一种锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供了一种锂离子电池，包括正极、负极和电解液；所述正极中包括正极成膜添加剂；所述负极中包括第一成膜添加剂；所述电解液中包括第一成膜添加剂；所述正极成膜添加剂中包括酰亚胺类化合物。本发明专利技术在正负电极匀浆过程和电解液中同时加入添加剂，浆料中的添加剂都能够参与到界面反应当中去，形成稳定良好的SEI膜，大大降低了添加剂的使用量，并且形成的SEI膜均匀致密地包裹在电解液-电极界面处。本发明专利技术更使用特定的酰亚胺类化合物作为正极成膜剂，廉价、易得，能更加有效的控制电池成本。本。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种锂离子电池，尤其涉及一种具有更优异的高低温循环性能锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li
+
在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li
+
从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表。锂离子电池通常包括正极、负极、隔膜、电解液和壳体，具有工作电压高、比能量高、循环寿命长、重量轻、自放电少、无记忆效应与性能价格比高等优点，已成为高功率电动车辆、人造卫星、航空航天等领域可充式电源的主要选择对象。随着现代移动电子设备、通讯设备和动力电池产业的迅速发展，对锂离子电池提出了更高、更全面的要求。现在对锂电池提出了200Wh/Kg以上的高能量密度要求，并且循环包括高温、常温、低温循环性能要好，以适应不同环境下的需要。
[0003]锂电池电解液是电池中离子传输的载体。一般由锂盐和有机溶剂组成。电解液在锂电池正、负极之间起到传导离子的作用，是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料，在一定条件下、按一定比例配制而成的。以碳基材料为负极的锂电池，在首次充电过程中会在电极和电解液的界面形成一层钝化膜，称为SEI膜，SEI膜在锂离子电池中具有特别重要的意义。由于SEI膜的性质对电池的性能起到了至关重要的作用，所以人们在制备锂电池的过程中会加入一些能改善SEI膜的功能添加剂。不同的添加剂所起作用不同，包括提高电池常温、高温或低温循环性能。目前大多数厂家都是在电解液中加入功能添加剂，但是以这种方式加入，添加剂大部分残留在电解液中，只有很小一部分经过反应在电极表面成膜。这导致加入添加剂的量较大，一般需要质量比5％以上，加入的添加剂越多会导致电解液离子电导率降低、稳定性下降，成膜效果不明显，而且常用的成膜添加剂种类少，价格贵，进一步增加了锂电池的制造成本。
[0004]因此，如何找到一种适宜的方式能够更好的提高锂离子电池的性能，特别是提高常温、高温或低温循环性能，解决上述现有技术中存在的问题，已成为诸多一线研究人员和研发型企业亟待解决的问题之一。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种锂离子电池，尤其是一种具有更优异的高低温循环性能锂离子电池，本专利技术提供的锂离子电池，在正负极的匀浆中均加入添加剂，电解液中也含有添加剂，均能参与到界面反应当中去，形成稳定良好的SEI膜，提高电池高低温循环性能，大大降低了添加剂的使用量，并且使用酰亚胺类化合物作为正极成膜剂，而且原料廉价易得，能有效控制电池成本，适合大规模生产，具有规模化商用的广阔前景。
[0006]本专利技术提供了一种锂离子电池，包括正极、负极和电解液；
[0007]所述正极中包括正极成膜添加剂；
[0008]所述负极中包括第一成膜添加剂；
[0009]所述电解液中包括第一成膜添加剂；
[0010]所述正极成膜添加剂中包括酰亚胺类化合物。
[0011]优选的，所述酰亚胺类化合物具有式(I)所示的结构式；
[0012][0013]其中，R1选自H、C1～C10的脂肪族烃基、C6～C22的芳香族烃基；
[0014]所述R2、R3各自独立的选自H、F、Cl、Br、I、C1～C3的烷基；
[0015]所述R2和R3可以成环。
[0016]优选的，所述第一成膜添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、丁二腈、己二腈、1,3,6-己烷三腈、1,3-丙磺酸内酯，1,4-丁磺酰内酯、1,3-丙烯磺酸内酯，1,4-丁烯磺酰内酯、甲烷二磺酸亚甲酯和硫酸乙烯酯中的一种或多种。
[0017]优选的，所述正极成膜添加剂中还包括第一成膜添加剂；
[0018]所述电解液中的第一成膜添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、丁二腈、己二腈、1,3,6-己烷三腈、1,3-丙磺酸内酯，1,4-丁磺酰内酯、1,3-丙烯磺酸内酯，1,4-丁烯磺酰内酯、甲烷二磺酸亚甲酯和硫酸乙烯酯中的两种或多种。
[0019]优选的，所述正极的活性材料包括磷酸铁锂、锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、聚阴离子正极材料、锂钒氧化物、锂铁氧化物、NCM和NCA中的一种或多种；
