靠近锂离子电解液的表面包括镍基正极材料；其中，所述添加剂用于在所述锂离子电池充放电期间，触发所述正极电极的镍基正极材料的表面生成界面保护层，所述界面保护层用于抑制所述镍基正极材料的表面相变释氧及过渡金属离子溶解。
[0007]在锂离子电池中，镍基材料在充放电过程中会生成具有强氧化性的四价镍和氧气，易与电解液中的有机溶剂反应生成气体，使电池鼓包，同时产生大量的热量诱发电池热失控，降低了电池的整体性能并带来了安全隐患。本申请中的锂离子电池组件通过在电解液中引入少量的添加剂，在充放电循环过程中，利用电化学一步法直接在镍基正极表面原位引入致密高界面兼容性的正极电解液界面保护层，去稳定高镍三元正极材料，抑制镍基正极表面相变释氧以及过渡金属离子的溶解，阻断活性氧和高氧化性金属离子与电池电解液和负极的氧化还原反应，从而提高锂离子电池的安全性。本专利技术改性方法不需改变正负极制备工艺和电池组装工艺，不需改变锂离子电池充放电电压，可在原有的生产条件下生产，不用增加包覆工艺流程，具有操作简单、效果显著的优点。
[0008]在其中一个实施例中，所述锂离子电池组件还包括负极，其中，所述添加剂还用于在所述锂离子电池化成期间，触发所述负极电极靠近锂离子电解液的表面生成固体电解质界面。
[0009]在其中一个实施例中，所述添加剂包括LiDFOB、LiDFBOP、LiBOB、LiPF2O2、TPPO、PES、MMDS、磷酸三甲酯及磷酸三乙酯中至少一种。
[0010]在其中一个实施例中，所述镍基正极材料包括镍酸锂、LiNi
0.8
Co
0.15
Al
0.05
O2及LiNi1‑
x
‑
y
Co
x
Mn
y
O2(0≤x+y≤0.5且x≥0，y≥0)中至少一种。
[0011]在其中一个实施例中，所述锂离子电解液还包括锂盐及有机溶剂。
[0012]在其中一个实施例中，所述锂盐包括LiPF6、LiFSI、LiTFSI、LiFSA、LiBF4、LiAsF6及LiClO4中至少一种。
[0013]在其中一个实施例中，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸亚乙烯酯、1,1,2,2
‑
四氟乙基
‑
2,2,2
‑
三氟乙基醚、己二腈、丁二腈及乙酸乙酯中至少一种。
[0014]本申请的另一方面提供了一种锂离子电池包，包括：若干个锂离子电池，其中，至少一所述锂离子电池包括若干个串联及/或并联的如任一本申请是实例中所述的锂离子电池组件。
[0015]上述实施例中的锂离子电池包中，通过将锂离子电池组件进行分容处理，具体地，通过设备管理系统得到每一个检测点的数据，从而分析出这些电池容量的大小和内阻等数据，确定锂电池的质量等级，并对电池进行分类组编，筛选出单体的内阻和容量相同的单体进行组合，通过串联或并联的方式形成锂离子电池包，在实际生活中，动力电池组为满足电动汽车的能量需求，往往需要数十支到数千支电池组成，而采用本申请实施例中的锂离子电池组件，可以在不改变动力电池生产工艺前提下，进行大规模工业生产，能有效提高锂离子电池包生产效率，并大大优化锂离子电池包安全性能。
[0016]本申请的又一方面提供了一种锂离子电池组件的制备方法，所述方法包括：
[0017]将锂盐与有机溶剂融合，得到混合液；
[0018]将添加剂溶解到所述混合液中，得到锂离子电解液；
[0019]将所述锂离子电解液注入电池电芯中，得到初始锂离子电池组件，所述锂离子电池组件的正极电极靠近锂离子电解液的表面包括镍基正极材料；
[0020]将所述锂离子电池组件进行化成，使得所述正极电极的镍基正极材料的表面生成界面保护层，得到锂离子电池组件，所述界面保护层用于抑制所述镍基正极材料的表面相变释氧及过渡金属离子溶解。
[0021]上述方法中，锂盐用于提供锂离子，有机溶剂组成电解液的主体部分，将锂盐与有机溶剂融合得到混合液，锂离子通过混合液在正极和负极之间移动，混合液中加入添加剂得到锂离子电解液，该添加剂可以是成膜添加剂或和其他类型添加剂的组合，通过机械设备将该锂离子电解液注入电池电芯，便得到初始的锂离子电池组件，对初始的锂离子电池组件化成作用，具体地，就是对电池第一次充电，让电池内的活性物质激活，使得所述正极电极的镍基正极材料的表面生成界面保护层，所述界面保护层用于抑制所述镍基正极材料的表面相变释氧及过渡金属离子溶解，在不影响电池电化学性能前提下，解决高镍正极动力电池安全问题。
[0022]本申请的再一方面提供了一种锂离子电池包的制备方法，所述方法包括：
[0023]采用本申请中的锂离子电池组件的制备方法制备多个锂离子电池组件；
[0024]将各所述锂离子电池组件分容，确定各所述锂离子电池组件的特征数据，所述特征数据包括电池容量、内阻及质量等级中至少一种；
[0025]根据各所述锂离子电池组件的特征数据，选取第一预设数量的所述锂离子电池组件，进行串联及/或并联，形成锂离子电池。
[0026]上述方法中，通过将锂离子电池组件进行分容处理，具体地，通过设备管理系统得到每一个检测点的数据，从而分析出这些电池容量的大小和内阻等数据，确定锂电池的质量等级本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池组件，其特征在于，包括正极电极和锂离子电解液；所述锂离子电解液包括添加剂；所述正极电极靠近锂离子电解液的表面包括镍基正极材料；其中，所述添加剂用于在所述锂离子电池充放电期间，触发所述正极电极的镍基正极材料的表面生成界面保护层，所述界面保护层用于抑制所述镍基正极材料的表面相变释氧及过渡金属离子溶解。2.根据权利要求1所述的锂离子电池组件，其特征在于，还包括：负极；其中，所述添加剂还用于在所述锂离子电池化成期间，触发所述负极电极靠近锂离子电解液的表面生成固体电解质界面。3.根据权利要求2所述的锂离子电池组件，其特征在于，所述添加剂包括LiDFOB、LiDFBOP、LiBOB、LiPF2O2、TPPO、PES、MMDS、磷酸三甲酯及磷酸三乙酯中至少一种。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的锂离子电池组件，其特征在于，所述镍基正极材料包括镍酸锂、LiNi
0.8
Co
0.15
Al
0.05
O2及LiNi1‑
x
‑
y
Co
x
Mn
y
O2(0≤x+y≤0.5且x≥0，y≥0)中至少一种。5.根据权利要求1
‑
3任一项所述的锂离子电池组件，其特征在于，所述锂离子电解液还包括锂盐及有机溶剂。6.根据权利要求5所述的锂离子电池组件，其特征在于，所述锂盐包括LiPF6、LiFSI、LiTFSI...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宇，李凡群，冯旭宁，任东生，王莉，卢兰光，韩雪冰，李岩，王永玲，张伟峰，褚政宇，王贺武，何向明，欧阳明高，
申请(专利权)人：万向一二三股份公司北京昇科能源科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：