一种电池制造技术

本发明专利技术提供一种电池，属于电池技术领域。所述电池包括正极片、负极片、隔离膜和电解液，其中，所述电解液的接触角θ≥60

【技术实现步骤摘要】
一种电池


[0001]本专利技术涉及一种电池及其应用，属于电池


技术介绍

[0002]锂离子电池由于具有工作电压高、比能量密度大、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应以及环境污染小等优点，已经广泛应用于各类电子消费品市场，是未来电动车辆和各种电动工具的理想动力源。
[0003]当前商业化的锂离子电池的电解液全部为液态，电池中液态的电解液分散在隔离膜、极片和电池壳体的各个空隙中，其作用主要为传递锂离子。
[0004]研究发现，当电解液的浸润性较差的时候，或者负极片厚度或面密度较大的时候就存在电池内部部分地方的一些空隙未充分填充电解液，导致电池循环性能变差，更有甚者导致电池在充电过程中出现析锂现象，从而出现安全问题。

技术实现思路

[0005]为了改善现有技术的不足，本专利技术提供一种电池，所述电池中的电解液对负极片具有非常好的浸润性，所述电解液的加入可以显著提高电池的循环性能和安全性能。
[0006]本专利技术目的是通过如下技术方案实现的：
[0007]一种电池，其包括正极片、负极片、隔离膜和电解液，其中，所述电解液的接触角θ≥60
°
，所述负极片满足：负极片的厚度<200μm和/或负极片的单面面密度≤0.013g/cm2。
[0008]本专利技术中，所述的“电解液的接触角”是指的电解液在载玻片表面上的接触角，其是衡量电解液对负极表面润湿性能的重要参数，如图1所示，其为电解液和载玻片之间的夹角。其中，电解液在载玻片表面上的接触角与电解液在负极表面上的接触角和浸润性呈正相关，即电解液在载玻片表面上的接触角越大，说明电解液对负极片的浸润性越好。
[0009]本专利技术的专利技术人通过研究后发现，当电池中负极片的厚度<200μm和/或负极片的单面面密度≤0.013g/cm2，电解液的接触角θ≥60
°
时，所述电解液对负极片的浸润性非常优异，电解液的流动性非常好，能够很好的填充到电池内部的空隙中；当电池中负极片的厚度≥200μm和/或负极片的单面面密度>0.013g/cm2时，或者，当电解液的接触角θ<60
°
时，所述电解液对负极片的浸润性变差，电解液的流动性变差，无法充分地填充到电池内部的空隙中；进一步研究发现，当电池中负极片的厚度≥200μm和/或负极片的单面面密度>0.013g/cm2时，即使电解液浸润角θ≥60
°
，电解液对负极片的浸润性也不充分，导致循环过程中电池出现析锂问题，严重时会导致安全事故。
[0010]根据本专利技术，所述电解液的接触角θ≥60
°
，示例性地，所述电解液的接触角为60
°
、70
°
、80
°
、90
°
、100
°
、110
°
、120
°
、130
°
、140
°
、150
°
、160
°
、170
°
或179
°
。
[0011]根据本专利技术，所述负极片的厚度<200μm，示例性地，所述负极片的厚度为10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm或190μm。
[0012]根据本专利技术，所述负极片的单面面密度≤0.013g/cm2，例如≤0.010g/cm2，还例如≤0.009g/cm2，示例性地，所述负极片的单面面密度为0.005g/cm2、0.006g/cm2、0.007g/cm2、0.008g/cm2、0.009g/cm2、0.010g/cm2、0.011g/cm2或0.012g/cm2。
[0013]根据本专利技术，所述电解液包括锂盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括含氮化合物。
[0014]根据本专利技术，所述含氮化合物的结构式如式(1)所示：
[0015][0016]其中，R为取代或未取代的烷基、取代或未取代的酯基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的芳基；M为六氟磷酸根、四氟硼酸根、双氟草酸硼酸根、双草酸硼酸根、双氟磺酰亚胺根、双三氟甲磺酰亚胺根中的至少一种；当含有取代基团时，所述取代基团为烷基、卤素或烷氧基。
[0017]根据本专利技术，R为
‑
C1‑6烷基、
‑
C1‑6亚烷基
‑
COO
‑
C1‑6烷基、
‑
C2‑6烯基、
‑
C6‑
12
芳基。优选地，R为
‑
C1‑3烷基、
‑
C1‑3亚烷基
‑
COO
‑
C1‑3烷基、
‑
C2‑4烯基、
‑
C6‑8芳基。
[0018]根据本专利技术，所述含氮化合物具体可以为以下两种物质中的至少一种：
[0019][0020]本专利技术提供的含氮化合物中的阳离子能够降低电解液的表面张力，使得电解液的接触角变大，显著改善电解液对负极片的浸润性。另外，阳离子能够与负极活性物质表面的一些活性官能团产生吸附作用，例如：石墨表面含有一些羧基官能团，含氮化合物中的阳离子能够与羧基官能团产生一定吸附作用，进而引导电解液充分润湿负极活性物质。同时，含氮化合物还能够在负极表面形成SEI膜，该SEI膜强度大，阻抗小，能够提高电池的低温放电能力。
[0021]根据本专利技术，所述含氮化合物的加入量占电解液总质量的质量百分比为Bwt％，其中B wt％≤2wt％；即所述含氮化合物的加入量占电解液总质量的质量百分比B wt％≤2wt％，示例性地，0.01wt％≤B wt％≤1wt％，例如B wt％为0.01wt％、0.02wt％、0.03wt％、0.04wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.15wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％或1wt％。
[0022]根据本专利技术，所述含氮化合物的加入量占电解液总质量的质量百分比为Bwt％，其
中B与负极片的厚度(单位μm)的数值比值大于等于0.0001，优选地，比值大于等于0.0005。本专利技术通过研究发现，不同厚度的负极片需要一定量的该添加剂来改善电解液对其的浸润性，当B与负极片的厚度(单位μm)的数值比值大于等于0.0001，可以获得负极片厚度与电解液中添加剂含量之间的最优关系。
[0023]根据本专利技术，所述含氮化合物的加入量占电解液总质量的质量百分比为Bwt％，其中B与负极片的单面面密度(单位g/cm2)的数值比值大于等于6，优选地，比值大于等于10。本专利技术通过研究发现，不同单面面密度的负本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池，其包括正极片、负极片、隔离膜和电解液，其特征在于，所述电解液的接触角θ≥60
°
，所述负极片满足：负极片的厚度<200μm和/或负极片的单面面密度≤0.013g/cm2。2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电解液包括锂盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括含氮化合物；所述含氮化合物的结构式如式(1)所示：其中，R为取代或未取代的烷基、取代或未取代的酯基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的芳基；M为六氟磷酸根、四氟硼酸根、双氟草酸硼酸根、双草酸硼酸根、双氟磺酰亚胺根、双三氟甲磺酰亚胺根中的至少一种；当含有取代基团时，所述取代基团为烷基、卤素或烷氧基。3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，R为
‑
C1‑6烷基、
‑
C1‑6亚烷基
‑
COO
‑
C1‑6烷基、
‑
C2‑6烯基、
‑
C6‑
12
芳基。4.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，R为
‑
C1‑3烷基、
‑
C1‑3亚烷基
‑
COO
‑
C1‑3烷基、
‑
C2‑4烯基、
‑
C6‑8芳基。5.根据权利要求2

【专利技术属性】
技术研发人员：王海，陈若凡，刘春洋，李素丽，李俊义，钱大艳，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：