一种锂电池及其制作方法技术

本公开涉及一种锂电池及其制作方法，锂电池包括正极片、负极片、电解液和隔膜；电解液中含有聚合物和锂盐，聚合物为聚碳酸酯和/或聚醚，在至少一次充放电循环后，电解液中，聚合物的浓度空间梯度为沿着由正极向负极的方向递减，锂盐的浓度空间梯度为沿着由正极向负极的方向逐渐增高。本公开的电解液中含有聚碳酸酯和/或聚醚类聚合物和锂盐，并且随着电池循环的进行：聚合物的浓度空间梯度由正极向负极递减，锂盐的浓度空间梯度则由正极向负极递增，避免了正极材料颗粒的坍塌以及负极锂枝晶的形成，延长电池循环寿命。延长电池循环寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池及其制作方法


[0001]本公开涉及锂电池领域，具体地，涉及一种锂电池及其制作方法。

技术介绍

[0002]原位聚合是最好的解决锂电池界面问题和锂枝晶的办法之一。现有技术多采用在正极上涂覆聚合物电解质层然后加入局部超浓电解液或单纯采用局部超浓电解液的方式进行原位聚合。但此类方法使得原位聚合后的聚合物电解质不能很好的深入正极内部，而是主要分布在电池隔膜上，尤其是叠片电池中，因此隔膜吸收了大量聚合前的液态电解质单体，导致聚合后的聚合物膜主要覆盖在隔膜上，电极表面上的聚合物膜仅薄薄一层，不能很好的起到保护电极的作用，使得电池正极在锂离子脱嵌过程中发生坍塌，电池负极则容易产生锂枝晶，最终缩短了电池的循环寿命。