[0020]所述正极中，所述正极成膜添加剂与所述正极的活性材料的质量比例为0.02％～1％。
[0021]优选的，所述负极的活性材料包括石墨负极、软碳负极、硬碳负极、硅碳负极、氮化物负极和纳米负极材料中的一种或多种；
[0022]所述负极中，所述第一成膜添加剂与所述负极的活性材料的质量比例为0.02％～1％。
[0023]优选的，所述电极液中，所述第一成膜添加剂占所述电极液的质量比例为0.5％～2％；
[0024]所述正极成膜添加剂通过正极浆料加入正极中；
[0025]所述负极中的第一成膜添加剂通过负极浆料加入负极中。
[0026]优选的，所述正极还包括导电剂、粘结剂和增稠剂中的一种或多种；
[0027]所述负极还包括导电剂、粘结剂和增稠剂中的一种或多种；
[0028]所述电解液还包括锂盐和溶剂。
[0029]优选的，所述锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、三氟磺酰锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂、双(氟磺酰)亚胺锂和三(三氟甲基磺酰)甲基锂中的一种或
多种；
[0030]所述锂盐在所述电解液中的摩尔浓度为0.2mol/L～饱和浓度；
[0031]所述溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、γ-丁内酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、甲酸丁酯、乙酸丁酯、丙酸丁酯、丁酸丁酯和四氢呋喃中的一种或多种。
[0032]优选的，所述导电剂包括导电炭黑、石墨烯、碳纳米管、石墨、无定形碳、碳气凝胶和纳米多孔碳中的一种或多种；
[0033]所述粘结剂包括PVDF、PTFE、SBR、CMC、PAA、PBA和PA中的一种或多种；
[0034]所述增稠剂包括CMC、PVA和PAA中的一种或多种。
[0035]本专利技术提供了一种锂离子电池，包括正极、负极和电解液；所述正极中包括正极成膜添加剂；所述负极中包括第一成膜添加剂；所述电解液中包括第一成膜添加剂；所述正极成膜添加剂中包括酰亚胺类化合物。与现有技术相比，本专利技术针对现有的改善电池循环性能方面，都是在电解液配方中添加功能添加剂这一技术方向，导致加入添加剂的量较大，添加剂越多会导致电解液离子电导率降低、稳定性下降，而且还存在成膜效果不明显，添加剂种类少，价格贵，进一步增加了锂电池的制造成本等问题，
[0036]本专利技术创造性的在正负电极匀浆过程和电解液中同时加入添加剂，浆料中的添加剂都能够参与到界面反应当中去本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极、负极和电解液；所述正极中包括正极成膜添加剂；所述负极中包括第一成膜添加剂；所述电解液中包括第一成膜添加剂；所述正极成膜添加剂中包括酰亚胺类化合物。2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述酰亚胺类化合物具有式(I)所示的结构式；其中，R1选自H、C1～C10的脂肪族烃基、C6～C22的芳香族烃基；所述R2、R3各自独立的选自H、F、Cl、Br、I、C1～C3的烷基；所述R2和R3可以成环。3.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述第一成膜添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、丁二腈、己二腈、1,3,6-己烷三腈、1,3-丙磺酸内酯，1,4-丁磺酰内酯、1,3-丙烯磺酸内酯，1,4-丁烯磺酰内酯、甲烷二磺酸亚甲酯和硫酸乙烯酯中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极成膜添加剂中还包括第一成膜添加剂；所述电解液中的第一成膜添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、丁二腈、己二腈、1,3,6-己烷三腈、1,3-丙磺酸内酯，1,4-丁磺酰内酯、1,3-丙烯磺酸内酯，1,4-丁烯磺酰内酯、甲烷二磺酸亚甲酯和硫酸乙烯酯中的两种或多种。5.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极的活性材料包括磷酸铁锂、锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、聚阴离子正极材料、锂钒氧化物、锂铁氧化物、NCM和NCA中的一种或多种；所述正极中，所述正极成膜添加剂与所述正极的活性材料的质量比例为0.02％～1％。6.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极的活...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱振涛，吴雷雷，燕增伟，林海，郝小军，
申请(专利权)人：东营市海科新源化工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：