技术实现思路

[0003]本公开为了更好的保护锂电池的电极，减少正极表面坍塌，并同时减少负极表面锂枝晶的生成，延长电池的循环寿命，提供了一种锂电池及其制作方法。
[0004]为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种锂电池，所述锂电池包括正极片、负极片、电解液和隔膜；所述电解液中含有聚合物和锂盐，所述聚合物为聚碳酸酯和/或聚醚，在至少一次充放电循环后，所述电解液中，所述聚合物的浓度空间梯度为沿着由正极向负极的方向递减，所述锂盐的浓度空间梯度为沿着由正极向负极的方向逐渐增高。
[0005]可选地，所述聚合物为原位聚合产生的聚合物。
[0006]可选地，随着充放电循环次数的增加，所述电解液中所述聚合物的总浓度升高。
[0007]可选地，所述正极片中也含有所述聚合物。<br/>[0008]可选地，所述正极片中含有正极活性材料和固体引发剂，所述负极片中不含有所述固体引发剂；所述固体引发剂用于引发碳酸酯类有机溶剂和/或醚类有机溶剂的聚合反应以形成所述聚碳酸酯和/或聚醚；
[0009]所述固体引发剂为有机过氧化物引发剂、无机过氧化物引发剂、偶氮类引发剂、氧化还原引发剂、阳离子型聚合引发剂、阴离子型聚合引发剂和配位型聚合引发剂中的一种或几种；
[0010]所述有机过氧化物引发剂包括酰类过氧化物、氢过氧化物、二烷基过氧化物、酯类过氧化物、酮类过氧化物、二碳酸酯过氧化物和过氧化二碳酸二环己酯中的一种或几种；所述无机过氧化物引发剂包括过硫酸钾、过硫酸钠和过硫酸铵中的一种或几种；所述偶氮类引发剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯和偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐的一种或几种；所述氧化还原引发剂包括过氧化苯甲酰/蔗糖、过硫酸铵/亚硫酸氢钠、过硫酸钾/亚硫酸氢钠、过硫酸铵/硫酸亚铁、过氧化苯甲酰/焦磷亚铁、过硫酸钾/硝酸银、过硫酸盐/硫醇和过硫酸钾/氯化亚铁中的一种或几种；所述阳离子型聚合引发剂包括路易斯酸、质子酸和阳离子生成物中的一种或几种；所述阴离子型聚合引发剂包括路易斯碱、有
机金属化合物、碳阴离子生成物和碱金属中的一种或几种；所述配位型聚合引发剂包括二组分Ziegler-Natta引发剂、茂金属引发剂、烷基锂引发剂和π-烯丙基镍型引发剂中的一种或几种。
[0011]可选地，所述电解液还含有增塑剂；所述增塑剂包括碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸亚乙烯酯、乙二醇二甲醚和二氧戊烷中的一种或几种；
[0012]所述电解液中，相对于5-95重量份的所述碳酸酯类有机溶剂和/或醚类有机溶剂，所述增塑剂的含量为1-5重量份。
[0013]本公开第二方面提供一种制备本公开第一方面所述锂电池的方法，所述方法包括：
[0014]S1：将含有正极活性材料和固体引发剂的浆料涂覆在正极集流体表面，干燥后得到所述正极片；
[0015]S2：将所述正极片、负极片、电解液和隔膜进行组装，得到所述锂电池；
[0016]所述电解液中含有有机溶剂和锂盐；所述有机溶剂为碳酸酯类有机溶剂和/或醚类有机溶剂。
[0017]可选地，相对于所述浆料中100重量份的所述固体引发剂，所述电解液中的所述有机溶剂的用量为150-4950重量份，所述锂盐的用量为5-495重量份；优选地，相对于所述浆料中100重量份的所述固体引发剂，所述电解液中的所述有机溶剂的用量为250-4750重量份，所述锂盐的用量为25-475重量份。
[0018]可选地，所述电解液还含有所述固体引发剂；相对于所述浆料中100重量份的所述固体引发剂，所述电解液中的所述固体引发剂的用量为0.001-1重量份，优选为0.002-0.9重量份；
[0019]所述负极片中不含有所述固体引发剂。
[0020]可选地，该方法还包括：在所述组装后进行1-20轮的充放电循环。
[0021]本公开的电解液中含有聚碳酸酯和/或聚醚类聚合物和锂盐，并且随着电池循环的进行：聚合物的浓度空间梯度由正极向负极递减，使得正极材料颗粒更好的得到聚合物的保护，避免了正极材料颗粒的坍塌；锂盐的浓度空间梯度则由正极向负极递增，使得锂离子在正负极之间的传输更加均匀，避免局部电流密度分布不均，并且负极侧电解液粘度逐渐增大，使负极表面形成致密的类固体电解质界面(SEI)膜，降低负极锂枝晶的形成。本公开的电解液能够使锂电池长时间保持较好的循环性能，延长电池循环寿命。
[0022]本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
[0023]以下对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
[0024]本公开第一方面提供一种锂电池，锂电池包括正极片、负极片、电解液和隔膜；电解液中含有聚合物和锂盐，聚合物为聚碳酸酯和/或聚醚，在至少一次充放电循环后，电解液中，聚合物的浓度空间梯度为沿着由正极向负极的方向递减，锂盐的浓度空间梯度为沿着由正极向负极的方向逐渐增高。
[0025]本公开的电解液中含有聚碳酸酯和/或聚醚类聚合物和锂盐，并且随着电池循环的进行：聚合物的浓度空间梯度由正极向负极递减，使得正极材料颗粒更好的得到聚合物的保护，避免了正极材料颗粒的坍塌；锂盐的浓度空间梯度则由正极向负极递增，使得锂离子在正负极之间的传输更加均匀，避免局部电流密度分布不均，并且负极侧电解液粘度逐渐增大，使负极表面形成致密的类固体电解质界面(SEI)膜，降低负极锂枝晶的形成。本公开的电解液能够使锂电池长时间保持较好的循环性能，延长电池循环寿命。
[0026]根据本公开，电解液中的聚合物可以由原位聚合产生，通过原位聚合方法原位构建高界面相容性，可以极大改善循环过程中的界面阻抗问题，显著的改善电解质与电极之间的界面接触。
[0027]根据本公开，电解液中的聚合物总浓度可以随着电池循环的进行而逐渐增大，聚合程度逐渐加深，并呈现出由正极向负极的浓度空间梯度递减的趋势。正极侧逐渐升高的聚合物浓度能够不断在正极材料颗粒表面形成聚合物膜，该多层聚合物膜能够不断地修复和改善电池内部循环环境，保持正极材料颗粒的结构完整性，使电池在高压下同样具有良好的放电效率，提高其高压循环性能。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池，所述锂电池包括正极片、负极片、电解液和隔膜；其特征在于，所述电解液中含有聚合物和锂盐，所述聚合物为聚碳酸酯和/或聚醚，在至少一次充放电循环后，所述电解液中，所述聚合物的浓度空间梯度为沿着由正极向负极的方向递减，所述锂盐的浓度空间梯度为沿着由正极向负极的方向逐渐增高。2.根据权利要求1所述的锂电池，其中，所述聚合物为原位聚合产生的聚合物。3.根据权利要求1或2所述的锂电池，其中，随着充放电循环次数的增加，所述电解液中所述聚合物的总浓度升高。4.根据权利要求1或2所述的锂电池，其中，所述正极片中也含有所述聚合物。5.根据权利要求1所述的锂电池，其中，所述正极片中含有正极活性材料和固体引发剂，所述负极片中不含有所述固体引发剂；所述固体引发剂用于引发碳酸酯类有机溶剂和/或醚类有机溶剂的聚合反应以形成所述聚碳酸酯和/或聚醚；所述固体引发剂为有机过氧化物引发剂、无机过氧化物引发剂、偶氮类引发剂、氧化还原引发剂、阳离子型聚合引发剂、阴离子型聚合引发剂和配位型聚合引发剂中的一种或几种；所述有机过氧化物引发剂包括酰类过氧化物、氢过氧化物、二烷基过氧化物、酯类过氧化物、酮类过氧化物、二碳酸酯过氧化物和过氧化二碳酸二环己酯中的一种或几种；所述无机过氧化物引发剂包括过硫酸钾、过硫酸钠和过硫酸铵中的一种或几种；所述偶氮类引发剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯和偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐的一种或几种；所述氧化还原引发剂包括过氧化苯甲酰/蔗糖、过硫酸铵/亚硫酸氢钠、过硫酸钾/亚硫酸氢钠、过硫酸铵/硫酸亚铁、过氧化苯甲酰/焦磷亚铁、过硫酸钾/硝酸银、过硫酸盐/硫醇和过硫酸钾/氯化亚铁中的一种或几种；所述阳离子型聚合引发剂包括路易斯酸、质子酸和阳离子生成物中的一种或几种；所述阴...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴荣方，郭姿珠，马永军，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：